《LabVIEW 程序设计教程》课件第16章 CPU智能散热模拟系统

第16章

CPU智能散热模拟系统引子你的笔记本使用过久会很烫吧！笔记本或台式机内部的散热风扇如何实现自动开启或关闭散热功能的呢？16.1项目目标由CPU的散热原理知，要实现散热系统的模拟，即通过测量CPU当前温度，在温度达到某个临界值时，开启散热风扇，当温度值回落到正常温度范围后，风扇停止运行。要求实现以下功能：温度超过临界值，启动风扇，温度越高，风扇转速越快，且警报灯由绿转红。温度低于临界值，停止风扇转动，警报灯关闭。通过本项目的设计、实施，要求学生：（1）掌握使用簇传递数据的方法；（2）掌握使用事件结构的对话框模板实现参数的设定；（3）掌握使用NI-DAQmx实现对多种信号的采集和生成程序设计（4）进一步深入掌握带事件结构的状态机架构。16.2项目分析从项目目标知需首先对CPU温度进行检测，可采用热敏电阻、PT100等；继而对检测得到的温度与临界值进行比较，当超过临界值时进行光报警（也可声音报警），可用发光二极管来模拟；同时风扇进行相应的动作，风扇用小直流电机来模拟；最后考虑根据越限的温度等级来确定风扇的转速，即超过临界值的温度越高，风扇转速越快。温度和风扇转速的关系可以设计为线性变化，也可以设计为阶梯变化，本项目中计划使用的是后者。使用热敏电阻测量当前温度，可用热源提高所测温度。如没有其他热源，也可使用手握的方式改变所测温度，只是临界值需要设置的相对小一点。本项目涉及到温度信号采集（模拟量输入线程）、报警灯控制（数字量输出线程）和直流电机控制（模拟量输出输出线程）在前几章的所做的项目中已涉及，此处不再细述。16.3项目实现16.3.1相关知识16.3.2前面板设计16.3.3程序框图设计16.3.1相关知识前面板设计中需考虑：（1）在工业场合中，常常需要有防止误操作的设定，如配置通道之前不允许开始采集任务；开始采集任务以后，不可配置相关参数；采集任务开始后，不可直接退出程序。（2）温度过高时，需要做的相关反应。超过临界值，风扇启动、警报灯变红、温度走势图底色变红。除此之外，编程者也可以再增添有趣的内容、以及相关的硬件联动。（3）风扇转速的增减，由当前温度、临界值和阶梯值决定。温度每高于临界值一个阶梯值，速度提高一档。综合考虑以上几点设计智能散热系统的前面板，如图16-3所示。界面中温度走势图可实时显示CPU当前的温度，风扇和报警灯根据温度的不同作出不同的变化，前面板的功能所对应的程序框图细节：（1）使用事件结构的对话框的使用实现通道信息、临界值的设定，通过子VI的连线板做数据传递。（2）属性节点的使用（是否可见、是否可用、颜色修改）面板上的按钮是否可用，通过属性节点修改按钮的属性。如图16-4左侧所示。发光二极管灯的颜色的修改，也可使用属性节点来完成。如图16-4右侧所示。16.3.3程序框图设计本项目的流程图如图16-5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。所以测量温度及温度数据分析等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是多个状态跳转、某些状态可复用、随时响应界面按键操作。为响应前面板按键，采用带有事件结构的状态机，如图所示，状态机放于超时事件帧中。事件“setch”对应前面板的设置通道按键，“setm”对应前面板的设置临界值按键、“Start”对应前面板的开始按键、“Pause”对应前面板的暂停按键和“Stop”对应前面板的停止按键。图16-7所示为对设定通道的对话框VI的调用状态机放在了事件结构的超时事件帧中，如图16-8所示，包含6个状态：Idle、Init、StartDaq、Read、Write、StopDaq。Idle为空闲等待状态；Init主要完成数据及界面的初始化；因本项目中需要使用的数据量较大，如通道信息、通道测试范围（最大值、最小值设定）、临界值、阶梯值设定等，当有多种数据类型需要在循环中传递并实时更新数值时，使用簇做数据传递；StartDaq主要完成本项目所涉及的数字量输出、模拟量输入输出任务及通道的建立（初始化）；Read完成温度信号的采集、转换及处理。Write主要完成输出电压控制电机转速及报警灯的点亮或熄灭；StopDaq完成任务的停止及清除。其温度比较处理子VI如图所示，该子VI主要实现根据所测温度与临界值的比较对前面板中的温度走势图的画图区域颜色进行设置及确定电机的转速；思考题16-1运用使用事件结构的对话框实现通道参数的设定。16-2完成CPU智能散热模拟系统的程序设计并调试。16-3修改程序实现如下功能：（1）直到温度