筆記本智能散熱底座的畢業(yè)設(shè)計(jì)_說明

1、 . . . 筆記本電腦智能散熱底座設(shè)計(jì)目錄一、摘要1關(guān)鍵詞：1二、筆記本散熱底座的設(shè)計(jì)22.1、散熱底座的材料22.2、散熱底座的結(jié)構(gòu)2三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)33.1、系統(tǒng)框架圖（如圖3-1）33.2、各模塊方案論證33.2.1、控制器的選擇（STC89C52RC）33.2.2、溫度傳感器的選擇（DS18B20）43.2.3、顯示模塊的選擇（LCD1602）53.2.4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇（ULN2003）6四、電路設(shè)計(jì)84.1、系統(tǒng)原理圖8圖4-1 系統(tǒng)原理圖8五、程序設(shè)計(jì)95.1編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介95.2程序流程圖10六、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試116.1調(diào)試過程和遇到的問題11七、總結(jié)12八、參考文獻(xiàn)13附錄

2、：程序141DS18B20.h142LCD1602.h173PWM.C19九、使用說明：23一、摘要筆記本電腦，便于攜帶，體積小，而且它的功能滿足大多數(shù)人的需要，隨著科學(xué)技術(shù)的近步帶來的成本下降，筆記本的價(jià)格也為大多數(shù)人所接受。隨著使用筆記本人數(shù)的增加，筆記本的各種問題也暴露出來，除了性價(jià)比之外，最關(guān)心的莫過于散熱。筆記本在性能與便攜性對(duì)抗中，散熱成為最關(guān)鍵的因素，筆記本散熱一直是筆記本核心技術(shù)中的瓶頸。有時(shí)筆記本電腦會(huì)意外的死機(jī)，一般就是系統(tǒng)溫度過高導(dǎo)致。為了解決這個(gè)問題，人們?cè)O(shè)計(jì)了散熱底座，可以使筆記本產(chǎn)生的熱量盡快的擴(kuò)散到電腦外部，不影響筆記本的使用功能，不會(huì)使電腦的線路出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，保

3、證筆記本電腦的正常工作。好的底座可以很大的延長(zhǎng)筆記本電腦使用壽命。本設(shè)計(jì)針對(duì)散熱問題做了深入的探討，并設(shè)計(jì)出一套基于單片機(jī)控制的智能散熱底座，綜合了成本和性能等相關(guān)因素，采用了宏晶公司的STC89C52RC為核心搭建了該系統(tǒng)。在本著成本控制和推向市場(chǎng)的前提下，文中的電路簡(jiǎn)約而易于批量生產(chǎn)，在完成散熱功能和最少成本的前提下達(dá)到了節(jié)能和智能關(guān)鍵詞：散熱底座；單片機(jī)；智能控制二、筆記本散熱底座的設(shè)計(jì)2.1、散熱底座的材料當(dāng)前市場(chǎng)主要產(chǎn)品使用的材料有兩種：金屬或者塑料。金屬的導(dǎo)熱性好，但現(xiàn)在任何一款筆記本的底部都有防滑膠墊，和金屬散熱底座不可能緊貼在一起，所以金屬的導(dǎo)熱性能不能完全發(fā)揮出來。當(dāng)然，金屬

4、底座還是可以更好地將筆記本散發(fā)出來熱量吸收并擴(kuò)散出去。另外金屬一般比較重，而且由于制造時(shí)工藝要求較高，一旦做工不夠精細(xì)，極易傷人。塑料材質(zhì)一般比較輕便，硬度也較高，很多工程塑料的強(qiáng)度甚至超過金屬。出于成本與輕便的考慮，重量較輕、發(fā)熱小的筆記本可以選用設(shè)計(jì)較好的塑料散熱底座。但是如果是重量較大，發(fā)熱較高的筆記本還是得使用金屬材質(zhì)的做工良好的散熱底座。2.2、散熱底座的結(jié)構(gòu)風(fēng)扇型的散熱底座構(gòu)造，一般是由金屬或者塑料外殼加上置的2-4個(gè)風(fēng)扇構(gòu)成，風(fēng)扇的供電方案有通過筆記本USB接口供電以與外置電源供電兩種。大多數(shù)筆記本電腦的散熱底座的風(fēng)扇均采用吸風(fēng)式設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣可以最大限度的減少空氣擾動(dòng)造成的影響

5、，提高散熱效率。散熱底座風(fēng)扇的數(shù)量和布局也非常重要，現(xiàn)在的筆記本后部往往是電池，而一些主要發(fā)熱部件如：中央處理器和硬盤等位置相對(duì)靠中間，特別是硬盤，大多設(shè)計(jì)在手托下面，而這些部位很多散熱底座往往沒有設(shè)計(jì)風(fēng)扇。所以在設(shè)計(jì)散熱底座前，先弄清筆記本底座幾個(gè)主要部件的位置，確定最熱的幾個(gè)位置。三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1、系統(tǒng)框架圖（如圖3-1）圖3-1 系統(tǒng)框架圖3.2、各模塊方案論證3.2.1、控制器的選擇（STC89C52RC）STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘機(jī)器周期可以任意選擇。主要特性如

6、下：1 增強(qiáng)型8051單片機(jī)，6時(shí)鐘/機(jī)器周期和12時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。2 工作電壓：5.5V4.5V（5V單片機(jī)）/ 3.8V2.8V（3.3V單片機(jī)） 。3 工作頻率圍：040MHZ，相當(dāng)于普通8051的080MHZ，實(shí)際工作頻率可達(dá)48MHZ。4 用戶應(yīng)用程序空間為8K。5 片上集成512字節(jié)RAM。6 無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口直接下載用戶程序。7 具有EEPROM功能和看門狗功能。8 工作溫度-40+80（工業(yè)級(jí)）/075（商業(yè)級(jí)）（本系統(tǒng)中使用的單片機(jī)如圖3-1所示）圖3-1 STC89C52RC3.2.2、溫度傳感器的選擇（D

7、S18B20）DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的單總線式數(shù)字溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、搞干擾能力強(qiáng)、易配處理器等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于構(gòu)成多點(diǎn)溫度測(cè)控系統(tǒng)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)（提供9位二進(jìn)制數(shù)字）給單片機(jī)處理，且在同一總線上可以掛接多個(gè)傳感器芯片。它具有3引腳TO92小體積封裝形式，溫度測(cè)量圍為55125，可編程為9位12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出，其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與多個(gè)DS18B20通信，占用微處理器

8、的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。引腳定義圖如圖3-2所示：圖3-2 DS18B20引腳定義圖在TO-92和SO-8的封裝中引腳有所不同，具體差別請(qǐng)查閱PDF手冊(cè)，在TO-92封裝中引腳分配如下： 1（GND）：地2（DQ）：?jiǎn)尉€運(yùn)用的數(shù)據(jù)輸入輸出引腳3（VDD）：可選的電源引腳DS18B20工作過程一般遵循以下協(xié)議：初始化ROM操作命令存儲(chǔ)器操作命令處理數(shù)據(jù)這個(gè)命令讀取暫存器的容。讀取將從字節(jié)0開始，一直進(jìn)行下去，直到第9（字節(jié)8，CRC）字節(jié)讀完。如果不想讀完所有字節(jié)，控制器可以在任何時(shí)間發(fā)出復(fù)位命令來中止讀取。3.2.3、顯

9、示模塊的選擇（LCD1602）1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形n1602LCD是指顯示的容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。引腳圖如圖3-3所示：圖3-3 LCD1602引腳圖1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中：第1腳：VSS為電源地第2腳：VDD接5V電源正極第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源

10、時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，可以通過串聯(lián)一個(gè)電阻來調(diào)整亮度）。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳：E(或EN)端為使能(enable)端。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳：空·116腳背光負(fù)極。3.2.4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇（ULN2003）ULN2003是高電壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。ULN2003A電路是美國(guó)Texas Instrument

11、s公司和Sprague公司開發(fā)的高電壓大電流達(dá)林斯頓晶體管陣列電路。ULN2003部結(jié)構(gòu)圖如圖3-4所示。圖3-4 ULN2003部結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)中使用的是DIP16封裝的，引腳說明如下：第17腳： 輸入端第8腳： 接地第9腳： 接電源第1016腳：輸出端，對(duì)應(yīng)17腳的輸入四、電路設(shè)計(jì)4.1、系統(tǒng)原理圖圖4-1 系統(tǒng)原理圖五、程序設(shè)計(jì)5.1編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用圍廣泛。C語(yǔ)言對(duì)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以與需要對(duì)硬件

12、進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它解釋型高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫的。C語(yǔ)言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫。它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。其特點(diǎn)為：1.語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊、使用方便、靈活。2.運(yùn)算符豐富。3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化語(yǔ)言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4.具有現(xiàn)代化的控制語(yǔ)句。5.語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。6.能實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。7.生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。8.程序可移植性好。5.2程序流程圖圖5-1 程序流程圖六、系統(tǒng)調(diào)試與測(cè)試6.1調(diào)試過程和遇到的問題系統(tǒng)的調(diào)試主

13、要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試等兩大部分。經(jīng)過初步的分析設(shè)計(jì)后，在制作硬件電路的同時(shí)，調(diào)試也在穿插進(jìn)行。這樣有利于問題的分析和解決，不會(huì)造成問題的積累，而且不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)小問題而進(jìn)行整體電路的檢查，從而可以節(jié)約大量的調(diào)試時(shí)間。軟件編程中，首先完成單元功能模塊的調(diào)試，然后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，整體上與硬件調(diào)試的方法差不多。在調(diào)試的過程中遇到了很多的麻煩，電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一次沒有驅(qū)動(dòng)上，因?yàn)镻1.0沒有接上拉電阻，在軟件調(diào)試時(shí)也遇到很多問題，溫度讀取出錯(cuò)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)無效，進(jìn)入死循環(huán)等等，但是我沒有泄氣，在指導(dǎo)老師的建議下，不斷的改進(jìn)，最終完成了這項(xiàng)設(shè)計(jì)。七、總結(jié)經(jīng)過一個(gè)寒假的努力和指導(dǎo)老師的意見，終于完成了此次任務(wù)，這個(gè)

14、設(shè)計(jì)不僅可以用于散熱底座系統(tǒng)，還可以用于小型的USB電風(fēng)扇，非常的實(shí)用，制作成本也很低，可以大批量的生產(chǎn)。八、參考文獻(xiàn)1 譚浩強(qiáng)C程序設(shè)計(jì)（第三版）清華大學(xué)2 賈金玲、婭川單片機(jī)原理與應(yīng)用電子科技大學(xué)3 田立、馬鳴鶴51系列單片機(jī)開發(fā)實(shí)例精解中國(guó)電力4 輝、渠麗巖Protel DXP電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用教程清華大學(xué)5閻石數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 高等教育附錄：程序1DS18B20.h#ifndef _DS18B20_H_#define _DS18B20_H_#define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*IO引腳定義*/sbit DS=P23; /

15、定義DS18B20接口/*延時(shí)子函數(shù) */void delayb(uint count) uint i; while(count) i=200; while(i>0) i-; count-; /*DS18B20初始化*/void dsreset(void) uint i; DS=0; i=103; while(i>0)i-; DS=1; i=4; while(i>0)i-;/*讀一位*/bit tmpreadbit(void) uint i; bit dat; DS=0; i+; /小延時(shí)一下 DS=1; i+;i+; dat=DS; i=8; while(i>0)i-

16、; return (dat);/*讀一個(gè)字節(jié)*/uchar tmpread(void) uchar i,j,dat; dat=0; for(i=1;i<=8;i+) j=tmpreadbit(); dat=(j<<7)|(dat>>1); /讀出的數(shù)據(jù)最低位在最前面，這樣剛好/一個(gè)字節(jié)在DAT里 return(dat); /將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)返回 /*寫一個(gè)字節(jié)*/void tmpwritebyte(uchar dat) uint i; uchar j; bit testb; for(j=1;j<=8;j+) testb=dat&0x01; dat=da

17、t>>1; if(testb) / 寫1部分 DS=0; i+;i+; DS=1; i=8; while(i>0)i-; else DS=0; /寫0部分 i=8; while(i>0)i-; DS=1; i+;i+; /*發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令*/void tmpchange(void) dsreset(); /初始化DS18B20 delayb(1); /延時(shí) tmpwritebyte(0xcc); / 跳過序列號(hào)命令 tmpwritebyte(0x44); /發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換命令/*獲得溫度*/int tmp() int temp; uchar a,b; dsreset()

18、; delayb(1); tmpwritebyte(0xcc); tmpwritebyte(0xbe); /發(fā)送讀取數(shù)據(jù)命令 a=tmpread(); /連續(xù)讀兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) b=tmpread(); temp=b; temp<<=8; temp=temp|a; /兩字節(jié)合成一個(gè)整型變量。 return temp; /返回溫度值#endif2LCD1602.h#ifndef _lcd1602_H_#define _lcd1602_H_#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned in

19、tsbit E=P25;/1602使能引腳sbit RW=P26;/1602讀寫引腳sbit RS=P27;/1602數(shù)據(jù)/命令選擇引腳/*延時(shí),延時(shí)時(shí)間大概5US*/void delay_5()_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/*這個(gè)是一個(gè)讀狀態(tài)函數(shù)，讀出函數(shù)是否處在忙狀態(tài)*/bit Busy(void)bit busy_flag = 0;RS = 0;RW = 1;E = 1;delay_5();busy_flag = (bit)(P0 & 0x80);E = 0;return busy_flag;/*1602命令函數(shù)*/void w

20、cmd(uchar del)while(Busy();RS = 0;RW = 0;E = 0;delay_5();P0 = del;delay_5();E = 1;delay_5();E = 0;/*1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void wdata(uchar del)while(Busy();RS = 1;RW = 0;E = 0;delay_5();P0 = del; delay_5();E = 1;delay_5();E = 0;/*1602初始化*/void L1602_init(void)wcmd(0x38);wcmd(0x0c);wcmd(0x06);wcmd(0x01);/*改變液晶中

21、某位的值，如果要讓第一行，第五個(gè)字符顯示"b" ，調(diào)用該函數(shù)如下L1602_char(1,5,'b')*/void L1602_char(uchar hang,uchar lie,char sign)uchar a;if(hang = 1) a = 0x80;if(hang = 2) a = 0xc0;a = a + lie - 1;wcmd(a);wdata(sign);/*改變液晶中某位的值*/void L1602_string(uchar hang,uchar lie,uchar *p)uchar a,b=0;if(hang = 1) a = 0x80

22、;if(hang = 2) a = 0xc0;a = a + lie - 1;while(1)wcmd(a+);b+;if(*p = '0')|(b=16) break;wdata(*p);p+;#endif3PWM.C#include<reg52.h>#include"LCD1602.h"#include"DS18B20.H"#define uchar unsigned char#define uint unsigned intfloat warm = 40;/高于此溫度報(bào)警float high = 36;/高溫float

23、low = 33; /低溫sbit KEY0 = P32; /手動(dòng)自動(dòng)切換sbit KEY1 = P35; /調(diào)速按鍵sbit KEY2 = P33; /sbit KEY3 = P34; /sbit PWM = P10; /直流電機(jī)控制端口uchar CYCLE; /定義周期PWM_ON; /定義低電平時(shí)長(zhǎng)bit change1; /切換變量void delay(uint del) /延時(shí)del毫秒uchar x,j;for(x=0;x<del;x+)for(j=0;j<148;j+);void time_init() /定時(shí)器0初始化TMOD = 0X01; /選用方式TH0 =

24、 (65536-1000)/256; /賦高八位 定時(shí)1msTL0 = (65536-1000)%256; /低八位EA = 1;/開總中斷ET0 = 1;/開定時(shí)器0中斷TR0 = 1;/啟動(dòng)定時(shí)器0void handmove()float temp; int ltemp;time_init(); /定時(shí)器初始化PWM = 0;CYCLE =10;L1602_string(1,1,"temp:"); /第一行第一個(gè)字符開始顯示L1602_string(1,9,"."); /小數(shù)點(diǎn)位置L1602_string(1,12,"C"); /

25、攝氏度的符號(hào)CL1602_string(1,16,"H"); /手動(dòng)標(biāo)志L1602_string(2,1,"gear:"); /第二行開始顯示的，暫時(shí)不用L1602_string(2,6,"1");PWM_ON = 0;while(1) if(change1)break;EA = 0;tmpchange(); /溫度轉(zhuǎn)換 temp = tmp()*0.0625; /獲取溫度十進(jìn)制值ltemp = 10*temp+0.5; /擴(kuò)大10倍溫度值，L1602_char(1,6,ltemp/1000+48);ltemp = ltemp%100

26、0;L1602_char(1,7,ltemp/100+48);ltemp = ltemp%100;L1602_char(1,8,ltemp/10+48);L1602_char(1,10,ltemp%10+48);wdata(0xdf); /攝氏溫度的小圓圈 °EA = 1;time_init1(); if(KEY1 = 0)delay(10);if(KEY1 = 0)PWM_ON = 0;L1602_string(2,6,"1"); if(KEY2 = 0) delay(10);if(KEY2 = 0)PWM_ON = 3;L1602_string(2,6,&qu

27、ot;2"); if(KEY3 = 0) delay(10);if(KEY3 = 0)PWM_ON =5;L1602_string(2,6,"3"); if(temp<warm)L1602_string(2,10," ");if(temp>=warm)L1602_string(2,10,"WARMING"); void autom()float temp; int ltemp;time_init(); /定時(shí)器初始化PWM = 0;CYCLE =10; /液晶屏初始化L1602_string(1,1,"

28、temp:"); /第一行第一個(gè)字符開始顯示L1602_string(1,9,"."); /小數(shù)點(diǎn)位置L1602_string(1,12,"C"); /攝氏度的符號(hào)CL1602_string(1,16,"A"); /自動(dòng)標(biāo)志L1602_string(2,1,"gear:"); /第二行開始顯示的，暫時(shí)不用while(1) if(!change1) break;EA = 0;tmpchange(); /溫度轉(zhuǎn)換 temp = tmp()*0.0625; /獲取溫度十進(jìn)制值ltemp = 10*temp+0.5; /擴(kuò)大10倍溫度值，L1602_char(1,6,ltemp/1000+48);ltemp = ltemp%1000;L1602_char(1,7,ltemp/100+48);ltemp = ltemp%100;L1602_char(1,8,ltemp/10+48);L1602_char(1,10,ltemp%10+48);wdata(0xdf); /攝氏溫度的小圓圈 °EA = 1;time_init1();if(temp>warm)