基于單片機的智能電腦散熱器設(shè)計設(shè)計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　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，除了性價比之外，最關(guān)心的莫過于散熱。筆記本在性能與便攜性對抗中，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。有時筆記本電腦會意外的

2、死機，一般就是系統(tǒng)溫度過高導(dǎo)致。為了解決這個問題，人們設(shè)計了散熱底座，可以使筆記本產(chǎn)生的熱量盡快的擴散到電腦外部，不影響筆記本的使用功能，不會使電腦的線路出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，保證筆記本電腦的正常工作。好的底座可以很大的延長筆記本電腦使用壽命。</p><p>　　本設(shè)計針對散熱問題做了深入的探討，并設(shè)計出一套基于單片機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STC公司以STC90C51核心搭建了該系統(tǒng)。在

3、本著成本控制和推向市場的前提下，文中的電路簡約而易于批量生產(chǎn)，在完成散熱功能和最少成本的前提下達到了節(jié)能和智能。</p><p>　　關(guān)鍵詞：散熱底座；單片機；智能控制</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Notebook computer, portability, small size, and its

4、 function meet the needs of most people, with the step of science and technology has brought costs down, notebook prices also acceptable to most people. With the increasing number of problems using a laptop, notebook is

5、exposed outside, in addition to price, most concerned about is nothing more than the heat. Notebook in performance and portability against heat, become the most crucial factor, notebook cooling has been a bottleneck in t

6、he core t</p><p>　　The design for the radiation problem is discussed in detail, and design a set of intelligent heat dissipation base based on single-chip microcomputer control, the relevant factors of cost

7、and performance, using the STC company to build the system of STC90C51 core. In the spirit of the cost control and the market under the premise, the circuit simple and easy mass production, save energy and intelligence i

8、n the premise radiation function and the minimum cost.</p><p>　　Key Words：Cooling base Micro control unit Intelligent control</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章

9、 緒言1</b></p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)研究背景1</p><p>　　第二節(jié) 散熱原理和方式1</p><p>　　第三節(jié) 筆記本散熱底座設(shè)計2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案論證3</p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)框圖3</p><p>　　第二節(jié) 各

10、模塊方案論證3</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計5</p><p>　　第一節(jié) 單片機STC90C516 RD5</p><p>　　第二節(jié) 溫度傳感器電路8</p><p>　　第三節(jié) 直流電機驅(qū)動電路11</p><p>　　第四節(jié) 串口通信電路13</p><p>　　

11、第五節(jié) 電源電路14</p><p>　　第六節(jié) 1602電路16</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計18</p><p>　　第一節(jié) 編程語言簡介18</p><p>　　第二節(jié) 單片機程序設(shè)計19</p><p>　　第三節(jié) 軟件調(diào)試19</p><p>　　第四節(jié) 系統(tǒng)硬

12、件調(diào)試20</p><p>　　第五節(jié) 調(diào)試問題及解決方法20</p><p><b>　　結(jié) 論22</b></p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　參考文獻24</b></p><p><b>

13、　　第一章 緒言</b></p><p>　　隨著科技的不斷進步和發(fā)展，單片機的使用已經(jīng)滲透到我們?nèi)粘Ｉ町?dāng)中的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到有哪個領(lǐng)域沒有使用單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，各種智能IC卡的廣泛使用，轎車、地鐵和公交車的安全保障系統(tǒng)，智能手機、攝像機、洗衣機的自動控制，以及遙控玩具、電子寵物等等，這些產(chǎn)品都與

14、開單片機息息相關(guān)。那就更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。</p><p>　　第一節(jié) 系統(tǒng)研究背景</p><p>　　本文設(shè)計的智能散熱器，利用單片機進行控制，實時溫度傳感器對直流電機進行轉(zhuǎn)速控制，外加液晶顯示電路，可實現(xiàn)散熱器轉(zhuǎn)速隨著外界溫度變化而變化。而目前市場上僅僅有的是單開關(guān)式的散熱器，且操作不方便，經(jīng)常開關(guān)，還沒有根據(jù)溫度變化來進行控制的智能散熱底座。因而，此

15、設(shè)計具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實意義和實用價值。</p><p>　　第二節(jié) 散熱原理和方式</p><p>　　散熱，其實就是一個熱量傳遞過程通過傳導(dǎo)、對流、輻射等幾種方式。通常在臺式機中主要是風(fēng)冷技術(shù)，這包括中央處理器、顯卡、電源及機箱的散熱風(fēng)扇等，在筆記本電腦中，風(fēng)冷依舊的主要的散熱方式，絕大數(shù)的散熱方式是：風(fēng)扇、熱管、散熱板的組合。目前很多筆記本電腦采用鋁鎂合金的外殼，對散熱也起到了一定的作

16、用。在筆記本電腦底部一般都有散熱通風(fēng)口，或吸入或吹出，對筆記本電腦的散熱都非常重要。筆記本電腦在設(shè)計的時候也考慮到散熱問題，往往會用墊腳將機身抬高，但是在溫度過高的時候，就顯得比較勉強。筆記本的散熱底座的散熱原理主要有兩種：1.單純通過物理學(xué)上的導(dǎo)熱原理實現(xiàn)散熱功能。將塑料或金屬制成的散熱底座放在筆記本的底部，抬高筆記本以促進空氣流通和熱量輻射，可以達到散熱效果。2在散熱底座上面再安裝若干個散熱風(fēng)扇來提高散熱性能。這種風(fēng)冷散熱方式包括吸

17、風(fēng)和吹風(fēng)兩種。兩種送風(fēng)形式的差別在于氣流形式的不同，吹風(fēng)時產(chǎn)生的是氣流，屬于主動散熱，風(fēng)壓大但容易受到阻力損失，例如我們?nèi)粘Ｏ奶煊玫碾婏L(fēng)扇；吸風(fēng)時產(chǎn)生的是層流，屬于被動散熱，風(fēng)壓小但氣流穩(wěn)定，例如機箱風(fēng)扇。</p><p>　　理論上說，開放環(huán)境中，紊流的換熱效率比層流大，但是筆記本底部和散熱底座實際組成了一個封閉空間，所以一般吸風(fēng)散熱方式更符合風(fēng)流設(shè)計規(guī)范。市場上的散熱底座多數(shù)是有內(nèi)置吸風(fēng)式風(fēng)扇的。</p

18、><p>　　第三節(jié) 筆記本散熱底座設(shè)計</p><p><b>　　一、散熱底座的材料</b></p><p>　　當(dāng)前市場主要產(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，金屬底座還是可以更好地將筆記本內(nèi)散發(fā)出來熱量吸收并擴散

19、出去。另外金屬一般比較重，而且由于制造時工藝要求較高，一旦做工不夠精細，極易傷人。塑料材質(zhì)一般比較輕便，硬度也較高，很多工程塑料的強度甚至超過金屬。出于成本及輕便的考慮，重量較輕、發(fā)熱小的筆記本可以選用設(shè)計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。</p><p><b>　　二、散熱底座的性能</b></p><p&

20、gt;　　性能判定方法：同等環(huán)境下，使用散熱底座和不使用，分別記錄開機五分鐘和開機一小時后的系統(tǒng)主要溫度參數(shù)，可以大概確定該散熱底座的散熱性能。還需要特別注意的是散熱底座的噪音和振動問題，風(fēng)扇的數(shù)量和質(zhì)量是決定因素。風(fēng)扇多固然增加散熱效果，但是相應(yīng)的耗電及噪音振動也增加了，所以一般以2～3個為宜。所以底座測試的時候需要留心判斷下其噪音是否能夠接受，是否會有振動影響電腦硬盤。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)方案論

21、證</p><p>　　本設(shè)計以STC90C51單片機為核心，構(gòu)成單片機控制電路。本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括對外界溫度信息的采集電路，單片機控制器電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機串口通信電路。選擇合理的電路方案，能實現(xiàn)好系統(tǒng)的功能，降低設(shè)計的成本，而且有利于后繼添加的擴展功能。</p><p><b>　　第一節(jié) 系統(tǒng)框圖</b></p><p>&l

22、t;b>　　圖2.1 系統(tǒng)框圖</b></p><p>　　第二節(jié) 各模塊方案論證</p><p><b>　　一、控制器的選擇</b></p><p>　　采用STC公司的STC90C516單片機作為主控制器。STC90C51RC/RD+系列單片機是宏晶科技公司推出的新一代超強抗干擾/高速/低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳

23、統(tǒng)8051單片機，12時鐘/周期和6時鐘/機器周期可任意選擇，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，時鐘頻率在12MHz以下時，復(fù)位腳可直接接地。</p><p>　　二、溫度采集器件的選擇</p><p>　　采用“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55℃~125℃，在-10℃~85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃。現(xiàn)場溫度直接

24、以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，系統(tǒng)的抗干擾性能被提高了。適合于各種惡劣環(huán)境的現(xiàn)場的溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。適用于對性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟型產(chǎn)品。</p><p>　　三、電機及其驅(qū)動器的選擇</p><p>　　采用三級管直接驅(qū)動直流電機，電路使三級管工作在飽和和截止區(qū)，三極管處于很低的功耗狀態(tài)，發(fā)揮簡單的開關(guān)作用來控制電機兩端電流的

25、通斷，從而達到控制電機的目的。此設(shè)計簡單，成本低，易于實現(xiàn)。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　硬件系統(tǒng)的主要包括對外界溫度信息的采集電路，單片機控制電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機串口通信電路，電源電路。下面對具體電路進行闡述。</p><p>　　第一節(jié) 單片機STC90C516 RD</p><p><b

26、>　　一、芯片特點</b></p><p>　　1 工作電壓：5.5V-3.8V (5V單片機)、3.8V-2.4V（3V單片機）；</p><p>　　2 增強型6時鐘/機械周期，12時鐘/機械周期8051CPU；</p><p>　　3 工作頻率范圍：0-40HZ，相當(dāng)于普通8051的0~80Hz；</p><p>　　

27、4 程序儲存器字節(jié)：最多61K；</p><p>　　5 片上集成1280字節(jié)/512/256字節(jié)RAM；</p><p>　　6 共3個16位定時/計數(shù)器，其中定時器0可當(dāng)成2個8位定時器使用；</p><p>　　7 外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷；</p><p>　　8 工作溫度范圍：0-75°C/-40-85&#

28、176;C 9 看門狗；</p><p>　　10 內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，外部晶體12M以下時，可省外部復(fù)位電路，復(fù)位即可接地使用。</p><p><b>　　引腳功能描述：</b></p><p><b>　　VCC：電源；</b></p><p><b>　　GND：地。

29、</b></p><p>　　圖3.1 引腳示意圖</p><p>　　P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O 口。作為輸出口，每位能驅(qū)動8 個TTL 邏輯電平。對P0 端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時，P0 口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出

30、緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以當(dāng)作為輸入端口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部電阻外部拉低的引腳，將輸出電流。此外，P1.0 和P1.2 分別作定時器/計數(shù)器2 的外部計數(shù)輸入（P1.0/T2）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。</p><p>　　P2口：P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。

31、對P2 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，因為內(nèi)部電阻外部拉低的引腳，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出高八位地址。在此情況下，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送“1”。外部數(shù)據(jù)存儲器被8位地址訪問時，P2 口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。</p><p>　　P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動4

32、個TTL邏輯電平。對P3端口寫“1”時，端口被內(nèi)部上拉電阻拉高，這時候可以當(dāng)作為輸入口使用。被當(dāng)作輸入口使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。晶振工作時，RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。當(dāng)本引腳收到一個由下降沿轉(zhuǎn)換為上升沿的轉(zhuǎn)態(tài)信號時，9051將被重置，此時9051將其內(nèi)部的特殊功能暫存器(Special Function Register,

33、 SFR)設(shè)定為預(yù)設(shè)值，并由地址0000H開始執(zhí)行程序。</p><p>　　特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。</p><p>　　ALE：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖當(dāng)CPU自外界記憶體中獲取指令碼或存取資料時，ALE將會在一個匯流排周期開始時送出H的信號，表示P0.

34、0-P0.7(AD0-AD7)正送出低階地址A0-A7信號，以供外界電路鎖定這些低階地址信號。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，所以ALE信號也可當(dāng)作脈沖波信號源。然而，每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。</p><p>　　PSEN：是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)STC90C51從外部程序存儲器執(zhí)行外部獲取代碼時，PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSE

35、N 將不被激活。</p><p>　　EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA 應(yīng)該接VCC。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p>　　第二節(jié) 溫度傳感器電路&

36、lt;/p><p>　　一、芯片DS18B20介紹</p><p>　　Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線性價比高的特點，方便用戶輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20支持“一線總線”接口，測量溫度范圍為-55℃~125℃，在-10℃~85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場溫度直接以“

37、一線總線”的數(shù)字方式傳輸，系統(tǒng)的抗干擾性能被提高了很多。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：溫度控制、設(shè)備的過程控制、測溫類電子消費產(chǎn)品等。與前一代產(chǎn)品不同，新的產(chǎn)品支持3V~5.5V 的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活、方便。它可以選擇更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報警溫度存儲在EEPROM 中，掉電后依然保存。</p><p>　　DS18B20引腳定義：</p><

38、p>　　DQ為數(shù)字信號輸入/輸出端；</p><p><b>　　GND為電源地；</b></p><p>　　VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。</p><p>　　圖3.2 溫度傳感器電路圖</p><p><b>　　圖3.3 元件圖</b></p>

39、<p>　　二、DS18B20的主要特性</p><p>　　1．適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍：3.0～5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電</p><p>　　2．獨特的單線接口方式，僅需要一條線就可以使DS18B20與微處理器連接，即可實現(xiàn)單片機與DS18B20的雙向通訊。</p><p>　　3．DS18B20支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可

40、以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫。</p><p>　　4．DS18B20在使用中不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。</p><p>　　5.溫范圍－55℃～+125℃，在-10～+85℃時精度為±0.5℃ </p><p>　　6.可編程的分辨率為9～12位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.

41、125℃和0.0625℃，可實現(xiàn)高精度測溫。</p><p>　　7.在9位分辨率時最多在93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字，12位分辨率時最多在750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。</p><p>　　8.以數(shù)字溫度信號的形式直接輸出測量結(jié)果，以"一線總線"串行傳送給CPU，同時可傳送CRC校驗碼，具有超強的抗干擾能力。</p><p>　

42、　9.負壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但是不能正常工作。</p><p>　　三、18B20的初始化</p><p>　　1 先將數(shù)據(jù)線置高電平“1”。</p><p>　　2 延時（該時間要求的不是很嚴(yán)格，但是盡可能的短一點）</p><p>　　3 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。</p><p>　　4

43、延時750微秒（該時間的時間范圍可以從480到960微秒）。</p><p>　　5 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。</p><p>　　6 延時等待（如果初始化成功則在15到60毫秒時間之內(nèi)產(chǎn)生一個由DS18B20所返回</p><p>　　的低電平“0”。據(jù)該狀態(tài)可以來確定它的存在，必須要應(yīng)該注意不能無限的進行等待，</p><p>　　否則會

44、使程序進入死循環(huán)，所以才要進行超時控制）。</p><p>　　7 如果CPU讀到了數(shù)據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時，其延時的時間從發(fā)出的高電平算起（第5步的時間算起）最少要480微秒。</p><p>　　8 將數(shù)據(jù)線再次拉高到高電平“1”后結(jié)束。</p><p>　　四、DS18B20的寫操作</p><p>　　1 數(shù)據(jù)線先置低電平

45、“0”。</p><p>　　2 延時確定的時間為15微秒。</p><p>　　3 按從低位到高位的順序發(fā)送字節(jié)（一次只發(fā)送一位）。</p><p>　　4 延時時間為45微秒。</p><p>　　5 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。</p><p>　　6 重復(fù)上1到5的操作直到所有的字節(jié)全部發(fā)送完為止。</p>

46、<p>　　7 最后將數(shù)據(jù)線拉高。</p><p>　　五、DS18B20的讀操作</p><p>　　1 將數(shù)據(jù)線拉高“1”。</p><p><b>　　2延時2微秒。</b></p><p>　　3 將數(shù)據(jù)線拉低“0”。</p><p><b>　　4 延時3微秒。&

47、lt;/b></p><p>　　5 將數(shù)據(jù)線拉高“1”。</p><p><b>　　6 延時5微秒。</b></p><p>　　7 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個狀態(tài)位，并進行數(shù)據(jù)處理。</p><p><b>　　8 延時60微秒。</b></p><p>　　第三節(jié)

48、直流電機驅(qū)動電路</p><p><b>　　一、三極管簡介</b></p><p>　　三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)。三極管分類：按材質(zhì)分：硅管、鍺管。按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP。按功能分：開關(guān)管、功率管、達林頓管、光敏管等。按功率分：小功率管、中功率

49、管、大功率管。按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管。按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平面管。在半導(dǎo)體鍺或硅的單晶上制備兩個能相互影響的PN結(jié)，組成一個PNP（或NPN）結(jié)構(gòu)。中間的N區(qū)（或P區(qū)）為基區(qū)，兩邊的區(qū)域分別為發(fā)射區(qū)和集電區(qū)，這三部分各有一條電極引線，分別為基極B、發(fā)射極E和集電極C，能夠起到放大、飽和和截止等作用的半導(dǎo)體電子器件。</p><p><b>　　二、直流電機簡介</b><

50、/p><p>　　輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，稱為直流電機，它能夠?qū)崿F(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。當(dāng)它作電動機運行時是直流電動機，將電能轉(zhuǎn)換為機械能；作發(fā)電機運行時是直流發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)換為電能。定子和轉(zhuǎn)子兩大部分構(gòu)成了直流電機。直流電機運行時靜止不動的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動化程度、功能以

51、及功耗、價格問題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。永磁直流電機既具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，又具備良好的調(diào)速特性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種場合。</p><p>　　三、直流電機驅(qū)動電路</p><p>　　采用三級管直接驅(qū)動直流電機，電路使三級管工作在飽和或截止區(qū)，三極管處于很低的功耗狀態(tài)，發(fā)揮簡單的開關(guān)作用來控制電機兩端電流的通斷，從而達到控制電機的目的。對于電路的保護采用二極管續(xù)流

52、方式并聯(lián)在電機兩端。</p><p>　　圖3.4 直流電機驅(qū)動電路原理圖</p><p>　　第四節(jié) 串口通信電路</p><p><b>　　一、 串口通信介紹</b></p><p>　　RS-232已經(jīng)成為PC機與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的串行通信接口之一，盡管近年來隨著USB技術(shù)的成熟與發(fā)展，RS-232串口的地位

53、將逐步被USB接口協(xié)議取代，但是在工業(yè)控制與嵌入式系統(tǒng)中，RS-232串口通信以其低廉的實現(xiàn)價格，較長的通信距離，優(yōu)異的抗干擾能力，仍然占有十分大的應(yīng)用比例。沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14 RS-232是一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)，它的傳輸方式不平衡，典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送端驅(qū)動器的輸出正電平范圍在+5~+15V之間，負平范圍在-5~-15V之間，與TTL電平相對應(yīng)時，邏輯

54、1對應(yīng)RS-232通信的負電平，邏輯0對應(yīng)RS-232通信的正電平。</p><p>　　串口功能一覽表：1.載波檢測（DCD）2.接收數(shù)據(jù)（RXD）3.發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）4.數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（DTR）5.信號地（GND）6.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好（DSR）7.發(fā)送請求（RTS）8.發(fā)送清除（CTS）9.振鈴指示（RI）數(shù)據(jù)連接線主要在設(shè)備中起橋梁的作用，使PC機與單片機，PC機與PC機之間進行數(shù)據(jù)通信，串口間通信只要連接三條

55、線就可以了。即接收數(shù)據(jù)線，發(fā)射數(shù)據(jù)線和信息地線。在某時刻，對一臺機來說是發(fā)送數(shù)據(jù)，對另一臺機就是接收數(shù)據(jù)。所以接收數(shù)據(jù)線與發(fā)射數(shù)據(jù)線要換接。</p><p>　　二、芯片MAX232介紹</p><p>　　MAX232產(chǎn)品是由美國Maxim公司推出的一款兼容RS-232標(biāo)準(zhǔn)的芯片，該器件包含兩個驅(qū)動器、兩個接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平，該器件符合TIA/E

56、IA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個接器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5TTL/CMOS電平，每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平，有從貼片到直插等不同的封裝類。</p><p>　　三、MAX232電路連接圖</p><p>　　MAX232采用單5V供電，內(nèi)部有兩個電荷泵，通過充電電容的作用將+5V電壓轉(zhuǎn)換為+10V的電壓，第一個電荷泵利用充電電容C1

57、將+5V電壓加倍提升到+10V，第二個電荷泵利用充電電容C2和C4將+10V電壓變換為-10V的電壓，為RS-232通信提供工作電平對于MAX232來說，推薦采用10uF的電解電容。</p><p>　　圖3.5 MAX232電路連接</p><p><b>　　第五節(jié) 電源電路</b></p><p>　　圖3.6 電源電路原理圖</

58、p><p><b>　　一、電源芯片介紹</b></p><p>　　電源電路主要運用到7805穩(wěn)壓芯片，輸出電壓為5V，加散熱片時驅(qū)動電流可達1A，輸出電流200～300mA時，7805溫度在50度左右，并且有過溫切斷輸出起到保護功能。該系列芯片技術(shù)成熟，所需的外圍器件少，性價比高，運用的非常廣泛。</p><p>　　1 INPUT 電源輸入端

59、，最大可達35V </p><p>　　2 GROUND電源地</p><p>　　3 OUTPUT +5V輸出端</p><p>　　圖3.7 7805穩(wěn)壓芯片</p><p>　　二、電源芯片連接電路</p><p>　　由變壓器出來的交流信號經(jīng)過橋式整流和電容濾波之后送給LM7805，穩(wěn)壓5V輸出，它的輸出單獨供

60、給單片機。在三端穩(wěn)壓管的輸入輸出端與地之間連接大容量的濾波電容，使濾掉紋波的效果更好，輸出的直流電壓更穩(wěn)定。接小容量高頻電容以抑制芯片自激，輸出引腳端連接高頻電容以減小高頻噪聲，使單片機工作在一個良好的電源環(huán)境中，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。</p><p>　　圖3.8 電源連接電路</p><p>　　第六節(jié) 1602電路</p><p>　　一、1602芯片介紹</

61、p><p>　　LCD1602為工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符，使用簡單方便，</p><p>　　具有背光功能，顯示字符清晰準(zhǔn)確，能同時顯示字母與數(shù)字，可以區(qū)分大小寫字母，具有較強的功能并且連線簡單，背光亮度可調(diào)，并且耗電量小，是一款不錯的顯示器件。它采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中包括8根數(shù)據(jù)線，3根控制線，電源地，電源及液晶驅(qū)動電壓引腳。LCD1602主要參數(shù)如下：<

62、/p><p>　　1 驅(qū)動芯片KS0066（兼容HD44780）</p><p>　　2 背光黃光/ 藍光</p><p>　　3 字色黑色/ 白色</p><p>　　4 字庫ASCII碼字庫（英文，數(shù)字，基本符號）</p><p><b>　　5 類型STN </b></p><

63、;p>　　6 液晶模塊尺寸(mm) 80 * 36 * 13.5 </p><p>　　圖3.9 1602引腳說明</p><p><b>　　二、 基本操作時序</b></p><p>　　1 讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW-H，E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字</p><p>　　2 寫指令：輸入：RS=L，RW

64、=L，D0~D7=指令碼，E=高脈沖輸出：無</p><p>　　3 讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H,E=H 輸出：D0~D7=數(shù)據(jù)</p><p>　　4 寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H,RW=L，D0~D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖輸出：無</p><p>　　三、 RAM地址映射圖</p><p>　　控制器內(nèi)部帶有80字節(jié)的RAM緩沖區(qū)，對應(yīng)關(guān)系如

65、圖所示</p><p>　　圖3.10 RAM地址映射圖</p><p>　　四、LCD1602的初始化</p><p>　　不檢測忙信號：延時15ms，寫指令38H ；延時5ms，寫指令38H；延時5ms，寫指令38H；延時5ms</p><p>　　檢測忙信號：寫指令38H；寫指令08H，關(guān)閉顯示；寫指令01H，顯示清屏；寫指令06H，

66、光標(biāo)移動設(shè)置；寫指令0cH，顯示開及光標(biāo)設(shè)置。</p><p>　　五、顯示開/關(guān)光標(biāo)設(shè)置</p><p>　　0000 1DCB D顯示(1有效)、C光標(biāo)顯示(1有效)、B光標(biāo)閃爍(1有效) </p><p>　　0000 01NS N=1(讀或?qū)懸粋€字符后地址指針加1 &光標(biāo)加1)，</p><p>　　N=0(讀或?qū)懸粋€字符后地

67、址指針減1 &光標(biāo)減1)，</p><p>　　S=1 且N=1 (當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示左移) </p><p>　　S=0 當(dāng)寫一個字符后，整屏顯示不移動</p><p>　　六、數(shù)據(jù)控制及其他設(shè)置</p><p>　　數(shù)據(jù)首地址為80H，所以數(shù)據(jù)地址為80H+地址碼(0-27H，40-67H) 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針=0，

68、所有顯示=0)；02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針=0)。</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　軟件部分也是整個系統(tǒng)的核心部分之一，硬件制作成功后，加上軟件部分才能使整個系統(tǒng)得以運行。本系統(tǒng)的軟件部分主要包括主程序和系統(tǒng)初始化子程序、電機控制子程序、溫度采集子程序等。</p><p>　　第一節(jié) 編程語言簡介</p><p>

69、;　　C語言是一種計算機程序設(shè)計語言。它既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計語言，編寫系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計語言，編寫不依賴計算機硬件的應(yīng)用程序。所以，它的應(yīng)用范圍廣泛。</p><p>　　C語言對操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對硬件進行操作的場合，用C語言明顯優(yōu)于其它解釋型高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語言編寫的。其適用范圍廣泛, 適合于多種操作系統(tǒng)，如Window

70、s、DOS、UNIX等等；也適用于多種機型。C語言具有繪圖能力強，可移植性，并具備很強的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動畫。它是數(shù)值計算的高級語言。其特點為：</p><p>　　1 語言簡潔、緊湊、使用方便、靈活。</p><p><b>　　2 運算符豐富。</b></p><p>　　3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化語言

71、的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。</p><p>　　4 具有現(xiàn)代化的控制語句。</p><p>　　5 語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大。</p><p>　　6 能實現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以直接對硬件進行操作。</p><p>　　7 生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。</p><p>　　8 程序可移植性好。</p

72、><p>　　第二節(jié) 單片機程序設(shè)計</p><p>　　一、溫度采集子程序流程圖</p><p>　　圖4.1子程序流程圖</p><p><b>　　第三節(jié) 軟件調(diào)試</b></p><p>　　將系統(tǒng)軟件按照模塊化程序設(shè)計方法編寫出來，然后輸入到KEIL編譯器編程模擬調(diào)試中，在編譯器的支持下，將

73、經(jīng)過初步調(diào)試的程序加載到主模塊中，按照以下方法調(diào)試：</p><p>　　1 單步：一次只執(zhí)行一條指令，在每步執(zhí)行后，返回監(jiān)控調(diào)試程序。</p><p>　　2 行：可以從程序的任何一條地址處啟動，然后全速運行。</p><p>　　3 點運行：可以在程序任何位置設(shè)置斷點，當(dāng)程序執(zhí)行到斷點時，控制返回到監(jiān)控調(diào)試程序。</p><p>　　4

74、查和修改存儲器單元的內(nèi)容。</p><p>　　5 查和修改寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　程序調(diào)試可以一個一個模塊進行，一個一個子程序的調(diào)試，從中可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)、機器碼錯誤及轉(zhuǎn)移地址錯誤，也可以發(fā)現(xiàn)待測系統(tǒng)中軟件算法和硬件設(shè)計錯誤。</p><p>　　第四節(jié) 系統(tǒng)硬件調(diào)試</p><p>　　在通電前先用萬用表檢查芯片的正負極

75、，經(jīng)過檢查正負極沒有短路。電路為直流9V輸入，調(diào)試時需要將直流穩(wěn)壓電源調(diào)到9V，但要注意的是，確保電路沒有問題，防止電路短路，損壞電源。</p><p>　　1 上電準(zhǔn)備：用萬用表測試一下電源和地是否短路，確保在沒有短路的情況下準(zhǔn)備上電。</p><p>　　2 電源模塊檢測：主要檢查電源芯片輸出電壓是否達到標(biāo)稱值5V。</p><p>　　3 核心芯片檢測STC9

76、0C516 RD+：對于這一塊我覺得采用程序測試的方法，看能否下載好程序，能否有輸出。</p><p>　　4 外圍器件調(diào)試：在核心芯片調(diào)試好的基礎(chǔ)上，再測試STC89C52RC與周圍器件的協(xié)調(diào)工作情況。</p><p>　　第五節(jié) 調(diào)試問題及解決方法</p><p>　　在硬件無故障和軟件模塊調(diào)試完成的情況下，還要對系統(tǒng)進行聯(lián)機調(diào)試。在系統(tǒng)調(diào)試時，應(yīng)將全部硬件電路

77、都接上，應(yīng)用程序模塊也都組合好，進行全系統(tǒng)軟硬件調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試是排除軟硬件中的殘留錯誤，使整個系統(tǒng)能夠完成預(yù)定的工作任務(wù)，達到要求的技術(shù)性能指標(biāo)。</p><p>　　1調(diào)試中檢查元器件失效</p><p>　　造成這種情況的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了；另一個是由于安裝錯誤，造成器件壞損?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計要求的型號、規(guī)格和安裝是否一致。</p><p

78、><b>　　2電源故障</b></p><p>　　在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V~4.8V之間屬正常。</p><p>　　3當(dāng)判斷單片機不工作時候，需要進行聯(lián)機仿真調(diào)試。聯(lián)機仿真必須借助單片機開發(fā)的最基本工具比如仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等。&l

79、t;/p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　在選擇畢業(yè)設(shè)計課題上面，對筆記本散熱問題非常的感興趣，本設(shè)計課題是用傳感器、直流電機和單片機來實現(xiàn)，鑒于目前對電路的設(shè)計，由于很多相關(guān)知識片都沒有接觸過，所以在這次畢業(yè)設(shè)計中學(xué)到了很多。在這個設(shè)計中不僅需要對芯片進行硬件設(shè)計還要進行軟件設(shè)計，在軟件編程過程中遇到了很多問題，后來翻閱了大量有關(guān)單片機方面的書籍

80、、上網(wǎng)查閱資料才真正根據(jù)設(shè)計要求設(shè)計硬件電路,逐步完成了軟件方面的編程。</p><p>　　本系統(tǒng)實現(xiàn)了電腦底座溫度數(shù)據(jù)的測量和監(jiān)控，本設(shè)計很好的完成了對筆記本的溫度監(jiān)控和散熱設(shè)備的運行，可以將數(shù)據(jù)上傳至電腦進行后期分析處理。可以被廣泛的應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中，如帶有溫度控制的場合、工業(yè)溫度測量儀表等。由于溫度監(jiān)控是一個實踐應(yīng)用性很強的課題，要使其產(chǎn)品化，能夠經(jīng)受住實際應(yīng)用的嚴(yán)格考驗，還需要很多細致的改進。<

81、/p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　大學(xué)的學(xué)習(xí)已接近尾聲，畢業(yè)設(shè)計是一次檢驗我大學(xué)學(xué)習(xí)成果的機會，這次畢業(yè)設(shè)計不僅把四年來所學(xué)知識融會貫通，而且提高了我的動手創(chuàng)造能力，同時在指導(dǎo)教師的悉心幫助下，我的專業(yè)技術(shù)水平有了很大進步。從開始加入這個項目的設(shè)計到現(xiàn)在項目的完成，我們真正經(jīng)歷了一次自己參與并設(shè)計的過程。我感覺收獲非常大，我們獲得的不僅是理論上

82、的收獲,還有實踐中的豐收。這次畢業(yè)設(shè)計一定會為我們在不久的將來踏上工作崗位打下了良好的實踐基礎(chǔ)。在畢業(yè)設(shè)計及我的大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束的時候，心中有很多感觸，首先我要對我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師田豐老師及所有大學(xué)教授過我的老師表示誠心的真摯的感謝。這個學(xué)習(xí)機會,為我提供了良好的畢業(yè)設(shè)計場所和試驗條件。最后，祝愿我校日后蓬勃發(fā)展，發(fā)展成為一所獨具風(fēng)格的三本院校。田老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和為人給了我們很大的教育，這將使我終身受益。</p>

83、<p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].尹建華:《微型計算機原理與接口技術(shù)》.北京，高等教育出版社，2002.</p><p>　　[2].范逸之:《Visual Basic與RS-232串行通信控制》.北京，中國青年出版社,2002.</p><p>　　[3].江思敏：《Protel 電路設(shè)計

84、教程》.北京，清華出版社，2002.</p><p>　　[4].余海生：《微型計算機控制技術(shù)》.北京，清華大學(xué)出版社，2003.</p><p>　　[5].靳達：《單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航》.北京，人民郵電出版社,2003.</p><p>　　[6].謝自美：《電子線路設(shè)計》.武漢，華中科技大學(xué)出版社，2000.</p><p>