CPU智能散热仿真系统设计

1、日期成绩评定表学生姓名班级学号专业通信工程课程设计题目cpuW能散热仿真系统评语组长签字：成绩2014年7月7日课程设计任务书学院信息科学与工程学院专业通信工程学生姓名班级学号课程设计题目CPUW能散热仿真系统设计实践教学要求与任务：1 .学习LabVIEW勺虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧；2 .掌握简单LabVIEW呈序的编程实现；3 .掌握简单通信系统设计和分析方法；4 .米用LabVIEW&言，实现CPU?能散热仿真系统设计。(1)通过检索、查资料、倜查研究、确定方案、囱出组成系统结构力框图；(2)采用LabVIEW实现CPU®能散热仿真系统设计；(3)系统调试与改进

2、，调整系统参数，分析系统运行结果；(4)写出设计总结报告。工作计划与进度安排：19周(上)：学习LabVIEW虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单LabVIEW 程序的编程实现，掌握简单通信系统设计和分析方法。19周(下)：米用LabVIEW&言，实现CPU智能散热仿真系统设计，并对系统进行 性能分析。指导教师：2014年6月27日专业负责人：2014年6月27日学院教学副院长：2014年6月27日1目的及基本要求 12 CPU智能散热仿真系统设计原理 12.1 CPU智能散热仿真系统设计原理 错误！未定义书签。2.2 流程图22.3 设计步骤33 CPU智能散热系统设计和仿真

3、33.1 总体程序设计33.2 各功能模块详细设计64结果及性能分析 94.1 运行结果94.2 性能分析.11参考文献 122.2流程图1 目的及基本要求熟悉LabVIEW肝发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实 现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用 LabVIEW肝发工具，实现 CPU?能散热仿真系统的设计。基本要求：设计一个“CP用能散热仿真系统”，实现功能如下：1. 采集CPI®度信号，与温度上限值进行比较，高于上限温度启动风扇，给 CPU 降温；低于上限温度，风扇停止转动；2. 风扇的转动速度随着温度的升高而加快，风扇速度与控制电压关系如下：

4、风扇低速：O=6V风扇中低速：O=7V风扇中速：O=8V风扇高速：O=10V3. 风扇启动时，红色指示灯亮；风扇停止时，绿色指示灯亮；4. 要求在运行VI 时，程序进入等待状态，当单击前面板上的“开始”按钮，系统开始进行温度测控；当单击前面板上的“停止”按钮时，测控系统停止工作，将所有的硬件通道清零并释放；当有错误时停止运行VI ；5. 在实现上述功能的同时，要在前面板上进行温度显示，温度变化趋势图显示，高温报警显示，风扇转动快慢显示以及模拟风扇运行图片显示；2 .CPU智能散热仿真系统原理2.1 cpuW能散热仿真系统原理针又t CPU勺散热特点，结合其散热机理，设计 CPU®能散

5、热仿真系统结构， 根据CPU工作条件要求，对CPU!行温度测控，并对该智能散热系统性能进行了 分析和结构优化。利用LabVIEW软件设计程序，使用热电偶模块测量当前温度；使用霍尔模块 的小电机，模拟散热风扇；使用交通灯等模块模拟CPUS温时的红色指示灯点亮 和温度正常时的绿色指示灯点亮。 当CPUS度越高，风扇转速就越快，该设计为 阶梯型变化。本系统的状态图如图1所示，主要需要完成的任务是实时测量温度，判定是 否超过临界值，判定是否需要启动散热风扇及警报灯。所以测量温度及做数据分 析，是一直在不停循环跳转的几个状态，故很自然想到使用状态机这样的结构。选择状态机的基本条件：多个状态跳转、某些状态

6、可复用、随时响应界面按键操2（按下停止按钮;清零 程放陵件资原2.3设计步骤(1) CPU?能散热仿真总体程序设计；(2)交通灯模块的设计：检测 LED丁是否正常工作；(3)热电偶模块的设计：将测得的电压信号的电压值转换为温度值;(4)电机控制电路模块的设计：完成程序控制电机转速。3 CPU智能散热系统设计和仿真CPU智能散热仿真系统的设计包括总体程序设计和子程序的设计两大部分，而子程序的设计又包括交通灯模块、 热电偶模块和电机控制电路模块三部分， 几 部分结合起来实现整个CPU?能散热仿真系统的功能。3.1 总体程序设计(1)主程序前面板在前面板要设计温度测控的人机交互界面、 进行资源配置和

7、参数设置以及系 统简介等内容，因此应使用3个选项的选项卡，把各分内容分别放置在不同的选 项中。系蛛tR潴 配贵信息阻受监控界面 CPU智能散热模拟系统次能实现；度信号.与津度上限值遥行比较，高于上限潟隹启动凤房.给CPU降温低于上胆忐度自扁停止贬转.，扇贝的转动蚊度RH温度升高而加快-风扇连度与拄制电压关系如下：风扇底速：就=日巳回品中低速;ACT7¥.风向中速二前=/,风向岛速;A0=1O¥ .次当风扇启动时，红色指示灯点毒，风扇停止时.绿色指示灯点亮.d 一要正在运行Fifth程序进入等情状森.当点击前面揖上的”开始”按出.系统开始进行温性测控：当点击前面板上的停止按科

8、 测控系统障止工作，J将勒有的理冲通道港哮笄释放:当有造湿时停止这行啊.5.在实现上述功整的同比L还要在前面板上进行实时电度显:示* 温度变化越多图显示，高温报营指示、风扇转物快受显示以股 模粗冈扇运行图片显示等.选项卡拄件图2系统概述4图3配置信息图4温度监控页面5(2)主程序后面板程序i>户二一上SEeRR旦01口向反*44§图5 CPU智能散热仿真系统后面板程序73.2各功能模块详细设计(1)交通灯模块选择交通灯实验模块，并将该模块安置在对应的交通灯实验模块平台槽位上数字信号槽位，然后使用Nextpad检测模块是否正常使用交通灯实验模块的LED灯是否工作正常。(2)热电偶

9、模块读取温度信息并分析温度，AI通道测得的电压信号，将电压值转换为温度 值。在子VI中判定温度是否超过临界值，是否启动风扇是否有警报灯。图6热电偶模块前面板8S*Bool S r彳镐温鹰“ 一 d雕触旭/ Eli加幅*Cdcn4IE图7热电偶模块后面板104结果及性能分析由于霍尔传感器实验模块上使用的电机功率相对较大，无法直接使用数采卡的AO通道驱动，故需要在面包板上搭建外接电路来完成程序控制电机转速的要 求。可以在MAX中，切换至模拟/&出，手动调节 AO输出值，查看电机电压变化， AO输出值可控制在5-10V之间。电机的两个接线口一个与+12V连接，一个与三 极管集电极相连接，电机

10、下方的电压输出端口Vout连接一个AI端口，GNtM接差分方式的负端。实验硬件模块的开关型霍尔输出端口是直接路由至数据采集板 卡的计数器的，故若要使用 AI采集当前转速的信号，需要将开关型霍尔的输出 端口和AI端口相连接。口图8电机控制电路模块后面板4.1 运行结果不同参数下的运行结果如图9-12CPU智铤:散热系绫亲蟆妆|曰博息 MIS按界面图9 CPU智能散热仿真系统运行结果一图10 CPU智能散热仿真系统运行结果二13CPU智能散热系统累绩会，盟置喏且*度凿控界面临畀减工薪榜值-CCH曾能散热系统越慢|<!息亚拄顺图11 CPU智能散热仿真系统运行结果三CPU智能散热系统4035.

11、孙tt 25-累时貂I配置信息融踽界面当前温度临界值Y覆度计50-帕二1M20-15，10r*22132144 :42-加;都;34;32： 疵 S8-如24：22-20-图12 CPU智能散热仿真系统运行结果四154.2 性能分析1、该任务中，使用热电偶模块测量当前温度，小电机，模拟散热风扇；使用交通等模块模拟 CPU高温时的红色指示灯点亮和温度正常时的绿色指示灯点亮。因此，这个项目中要用到模拟信号采集来读取被测温度；用模拟信号生成，输出控制电压来控制电机转数；用数字信号生成，输出逻辑量来控制交通灯模块上的小灯的亮、灭。2、采集CPUS度信号，与温度上限值进行比较，高于上限温度启动风扇， 给

12、CPUW温，温度越高，风扇转速越快；低于上限温度，风扇停止转动。对上述 结果进行如下分析：1) 如图结果一，设置温度上限值为10，阶梯度为3，采集到的CPU温度为33.1 ，高于上限温度，启动风扇高速档，红色指示灯亮。2) 如图结果二，设置温度上限值为16，阶梯度为3，采集到的CPU温度为33.1 ，高于上限温度，启动风扇中速档，红色指示灯亮。3) 如图结果三，设置温度上限值为29，阶梯度为3，采集到的CPU温度为33.2 ，高于上限温度，启动风扇低速档，黄色指示灯亮。4) 如图结果四，设置温度上限值为34，阶梯度为3，采集到的CPU温度为32.9 ，低于上限温度，风扇停止转动，绿色指示灯亮。17参