CPU智能散熱仿真系統(tǒng)

1、 成 績(jī) 評(píng) 定 表學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專 業(yè)通信工程課程設(shè)計(jì)題目CPU智能散熱仿真系統(tǒng)評(píng)語組長(zhǎng)簽字：成績(jī)?nèi)掌?2014 年 7 月7 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)通信工程學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1 學(xué)習(xí)LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧；2 掌握簡(jiǎn)單LabVIEW程序的編程實(shí)現(xiàn)；3 掌握簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析方法；4 采用LabVIEW語言，實(shí)現(xiàn)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（1）通過檢索、查資料、調(diào)查研究、確定方案、畫出組成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖；（2）采用LabVIEW實(shí)現(xiàn)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)；（3）系統(tǒng)調(diào)試與改進(jìn)

2、，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，分析系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果；（4）寫出設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。 工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:19周（上）:學(xué)習(xí)LabVIEW虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧，掌握簡(jiǎn)單LabVIEW程序的編程實(shí)現(xiàn)，掌握簡(jiǎn)單通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析方法。19周(下):采用LabVIEW語言，實(shí)現(xiàn)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。指導(dǎo)教師： 2014 年6 月27 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：2014 年 6 月27 日學(xué)院教學(xué)副院長(zhǎng)：2014 年6月 27 日目 錄1 目的及基本要求12 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理12.1 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理12.2 流程圖22.3設(shè)計(jì)步驟33 CPU智能散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真33.

3、1 總體程序設(shè)計(jì)33.2 各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)64 結(jié)果及性能分析94.1 運(yùn)行結(jié)果94.2 性能分析11參考文獻(xiàn)121 目的及基本要求熟悉LabVIEW開發(fā)環(huán)境，掌握基于LabVIEW的虛擬儀器原理、設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)技巧，運(yùn)用專業(yè)課程中的基本理論和實(shí)踐知識(shí)，采用LabVIEW開發(fā)工具,實(shí)現(xiàn)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 基本要求: 設(shè)計(jì)一個(gè)“CPU智能散熱仿真系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)功能如下：1.采集CPU溫度信號(hào)，與溫度上限值進(jìn)行比較，高于上限溫度啟動(dòng)風(fēng)扇，給CPU降溫；低于上限溫度，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)；2.風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)速度隨著溫度的升高而加快，風(fēng)扇速度與控制電壓關(guān)系如下：風(fēng)扇低速：O=6V；風(fēng)扇中低速：O=7V

4、；風(fēng)扇中速：O=8V；風(fēng)扇高速：O=10V；3.風(fēng)扇啟動(dòng)時(shí)，紅色指示燈亮；風(fēng)扇停止時(shí)，綠色指示燈亮；4.要求在運(yùn)行VI時(shí)，程序進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)單擊前面板上的“開始”按鈕，系統(tǒng)開始進(jìn)行溫度測(cè)控；當(dāng)單擊前面板上的“停止”按鈕時(shí)，測(cè)控系統(tǒng)停止工作，將所有的硬件通道清零并釋放；當(dāng)有錯(cuò)誤時(shí)停止運(yùn)行VI；5.在實(shí)現(xiàn)上述功能的同時(shí)，要在前面板上進(jìn)行溫度顯示，溫度變化趨勢(shì)圖顯示，高溫報(bào)警顯示，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)快慢顯示以及模擬風(fēng)扇運(yùn)行圖片顯示；2.CPU智能散熱仿真系統(tǒng)原理 2.1 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)原理針對(duì)CPU的散熱特點(diǎn)，結(jié)合其散熱機(jī)理，設(shè)計(jì)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)CPU工作條件要求，對(duì)CPU進(jìn)行溫度測(cè)

5、控，并對(duì)該智能散熱系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。利用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)程序，使用熱電偶模塊測(cè)量當(dāng)前溫度；使用霍爾模塊的小電機(jī)，模擬散熱風(fēng)扇；使用交通燈等模塊模擬CPU高溫時(shí)的紅色指示燈點(diǎn)亮和溫度正常時(shí)的綠色指示燈點(diǎn)亮。當(dāng)CPU溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速就越快，該設(shè)計(jì)為階梯型變化。2.2 流程圖本系統(tǒng)的狀態(tài)圖如圖1所示，主要需要完成的任務(wù)是實(shí)時(shí)測(cè)量溫度，判定是否超過臨界值，判定是否需要啟動(dòng)散熱風(fēng)扇及警報(bào)燈。所以測(cè)量溫度及做數(shù)據(jù)分析，是一直在不停循環(huán)跳轉(zhuǎn)的幾個(gè)狀態(tài)，故很自然想到使用狀態(tài)機(jī)這樣的結(jié)構(gòu)。選擇狀態(tài)機(jī)的基本條件：多個(gè)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)、某些狀態(tài)可復(fù)用、隨時(shí)響應(yīng)界面按鍵操作。圖1 流程圖2.3設(shè)計(jì)步驟（1

6、）CPU智能散熱仿真總體程序設(shè)計(jì)；（2）交通燈模塊的設(shè)計(jì)：檢測(cè)LED燈是否正常工作；（3）熱電偶模塊的設(shè)計(jì)：將測(cè)得的電壓信號(hào)的電壓值轉(zhuǎn)換為溫度值；（4）電機(jī)控制電路模塊的設(shè)計(jì)：完成程序控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。3 CPU智能散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括總體程序設(shè)計(jì)和子程序的設(shè)計(jì)兩大部分，而子程序的設(shè)計(jì)又包括交通燈模塊、熱電偶模塊和電機(jī)控制電路模塊三部分，幾部分結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)整個(gè)CPU智能散熱仿真系統(tǒng)的功能。3.1 總體程序設(shè)計(jì)（1） 主程序前面板在前面板要設(shè)計(jì)溫度測(cè)控的人機(jī)交互界面、進(jìn)行資源配置和參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)簡(jiǎn)介等內(nèi)容，因此應(yīng)使用3個(gè)選項(xiàng)的選項(xiàng)卡，把各分內(nèi)容分別放置在不同的選項(xiàng)中

7、。圖2 系統(tǒng)概述圖3配置信息圖4溫度監(jiān)控頁(yè)面 （2）主程序后面板程序圖4 雙邊帶調(diào)制系統(tǒng)后面板圖5 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)后面板程序3.2 各功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)（1）交通燈模塊選擇交通燈實(shí)驗(yàn)?zāi)K，并將該模塊安置在對(duì)應(yīng)的交通燈實(shí)驗(yàn)?zāi)K平臺(tái)槽位上數(shù)字信號(hào)槽位，然后使用Nextpad檢測(cè)模塊是否正常使用交通燈實(shí)驗(yàn)?zāi)K的LED燈是否工作正常。 （2）熱電偶模塊 讀取溫度信息并分析溫度，AI通道測(cè)得的電壓信號(hào)，將電壓值轉(zhuǎn)換為溫度值。在子VI中判定溫度是否超過臨界值，是否啟動(dòng)風(fēng)扇是否有警報(bào)燈。 圖6 熱電偶模塊前面板圖7 熱電偶模塊后面板（3） 電機(jī)控制電路模塊由于霍爾傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K上使用的電機(jī)功率相對(duì)較大

8、，無法直接使用數(shù)采卡的AO通道驅(qū)動(dòng)，故需要在面包板上搭建外接電路來完成程序控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的要求?？梢栽贛AX中，切換至模擬輸出，手動(dòng)調(diào)節(jié)AO輸出值，查看電機(jī)電壓變化，AO輸出值可控制在5-10V之間。電機(jī)的兩個(gè)接線口一個(gè)與+12V連接，一個(gè)與三極管集電極相連接，電機(jī)下方的電壓輸出端口Vout連接一個(gè)AI端口，GND連接差分方式的負(fù)端。實(shí)驗(yàn)硬件模塊的開關(guān)型霍爾輸出端口是直接路由至數(shù)據(jù)采集板卡的計(jì)數(shù)器的，故若要使用AI采集當(dāng)前轉(zhuǎn)速的信號(hào)，需要將開關(guān)型霍爾的輸出端口和AI端口相連接。圖8 電機(jī)控制電路模塊后面板4 結(jié)果及性能分析4.1 運(yùn)行結(jié)果不同參數(shù)下的運(yùn)行結(jié)果如圖9-12。圖9 CPU智能散熱仿真

9、系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果一圖10 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果二圖11 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果三圖12 CPU智能散熱仿真系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果四4.2 性能分析1、該任務(wù)中，使用熱電偶模塊測(cè)量當(dāng)前溫度，小電機(jī)，模擬散熱風(fēng)扇；使用交通等模塊模擬CPU高溫時(shí)的紅色指示燈點(diǎn)亮和溫度正常時(shí)的綠色指示燈點(diǎn)亮。因此，這個(gè)項(xiàng)目中要用到模擬信號(hào)采集來讀取被測(cè)溫度；用模擬信號(hào)生成，輸出控制電壓來控制電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)；用數(shù)字信號(hào)生成，輸出邏輯量來控制交通燈模塊上的小燈的亮、滅。2、采集CPU溫度信號(hào)，與溫度上限值進(jìn)行比較，高于上限溫度啟動(dòng)風(fēng)扇，給CPU降溫，溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快；低于上限溫度，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行如下分析：1) 如圖結(jié)果一，設(shè)置溫度上限值為 10，階梯度為3，采集到的CPU 溫度為33.1，高于上限溫度，啟動(dòng)風(fēng)扇高速檔，紅色指示燈亮。2) 如圖結(jié)果二，設(shè)置溫度上限值為 16，階梯度為3，采集到的CPU溫度為33.1，高于上限溫度，啟動(dòng)風(fēng)扇中速檔，紅色指示燈亮。3) 如圖結(jié)果三，設(shè)置溫度上限值為 29，階梯度為3，采集到的CPU溫度為33.2，高于上限溫度，啟動(dòng)風(fēng)扇低速檔，黃色指示燈亮。4) 如圖結(jié)果四，設(shè)置溫度上限值為 34，階梯度為3，采集到的CPU溫度為32.9，低于上限溫度，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)，綠色指示燈亮。 參考文獻(xiàn)1 精通LabVIEW 8.5 王磊 陶梅，電子工業(yè)出版社