基于單片機(jī)控制的筆記本散熱系統(tǒng).doc

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1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 二〇一三年五月 基于單片機(jī)控制的筆記本散熱系統(tǒng) based on STC89C52RC single-chip smart notebook radiator 2013年5月 摘 要 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使筆記本電腦不斷的更新?lián)Q代，功能越發(fā)完善，逐步走向“超極本”的行列，但是對(duì)于現(xiàn)流行的筆記本電腦而言，還是存在很多瑕疵的地方，如筆記本散熱問(wèn)題，電池續(xù)航能力等；筆記本電腦發(fā)熱過(guò)大，散熱不足的

2、問(wèn)題時(shí)時(shí)刻刻引起消費(fèi)者的關(guān)注，因?yàn)楣P記本電腦散熱不足不僅直接影響著電腦的壽命的，還不符合現(xiàn)流行的低碳生活；針對(duì)散熱問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了基于STC89C52RC單片機(jī)的智能筆記本散熱器；其基本散熱方式與普通散熱一致：采用吹風(fēng)的方式，將筆記本熱量強(qiáng)制吹出，并引入低溫空氣，增加筆記本底部的空氣流動(dòng)，從而使筆記本電腦得到優(yōu)質(zhì)的散熱效果。 智能筆記本散熱器相對(duì)于與普通的筆記本散熱器而言，其具有低碳節(jié)能、溫度的時(shí)時(shí)提示、高溫聲光報(bào)警、自動(dòng)控溫、散熱效果明顯且成本適中等特點(diǎn)，作為筆記本外設(shè)配件，智能筆記本散熱器在消費(fèi)市場(chǎng)上具有巨大的潛力。 關(guān)鍵詞：筆記本 散熱 STC89C52RC 吹風(fēng) 智能

3、 ABSTRACT With the rapid development of electronic technology，make the laptop constantly upgrading，functions more perfect，step by step towards a Ultrabook，but for now popular laptop，there are still many defects，such as laptop heat dissipation problem，battery life，etc．； Laptop he

4、at is too big，the problem of insufficient heat all the time cause the attention of consumers，because of insufficient laptop heat dissipation not only directly affect the service life of the computer，also do not conform to the popular low carbon life now；According to heat dissipation problem，this pap

5、er designed based on STC89C52RC single-chip smart notebook radiator；Its basic operating mode is consistent with the normal heat dissipation：with the method of blowing，blowing laptop heat forced out，and the introduction of low temperature air，increase the air flow at the bottom of the laptop，so that

6、the laptop is good heat dissipation effect． Smart notebook radiator for with the ordinary notebook radiator, it has low carbon energy saving, high temperature temperature always prompt, sound and light alarm, automatic temperature control, heat dissipation effect is obvious and moderate cost etc.,

7、as the laptop peripherals accessories, smart notebook radiator in the consumer market has huge potential. Keywords: laptop cooling air　STC89C52RC Blow Automation　 目 錄 ABSTRACT 4 1 引言 1 1.1筆記本散熱器的概述 1 1.1.1筆記本散熱器的組成 1 1.1.2系統(tǒng)的研究背景 1 1.2基于單片機(jī)的筆記本散熱器的概述 2 2 基于單片機(jī)的筆記本散熱器方案設(shè)計(jì)

8、 3 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 2.2 系統(tǒng)方案論證 3 2.2.1單片機(jī)選型 3 2.2.2溫度傳感器選型 4 2.2.3顯示單元選型 5 2.2.4電機(jī)的選型 6 3基于單片機(jī)的筆記本散熱器的硬件設(shè)計(jì) 7 3.1所需電子元件介紹 7 3.1.1 DS18B20溫度傳感器概述 7 3.1.2 LED八段數(shù)碼管概述 8 3.1.3 IRF9540N COMS管概述 10 3.2.1電源電路設(shè)計(jì) 10 3.2.2 STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 3.2.3 LED八段數(shù)碼管顯示電路 12 3.2.4 DS18B20溫度傳感器和聲光報(bào)警電路 12 3.2.

9、5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 14 結(jié) 論 22 參考文獻(xiàn) 23 致 謝 24 27 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 引言 1.1筆記本散熱器的概述 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(duì)散熱也起到了一定的作用。大家都知道，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(duì)筆記本電腦的散熱都非常重要。筆記本電腦在設(shè)計(jì)的時(shí)候也考慮到散熱問(wèn)題，往往會(huì)用墊腳將機(jī)身抬高，但是在溫度過(guò)高的時(shí)候，就顯得比較勉強(qiáng),于是筆記本散熱器的輔助作用就得到了重視。 　 傳統(tǒng)筆記本散熱器

10、工作方式是直接對(duì)著筆記本電腦底部吹散熱量，將筆記本熱量強(qiáng)制吹出，并引入冷空氣，增加筆記本底部的空氣流動(dòng)，從而使筆記本電腦內(nèi)部各發(fā)熱元件均得到散熱，有效保持內(nèi)部的低溫工作環(huán)境，是有效降低筆記本電腦溫度的小裝置。 1.1.1筆記本散熱器的組成 一、散熱器的材料 當(dāng)前市場(chǎng)主要產(chǎn)品使用的材料有兩種：金屬，塑料或者木質(zhì)。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(lái)。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(lái)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)，極易成為傷人的利器。塑

11、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(guò)金屬。 二、散熱器的結(jié)構(gòu) 風(fēng)扇型的散熱底座構(gòu)造其實(shí)也不復(fù)雜，一般是由金屬或者塑料外殼加上內(nèi)置的2--4個(gè)風(fēng)扇構(gòu)成，風(fēng)扇的供電方案有通過(guò)筆記本USB接口供電以及外置電源供電兩種，有的產(chǎn)品還具有擴(kuò)展多個(gè)USB口的功能。大多數(shù)筆記本電腦的散熱底座的風(fēng)扇均采用吹風(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，提高散熱效率。 1.1.2系統(tǒng)的研究背景 隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使筆記本電腦不斷的更新?lián)Q代，功能越發(fā)完善，逐步走向“超極本”的行列，但是對(duì)于現(xiàn)流行的筆記本電腦而言，還是存在很多瑕疵的地方，如筆記本散熱問(wèn)題，電池續(xù)航能

12、力等；筆記本電腦發(fā)熱過(guò)大，散熱不足的問(wèn)題時(shí)時(shí)刻刻引起消費(fèi)者的關(guān)注，因?yàn)楣P記本電腦散熱不足不僅直接影響著電腦的壽命的，還不符合現(xiàn)流行的低碳生活；針對(duì)散熱問(wèn)題，市場(chǎng)上也推出了形形色色的筆記本的散熱器；普通散熱器的效果很不明顯，其壽命短且不可控等特點(diǎn)讓消費(fèi)者在使用時(shí)候感覺(jué)若有若無(wú)；散熱效果稍好點(diǎn)的品牌，價(jià)格卻比較昂貴，難以讓消費(fèi)者接受。 在此，介于以上提出的兩種散熱器，取出折中的方案，設(shè)計(jì)出基于單片機(jī)的智能筆記本散熱器；其基本散熱方式與普通散熱一致：采用吹風(fēng)的方式，將筆記本熱量強(qiáng)制吹出，并引入低溫空氣，增加筆記本底部的空氣流動(dòng)，從而使筆記本電腦得到優(yōu)質(zhì)的散熱效果。智能筆記本散熱器相對(duì)于與普通的筆記

13、本散熱器而言，其具有低碳節(jié)能、溫度的時(shí)時(shí)提示、高溫聲光報(bào)警、自動(dòng)控溫、散熱效果明顯且成本適中等特點(diǎn)，作為筆記本外設(shè)配件，智能筆記本散熱器在消費(fèi)市場(chǎng)上具有巨大的潛力。 1.2基于單片機(jī)的筆記本散熱器的概述 一、散熱器的組成 整體結(jié)構(gòu)類(lèi)似于普通散熱器，主要區(qū)別散熱風(fēng)扇是采用香港德昌牌的380直流電機(jī)帶動(dòng)單個(gè)大風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)，向筆記本吹風(fēng)；在散熱器左上方，也就是筆記本散熱出口處，有溫度傳感器，用于檢測(cè)筆記本溫度，在散熱器右上方的也有溫度傳感器，用于比較室溫，散熱器的核心部件為單片機(jī)，單片機(jī)接收傳感器信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后控制直流電機(jī)的運(yùn)行并將溫度值通過(guò)LED八段數(shù)碼管顯示，在風(fēng)扇葉出設(shè)有光電對(duì)管模

14、塊，用于檢測(cè)風(fēng)扇是否運(yùn)行；此外，散熱器還具備聲光報(bào)警功能，在高溫或風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)時(shí)將產(chǎn)生報(bào)警。 二、散熱器的優(yōu)點(diǎn) 總的來(lái)說(shuō)，基于單片機(jī)的筆記本散熱器是一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)的調(diào)溫系統(tǒng)，通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)采集筆記本的溫度，將信號(hào)傳達(dá)給單片機(jī)，使得單片機(jī)做出反應(yīng)，改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，進(jìn)行有效的降溫，從而達(dá)到低碳生活，高效利用的效果；結(jié)合光電傳感器和溫度傳感器，對(duì)整個(gè)散熱器進(jìn)行全面監(jiān)控，如果發(fā)生超溫或風(fēng)扇堵轉(zhuǎn)，單片機(jī)將立即做出反應(yīng)，避免設(shè)備發(fā)生故障；而相比于普通散熱器卻只是開(kāi)環(huán)的系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)安全方面的考慮和降溫的效果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及基于單片機(jī)的筆記本散熱器的。 2 基于單片機(jī)的筆記本散熱器方案設(shè)計(jì) 2.1 系

15、統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想為：利用兩個(gè)DS18B20溫度傳感器進(jìn)行室溫的檢測(cè)和筆記本散熱溫度的檢測(cè)，兩個(gè)傳感器產(chǎn)生的數(shù)字溫度信號(hào)傳送至STC89C52RC單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理；單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果做出分析判斷后，一方面，單片機(jī)將實(shí)時(shí)溫度用LED八段數(shù)碼管顯示；另一方面根據(jù)實(shí)時(shí)溫度，輸出相應(yīng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)的運(yùn)行。在直流電機(jī)的控制方面，采用PWM脈寬調(diào)制方式來(lái)改變直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速；電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)與否通過(guò)光電傳感器進(jìn)行檢測(cè)；系統(tǒng)設(shè)置了報(bào)警功能，倘若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將觸發(fā)聲光報(bào)警電路，警示用戶(hù)系統(tǒng)自身不良狀況并停止系統(tǒng)運(yùn)行，直到故障恢復(fù)為止。系統(tǒng)大致結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。 聲光報(bào)警電

16、路 DS18B20傳感器 LED顯示單元 STC89C52RC PWM驅(qū)動(dòng)模塊 光電傳感器 德昌380直流電機(jī) 圖2-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2.2 系統(tǒng)方案論證 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用閉環(huán)控制概念，根據(jù)筆記本的實(shí)時(shí)溫度，使散熱器的散熱風(fēng)扇運(yùn)行在不同的工況上，實(shí)現(xiàn)筆記本的溫度控制，固需要補(bǔ)交穩(wěn)定可靠的電子元件和直流電機(jī)。 2.2.1單片機(jī)選型 介于本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理程度不算復(fù)雜，工況環(huán)境不算惡劣，系統(tǒng)對(duì)單片機(jī)的選型沒(méi)特殊要求，因此本系統(tǒng)采用STC89C52RC單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，STC89C52RC 單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗

17、/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，完全兼容傳統(tǒng) 8051的指令代碼。 2. 工作電壓：5.5V～3.3V/3.8V～2.0V。 3. 工作頻率范圍：0～40MHz，相當(dāng)于普通 8051單片機(jī)的 0～80MHz。 4. 用戶(hù)應(yīng)用程序空間為 8K 字節(jié)。 5. 片上集成 512 字節(jié) RAM。 6. 通用 I/O 口 （32 個(gè)） 復(fù)位后為： P1/P2/P3/P4 是準(zhǔn)雙向口/弱上拉，

18、P0 口是漏極開(kāi)路輸出，作為 I/O 口用時(shí)，需加上拉電阻。 7. 具有 EEPROM 功能。 8. 具有看門(mén)狗功能。 9. 共 3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。即定時(shí)器 T0、T1、T2。 10. 外部中斷 4 路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路，Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。 11. 通用異步串行口（UART），還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè) UART。 12. 工作溫度范圍：-40～+85℃（工業(yè)級(jí)）/0～75℃（商業(yè)級(jí)）。 STC89C52RC 單片機(jī)的工作模式可分為：掉電模式，典型功耗<0.1A,可由外部中斷喚醒，中斷返回后，繼續(xù)執(zhí)行

19、原程序；空閑模式，典型功耗 2mA 典型功耗；正常工作模式，典型功耗 4Ma～7mA 典型功耗；掉電模式可由外部中斷喚醒，適用于水表、氣表等電池供電系統(tǒng)及便攜設(shè)備。 2.2.2溫度傳感器選型 系統(tǒng)對(duì)于溫度檢測(cè)的所用到的溫度傳感器的選擇主要有以下三種方案： 方案一：由于熱敏電阻具有熱電效應(yīng)，能根據(jù)實(shí)時(shí)溫度輸出對(duì)于電壓信號(hào)，因此檢測(cè)溫度的核心元件為熱敏電阻元件，通過(guò)電阻橋，輸出檢測(cè)結(jié)果，采用運(yùn)算放大器將檢測(cè)電壓進(jìn)行放大，結(jié)果再經(jīng)八位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后傳達(dá)至單片機(jī)處理。 方案二：溫度檢測(cè)的主要器件采用模擬式集成溫度傳感器LM35芯片，把檢測(cè)到的實(shí)時(shí)溫度信

20、號(hào)輸出至八位的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，芯片將轉(zhuǎn)換結(jié)果傳達(dá)到STC89C52RC 單片機(jī)進(jìn)行處理。 方案三：溫度檢測(cè)的主要器件采用數(shù)字式的集成溫度傳感器DS18B20芯片，DS18B20檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度信號(hào)后，直接將結(jié)果以數(shù)字溫度信號(hào)方式輸出至STC89C52RC單片機(jī)進(jìn)行處理。 方案一論證，檢測(cè)溫度的主要器件為熱敏電阻元件，優(yōu)點(diǎn)為：價(jià)格低，元件獲取便利，缺點(diǎn)為靈敏度和分辨率精度不夠高，信號(hào)實(shí)時(shí)采集、功率放大和信號(hào)處理時(shí)容易產(chǎn)生誤差，由于熱敏電阻的非線(xiàn)性R-T關(guān)系，會(huì)使當(dāng)溫度變化繼續(xù)而產(chǎn)生誤差累積，人工修改則繁瑣，操作復(fù)雜；故該方案不適合本系統(tǒng)。 方案二論證，溫度檢測(cè)的核心元件采用模擬式集

21、成溫度傳感器LM35芯片，模擬式集成溫度傳感器LM35優(yōu)點(diǎn)是具有高度集成化，從而降低信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的誤差因數(shù)，使得溫度誤差減小，缺點(diǎn)是其檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度，輸出的結(jié)果是以電壓形式，從而需要配備八位模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，此方案不僅設(shè)計(jì)復(fù)雜還需要增加成本。 方案三論證，溫度檢測(cè)的主要器件采用數(shù)字式的集成溫度傳感器DS18B20芯片，數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20優(yōu)點(diǎn)是具有高度集成化，從而降低信號(hào)轉(zhuǎn)換電路的誤差因數(shù)，使得溫度誤差小，溫度的分辨力精細(xì)，數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20采用單總線(xiàn)技術(shù)，與單片機(jī)通訊方便，抗干擾能力強(qiáng)，實(shí)時(shí)溫度值在器件內(nèi)部就已轉(zhuǎn)化成為數(shù)字量輸出；此方案使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)大大

22、優(yōu)化，因此該方案適用于本系統(tǒng)。 2.2.3顯示單元選型 方案一：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度顯示采用八段共陽(yáng)數(shù)碼管LED；八段數(shù)碼發(fā)光管就是8個(gè)發(fā)光二極管組成的，在空間排列成為8字型帶個(gè)小數(shù)點(diǎn)，只要將電壓加在陽(yáng)極和陰極之間相應(yīng)的筆畫(huà)就會(huì)發(fā)光。8個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極并接在一起，8個(gè)陰極分開(kāi)，因此稱(chēng)為共陽(yáng)八段數(shù)碼管。在顯示溫度值時(shí)，通過(guò)單片機(jī)輸出，使數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，其中涉及到“消影”的技術(shù)，即當(dāng)數(shù)碼管依次跑動(dòng)比較快的時(shí)候，人眼就覺(jué)得是同時(shí)顯示的。 方案二：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度顯示采用LCD 1602液晶；1602液晶屏是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示16x02，指顯示的內(nèi)容為16*2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)

23、字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）；1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5*7或者5*11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。 方案一論證：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度顯示采用八段共陽(yáng)數(shù)碼管LED；八段數(shù)碼管LED具有如下優(yōu)勢(shì)：體積小，容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的一體化；顯示清晰，應(yīng)用場(chǎng)合廣，在低要求的顯示場(chǎng)合我們隨處可見(jiàn)到它們的身影，在夜間或者光線(xiàn)強(qiáng)度低的環(huán)境下，數(shù)碼管顯示內(nèi)容依舊清晰可見(jiàn)，通過(guò)單片機(jī)輸出，使數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描，采用“消影”的技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)溫度的顯示。

24、 方案二論證：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)溫度顯示采用LCD 1602液晶；1602液晶屏具有以下特點(diǎn)：顯示功能強(qiáng)大，能顯示字符，漢字，字母，數(shù)字及圖形符號(hào)等，在較高的顯示場(chǎng)合中，我們也能隨處可見(jiàn)；缺點(diǎn)是體積比數(shù)碼管大，顯示的內(nèi)容比較小，能耗比較高，線(xiàn)路連接及程序的編寫(xiě)稍微比數(shù)碼管顯示電路復(fù)雜。綜上所述，實(shí)時(shí)的溫度顯示可以采用具備簡(jiǎn)單的顯示功能的數(shù)碼管電路顯示，因此選擇方案一。 2.2.4電機(jī)的選型 方案一：采用一般筆記本散熱器的無(wú)刷直流電機(jī)；此電機(jī)具備的優(yōu)點(diǎn)為：壽命長(zhǎng)，能耗低，噪聲小，體積小，應(yīng)用范圍廣，如筆記本的CPU風(fēng)扇，臺(tái)式機(jī)的CPU風(fēng)扇，普通電器柜的抽風(fēng)機(jī)等。 方案二：采用香港德昌牌的直流高

25、轉(zhuǎn)速超大扭矩的380型號(hào)電機(jī)；此電機(jī)具備的優(yōu)點(diǎn)為：轉(zhuǎn)速高，輸出扭矩大，電壓范圍選擇廣，壽命長(zhǎng)，應(yīng)用范圍廣泛，如吹風(fēng)機(jī)的電機(jī)，剃須刀上的小電機(jī)等。 方案一論證：在能耗及體積上占據(jù)主要優(yōu)勢(shì)，也是傳統(tǒng)的筆記本散熱器的首選電機(jī)，重量輕，電源供電可以用筆記本USB接口供電；缺點(diǎn)轉(zhuǎn)速低，功率小，散熱、抽風(fēng)等效果差，就現(xiàn)流行的筆記本散熱器而言，其降溫效果都不明顯。 方案二論證：在轉(zhuǎn)速及扭矩上占主要優(yōu)勢(shì)，采用此電機(jī)制造的筆記本散熱器，輸出功率高，轉(zhuǎn)速快，降溫效果明顯。缺點(diǎn)不支持筆記本USB接口供電，體積也稍大，但處于筆記本散熱效果優(yōu)越的初衷，采用與空間換效率的手段，因此選擇方案二。

26、 3基于單片機(jī)的筆記本散熱器的硬件設(shè)計(jì) 3.1所需電子元件介紹 3.1.1 DS18B20溫度傳感器概述 美國(guó)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(xiàn)總線(xiàn)"連接的傳感器。敏感元件及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)全部集成于T0-92封裝的三極管內(nèi)。其特點(diǎn)具有連接線(xiàn)路簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)勢(shì)，近一代的DS18B20芯片封裝更精小、更方便。 一、DS18B20的主要特性 （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(xiàn)供電。 （2）獨(dú)特的單線(xiàn)接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B

27、20的雙向通訊。 （3）DS18B20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫。 （4）溫范圍－55℃～＋125℃，在-10～+85℃時(shí)精度為0.5℃。 （5）可編程的分辨率為9～12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫。 （6）分辨率高，轉(zhuǎn)換速度快。 （7）測(cè)量到的實(shí)時(shí)溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，以"一線(xiàn)總線(xiàn)"串行傳達(dá)至控制器，數(shù)據(jù)具備CRC校驗(yàn)功能，從而增強(qiáng)了抗干擾糾錯(cuò)的能力。 （8）負(fù)壓特性。 二、DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻RO

28、M、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。 DS18B20引腳定義： （1）DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； （2）GND為電源地； （3）VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線(xiàn)方式時(shí)接地）。 其管腳排列和封裝如圖3-1所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。 圖3-1 DS18B20的管腳排列及封裝圖 圖3-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 3.1.2 LED八段數(shù)碼管概述 常見(jiàn)的數(shù)碼管有七個(gè)段的數(shù)碼管和八個(gè)段端數(shù)碼管，八個(gè)段的數(shù)碼管就是基于七個(gè)段的數(shù)碼管上，多加了個(gè)

29、小數(shù)點(diǎn)的顯示；數(shù)碼管有單個(gè)顯示，也有多個(gè)集成顯示的。所謂的個(gè)數(shù)也就是位數(shù)。 常用數(shù)碼管具有兩種連接方式，即共陽(yáng)型數(shù)碼管和共陰型數(shù)碼管。共陽(yáng)型數(shù)碼管是指將數(shù)碼管內(nèi)部的發(fā)光二極管單元的陽(yáng)極并接，最后引出一個(gè)管腳外接到電源的+5V，此時(shí)使內(nèi)部二極管對(duì)應(yīng)的管腳為低電平，就能使數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的段，反之，則某段熄滅。共陰型數(shù)碼管是指將數(shù)碼管內(nèi)發(fā)光二極管的陰極并接，最后引出一個(gè)管腳與零電位相連，此時(shí)使內(nèi)部二極管對(duì)應(yīng)的管腳為高電平，就能使數(shù)碼管顯示出對(duì)應(yīng)的段，反之，則某段熄滅。 圖3-3是共陰和共陽(yáng)極數(shù)碼管的內(nèi)部電路，它們的發(fā)光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。 共陰極

30、八段數(shù)碼管 數(shù)碼管外觀 共陽(yáng)極八段數(shù)碼管 圖3-3 八段數(shù)碼管內(nèi)部電路圖及外觀 驅(qū)動(dòng)電路是數(shù)碼管正常顯示的必需，就是說(shuō)如果想點(diǎn)亮數(shù)碼管，不管是共陰型還是共陽(yáng)型數(shù)碼管，都必需需要驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制，根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式不同可以將數(shù)碼管，可以劃分為靜態(tài)驅(qū)動(dòng)和動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。 一、靜態(tài)驅(qū)動(dòng) 常見(jiàn)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)法，是將單片機(jī)的管腳直接與數(shù)碼管的每一個(gè)段位相接；其優(yōu)點(diǎn)為編程工作量減輕，亮度顯示強(qiáng)；其缺點(diǎn)為數(shù)碼管段位占單片機(jī)引腳多，顯示數(shù)碼管的所有段位總個(gè)數(shù)必需小于單片機(jī)引

31、腳個(gè)數(shù)，因此這中方法使得數(shù)碼管顯示個(gè)數(shù)有限，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的硬件也加大了負(fù)擔(dān)。 二、動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 常見(jiàn)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)法，是最廣泛的驅(qū)動(dòng)方法，也是最實(shí)用的手段，即將數(shù)碼管個(gè)數(shù)個(gè)所有段位并聯(lián)，最后再連接單片機(jī)引腳，每個(gè)數(shù)碼管的位選位通過(guò)單片機(jī)引腳控制；要想點(diǎn)亮某個(gè)數(shù)碼管的做法是將這個(gè)數(shù)碼管的位選先有效，再將數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)碼管的段位；同樣的，要想點(diǎn)亮多個(gè)數(shù)碼管顯示不同的數(shù)據(jù)，也是這兩步作法，不過(guò)每點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管后，應(yīng)該延時(shí)兩到三毫秒，再點(diǎn)亮另一個(gè)數(shù)碼管，另眼睛能有個(gè)視覺(jué)緩沖，這樣的作法稱(chēng)為消影。 3.1.3 IRF9540N COMS管概述 IRF9540N是美國(guó)國(guó)際整流公司生產(chǎn)的P溝

32、道MOSFET管，采用TO-262封裝方式。 IRF9540N工作溫度可以達(dá)到175攝氏度，特點(diǎn)為柵極電壓控制漏極電流，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高，優(yōu)越的熱穩(wěn)定性；IRF9540N主要參數(shù)如下所示： VDss（漏極D與源極S之間所能施加的最大電壓）：-100V； VGss（柵極G與源極S之間所能施加的最大電壓）：+/-20V； Rds(通態(tài)電阻)：0.0117歐姆； Id（漏極D允許通過(guò)的最大直流電流）：-23A； 結(jié)構(gòu)示意圖如3-4所示： 圖3-4 IRF9540N是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和芯片封裝圖 P溝道增強(qiáng)型MOSFET管工作

33、原理：與N溝道MOS管相對(duì)應(yīng)，P溝道增強(qiáng)型MOS管的開(kāi)啟電壓VGs(th)<0時(shí)，當(dāng)uGs< VGs(th)時(shí)管子才導(dǎo)通，漏-源極之間應(yīng)加負(fù)電源電壓。 3.2硬件電路設(shè)計(jì) 3.2.1電源電路設(shè)計(jì) 電源模塊：市電經(jīng)過(guò)220V/12V變壓器變壓后，經(jīng)二極管構(gòu)成的整流橋整流，輸出12V電壓經(jīng)兩個(gè)三端穩(wěn)壓芯片LM7805穩(wěn)壓，將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓；其電壓紋波比較大，所以電路中應(yīng)并聯(lián)電容進(jìn)行濾波，在電源輸出端添加發(fā)光二極管，方便于指示電路的工作狀況。 此電源電路設(shè)計(jì)輸出為雙路電源，其中一路為系統(tǒng)供電，另一路為380直流電機(jī)供電，這樣做法可以盡可能的隔離電機(jī)啟動(dòng)電流對(duì)控制系統(tǒng)的影響，圖3

34、-5所示為電源電路設(shè)計(jì)圖。 圖3-5 系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)電路 3.2.2 STC89C52RC單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) STC89C52RC的最小電路圖如圖3-6所示；圖中STC89C52RC的內(nèi)部時(shí)鐘輸入輸出管腳X1、X2并接了一個(gè)晶振，在此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，此晶振頻率為11.0592MHZ，為了方便晶振起振，在晶振的兩端都并接了一個(gè)22PF的瓷片電容。 STC89C52RC單片機(jī)一共有四種復(fù)位方式：外部RST引腳復(fù)位，軟件復(fù)位，掉電復(fù)位/上電復(fù)位，看門(mén)狗復(fù)位。 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用外部RST引腳復(fù)位，其接法如圖3-4所示，外部RST引腳復(fù)位就是從外部向RST

35、引腳施加一定寬度的復(fù)位脈沖，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的復(fù)位。將RST復(fù)位管腳拉高并維持至少24個(gè)時(shí)鐘加10US后，單片機(jī)會(huì)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，將RST復(fù)位管腳拉回低電平后，單片機(jī)結(jié)束復(fù)位狀態(tài)并從用戶(hù)程序區(qū)的0000H處開(kāi)始正常工作。 圖3-6 STC89C52RC單片機(jī)的最小系統(tǒng) 3.2.3 LED八段數(shù)碼管顯示電路 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用的LED八段數(shù)碼管的顯示電路圖如圖3-7所示；系統(tǒng)采用的是動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，雖然在編程方面工作量有所增加，但是這樣做的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了單片機(jī)的輸入/輸出端口。圖中，八段數(shù)碼管的段選經(jīng)1K的電阻分流后，與單片機(jī)P0端8個(gè)管腳相連；八段數(shù)碼管的位選由P2端高6位管腳控制，

36、單片機(jī)的引腳輸出經(jīng)電阻分流后，控制PNP三極管的導(dǎo)通，領(lǐng)某個(gè)數(shù)碼管位選信號(hào)有效，從而點(diǎn)亮不同的數(shù)碼管；簡(jiǎn)而言之，數(shù)碼管有效控制是單片機(jī)的P2^2~P2^7引腳，而數(shù)碼管數(shù)字顯示是通過(guò)單片機(jī)的P0^0~P0^7引腳控制的。 圖3-7 數(shù)碼管顯示電路 3.2.4 DS18B20溫度傳感器和聲光報(bào)警電路 一、DS18B20溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中DS18B20的電路設(shè)計(jì)圖如3-8所示；DS18B20采用寄生電壓供電方式；寄生電壓供電方式下，在數(shù)據(jù)線(xiàn)DQ為高電位時(shí)，為傳感器內(nèi)部的電容充電，當(dāng)數(shù)據(jù)線(xiàn)為低電位時(shí)，傳感器內(nèi)部的電容開(kāi)始放電維持工作，直到高電位再次到來(lái)從而為傳感器內(nèi)部電容

37、充電。 圖3-8 DS18B20溫度傳感器電路設(shè)計(jì) 寄生電源優(yōu)點(diǎn)為： （1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無(wú)需本地電源。 （2）可以在沒(méi)有常規(guī)電源的條件下讀取ROM。 （3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫。 DS1820雖然具有測(cè)溫系統(tǒng)簡(jiǎn)單、測(cè)溫精度高、連接方便、占用口線(xiàn)少等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題： （1) 較小的硬件開(kāi)銷(xiāo)需要相對(duì)復(fù)雜的軟件進(jìn)行補(bǔ)償，由于DS1820與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，在對(duì)DS1820進(jìn)行讀寫(xiě)編程時(shí)，必須嚴(yán)格的保證讀寫(xiě)時(shí)序，否則將無(wú)法讀取測(cè)溫結(jié)果。 （2) 在DS1820的有關(guān)資料中均未提及單總線(xiàn)上所掛DS1820數(shù)量問(wèn)題，容易

38、使人誤認(rèn)為可以?huà)烊我舛鄠€(gè)DS1820，在實(shí)際應(yīng)用中并非如此。當(dāng)單總線(xiàn)上所掛DS1820超過(guò)8個(gè)時(shí)，就需要解決微處理器的總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，這一點(diǎn)在進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要加以注意。 （3) 連接DS1820的總線(xiàn)電纜是有長(zhǎng)度限制的。試驗(yàn)中，當(dāng)采用普通信號(hào)電纜傳輸長(zhǎng)度超過(guò)50m時(shí)，讀取的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)將發(fā)生錯(cuò)誤。 二、聲光報(bào)警電路設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警電路圖如圖3-9所示；當(dāng)單片機(jī)引腳P1^4輸出占空比信號(hào)，（報(bào)警信號(hào)輸出）時(shí)，PNP三極管隨著PWM信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)通與截止的切換，使5伏特電壓加到蜂鳴器和LED發(fā)光二極管上，經(jīng)電阻分流后，發(fā)光二極管點(diǎn)亮、蜂鳴器鳴叫，產(chǎn)生聲光報(bào)警；考慮到三極管的滯后特性

39、，固報(bào)警電路的占空比輸出不宜過(guò)高。 圖3-9 系統(tǒng)的聲光報(bào)警電路 3.2.5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警電路圖如圖3-10所示；對(duì)于STC89C52RC單片機(jī)的輸出，采用外部強(qiáng)上拉的方式，以增強(qiáng)帶負(fù)載能力，R9電阻用于限流，由于IRF9540N功耗及性能（帶負(fù)載，抗壓）比一般三極管優(yōu)越，其實(shí)R9電阻可以不需要；此設(shè)計(jì)中IRF9540N工作原理與普通三極管原理類(lèi)似，P溝道增強(qiáng)型MOS管的開(kāi)啟電壓UGS（th）<0，當(dāng)夾斷電壓UGS< UGS（th）時(shí)，管子導(dǎo)通；當(dāng)MOS管導(dǎo)通時(shí)候，電壓加到直流電機(jī)兩端使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)還給電容充電，電容在此的作用是充放電，輔助導(dǎo)通，讓電機(jī)運(yùn)

40、行穩(wěn)定。 圖3-10 系統(tǒng)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)圖 4基于單片機(jī)的筆記本散熱器的軟件設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì) 此次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中聲光報(bào)警電路圖如圖3-11所示；當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先輸出測(cè)速低頻率的PWM信號(hào)使電機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，此時(shí)利用光電對(duì)管檢測(cè)判斷電機(jī)是否旋轉(zhuǎn)，如果電機(jī)沒(méi)旋轉(zhuǎn)則斷開(kāi)測(cè)速PWM信號(hào)，并產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)，假如故障問(wèn)題解決后，可以控制消除報(bào)警按鈕，使系統(tǒng)關(guān)閉報(bào)警信號(hào)并重新開(kāi)始輸出測(cè)速PWM信號(hào)；若電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)，則開(kāi)始進(jìn)行溫度的檢測(cè)，檢測(cè)到的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)比較判斷，根據(jù)溫度信號(hào)，控制電機(jī)的相應(yīng)轉(zhuǎn)速，與此同時(shí)將溫度值傳送到數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行溫度的顯示；在此過(guò)程中倘若電

41、機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)或者溫度過(guò)高都會(huì)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。 圖3-11 系統(tǒng)的工作流程圖 4.2 Keil uVision4軟件介紹 Keil公司是一家業(yè)界領(lǐng)先的微控制器（MCU）軟件開(kāi)發(fā)工具的獨(dú)立供應(yīng)商。Keil公司由兩家私人公司聯(lián)合運(yùn)營(yíng)，分別是德國(guó)慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美國(guó)德克薩斯的Keil Software Inc。Keil于2005年由ARM公司收購(gòu)，現(xiàn)在是ARM旗下的一個(gè)公司。 一、發(fā)展 　　2009年2月發(fā)布keil uvision4，這款新的編程軟件引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，使開(kāi)發(fā)人員能夠使用多臺(tái)監(jiān)視器，并提供了視覺(jué)上的表面對(duì)窗口位置的完全控制

42、的任何地方。這款新的編程軟件更好地設(shè)計(jì)了編程區(qū)域，多窗口的特點(diǎn)使得用戶(hù)界面有效；這款新的編程軟件支持了更多現(xiàn)流行的ARM芯片，并增強(qiáng)了其他管理、應(yīng)用等功能。 二、界面 KeilμVision4引入靈活的窗口管理系統(tǒng)，這款新的編程軟件更好地設(shè)計(jì)了編程區(qū)域，多窗口的特點(diǎn)使得用戶(hù)界面有效；這款新的編程軟件支持了更多現(xiàn)流行的ARM芯片，并增強(qiáng)了其他管理、應(yīng)用等功能，其軟件界面如圖3-12所示。 圖3-12 keil uvision4編程軟件界面 三、新特性 多顯示器和靈活的管理窗口系統(tǒng) 系統(tǒng)瀏覽器窗口的顯示設(shè)備外設(shè)寄存器信息 調(diào)試還原視圖創(chuàng)建并保存多個(gè)調(diào)試窗口布局 多項(xiàng)目工作區(qū)簡(jiǎn)化與眾

43、多的項(xiàng)目 四、優(yōu)點(diǎn) 最新的keil uvision4 IDE，旨在提高開(kāi)發(fā)人員的生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)更快，更有效的程序開(kāi)發(fā)。 keil uvision4引入了靈活的窗口管理系統(tǒng)，能夠拖放到視圖內(nèi)的任何地方，包括支持多顯示器窗口。 keil uvision4在keil uvision3 IDE的基礎(chǔ)上，增加了更多大眾化的功能。 4.3 C語(yǔ)言的介紹 C語(yǔ)言是在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言。C語(yǔ)言功能豐富、表達(dá)能力強(qiáng)、使用靈活方便、應(yīng)用面廣、目際程序效率高、可移植性好，既具有高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多特點(diǎn)，因此特別適合于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件。C語(yǔ)言誕生后，許多原來(lái)用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的軟件，

44、現(xiàn)在可以用C語(yǔ)言編寫(xiě)了(例如，著名的UNIX操作系統(tǒng)就是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的)。而學(xué)習(xí)和使用C語(yǔ)言要比學(xué)習(xí)和使用匯編語(yǔ)言容易。 一、基本特性 一種語(yǔ)言之所以能存在和發(fā)展，并具有較強(qiáng)的生命力，總是有其不同于(或優(yōu)于)其他語(yǔ)言的特點(diǎn)。C語(yǔ)言的主要特點(diǎn)如下。 (1)語(yǔ)言簡(jiǎn)沽、緊湊，使用方便、靈活。C語(yǔ)言一共有32個(gè)關(guān)鏈字(見(jiàn)附錄B),9種控制語(yǔ)句，程序書(shū)寫(xiě)形式自由，主要用小寫(xiě)字母表示，壓縮了一切不必要的成分。C語(yǔ)言程序比其他許多高級(jí)語(yǔ)言簡(jiǎn)練.源程序短.因此輸人程序時(shí)工作量少。 (2)運(yùn)算符豐富。C語(yǔ)言具有很廣泛的運(yùn)算符，數(shù)量大小為34種,C語(yǔ)言把賦值、括號(hào)、強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換等當(dāng)作運(yùn)算符處理，從而

45、使C語(yǔ)言表達(dá)式類(lèi)型多樣化且運(yùn)算類(lèi)型豐富。靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)在其他高級(jí)語(yǔ)言中難以實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算。 (3)數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富。具有各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。C語(yǔ)言提供:整型、浮點(diǎn)型、字符型、數(shù)組類(lèi)型、指針類(lèi)型、結(jié)構(gòu)體類(lèi)型、共用體類(lèi)型等數(shù)據(jù)類(lèi)型，尤其是指針類(lèi)型數(shù)據(jù)，使用十分靈活和多樣化。 (4)具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句。用程序的模塊單位可以用函數(shù)表示，便于將程序模塊化。C語(yǔ)言是完全模塊化和結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言。 (5)語(yǔ)法規(guī)格不太嚴(yán)格，程序設(shè)汁自由度大，對(duì)變量的類(lèi)型使用比較靈活，一般的高級(jí)語(yǔ)言語(yǔ)法檢查比較嚴(yán)，能將所有語(yǔ)法錯(cuò)誤檢查出來(lái)，而C語(yǔ)言為程序員提供了自由度，放寬了對(duì)語(yǔ)法的檢查。但是程序員應(yīng)認(rèn)真檢查遵守C程序規(guī)則

46、來(lái)編程，從而保證其正確，而不要過(guò)分依賴(lài)C語(yǔ)言編譯程序去查錯(cuò)。 (6) C語(yǔ)言能進(jìn)行位(bit)操作，允許直接訪(fǎng)問(wèn)物理地址，，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，能實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的大部分功能。因此C語(yǔ)言既具有高級(jí)語(yǔ)言的功能，又具有低級(jí)語(yǔ)言的許多功能，可用來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)軟件。 (7) 程序執(zhí)行效率高，生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高。C語(yǔ)言比匯編程序生成的目標(biāo)代碼效率一般低10%-20%。 (8)用C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序可移植性好(與匯編語(yǔ)言比)。基本上不做修改就能用于各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和各種操作系統(tǒng)。 二、優(yōu)點(diǎn) 1、簡(jiǎn)潔緊湊、靈活方便 2、運(yùn)算符豐富 3、數(shù)據(jù)類(lèi)型豐富 4、表達(dá)方式靈活實(shí)用 5、允許直接訪(fǎng)問(wèn)物理地

47、址，對(duì)硬件進(jìn)行操作 6、生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高 7、可移植性好 8、表達(dá)力強(qiáng) 三、缺點(diǎn) (1) C語(yǔ)言的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在數(shù)據(jù)的封裝性上，這一點(diǎn)使得C在數(shù)據(jù)的安全性上有很大缺陷，這也是C和C++的一大區(qū)別。 (2) C語(yǔ)言的語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，對(duì)變量的類(lèi)型約束不嚴(yán)格，影響程序的安全性，對(duì)數(shù)組下標(biāo)越界不作檢查等。從應(yīng)用的角度，C語(yǔ)言比其他高級(jí)語(yǔ)言較難掌握。也就是說(shuō)，對(duì)用C語(yǔ)言的人，要求對(duì)程序設(shè)計(jì)更熟練一些。 4.4 程序設(shè)計(jì) #include "REG51.H" #include #define uint unsigned int #

48、define uchar unsigned char typedef unsigned char BYTE; sbit DQ = P1^2; //DS18B20的數(shù)據(jù)口位P3.3 sbit DQ2 = P1^3; //DS18B20的數(shù)據(jù)口位P3.3 BYTE TPH; //存放溫度值的高字節(jié) BYTE TPL; //存放溫度值的低字節(jié) void DelayXus(BYTE n); vo

49、id DS18B20_Reset(); void DS18B20_WriteByte(BYTE dat); BYTE DS18B20_ReadByte(); uint temp=0,qian,bai,shi,ge,c; uchar code t[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90}; void delay(uint z) { uint x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=110;y>0;y--); } void xianshi()

50、 { bai=temp%1000/100; shi=temp%100/10; ge=temp%10; P0=t[ge]; P1=0xFe; delay(4); P0=t[shi]; P1=0xFd; delay(3); P0=t[bai]; P1=0xFb; delay(4); } void main() { DS18B20_Reset(); //設(shè)備復(fù)位 DS18

51、B20_WriteByte(0xCC); //跳過(guò)ROM命令 DS18B20_WriteByte(0x44); //開(kāi)始轉(zhuǎn)換命令 while (!DQ); //等待轉(zhuǎn)換完成 DS18B20_Reset(); //設(shè)備復(fù)位 DS18B20_WriteByte(0xCC); //跳過(guò)ROM命令 DS18B20_WriteByte(0xBE); //讀暫存存儲(chǔ)器命令 TPL = DS18B20_ReadByte()

52、; //讀溫度低字節(jié) TPH = DS18B20_ReadByte(); //讀溫度高字節(jié) while (1) { xianshi(); dianji(); } } /************************************** 復(fù)位DS18B20,并檢測(cè)設(shè)備是否存在 **************************************/ void DS18B20_Reset() { CY = 1; while (CY) { DQ = 0;

53、 //送出低電平復(fù)位信號(hào) DelayXus(240); //延時(shí)至少480us DelayXus(240); DQ = 1; //釋放數(shù)據(jù)線(xiàn) DelayXus(60); //等待60us CY = DQ; //檢測(cè)存在脈沖 DelayXus(240); //等待設(shè)備釋放數(shù)據(jù)線(xiàn) Delay

54、Xus(180); } } /************************************** 從DS18B20讀1字節(jié)數(shù)據(jù) **************************************/ BYTE DS18B20_ReadByte() { BYTE i; BYTE dat = 0; for (i=0; i<8; i++) //8位計(jì)數(shù)器 { dat >>= 1; DQ = 0; //開(kāi)始時(shí)間片

55、 DelayXus(1); //延時(shí)等待 DQ = 1; //準(zhǔn)備接收 DelayXus(1); //接收延時(shí) if (DQ) dat |= 0x80; //讀取數(shù)據(jù) DelayXus(60); //等待時(shí)間片結(jié)束 } return dat; } /************************************** 向DS18

56、B20寫(xiě)1字節(jié)數(shù)據(jù) **************************************/ void DS18B20_WriteByte(BYTE dat) { char i; for (i=0; i<8; i++) //8位計(jì)數(shù)器 { DQ = 0; //開(kāi)始時(shí)間片 DelayXus(1); //延時(shí)等待 dat >>= 1; //送出數(shù)據(jù) DQ

57、= CY; DelayXus(60); //等待時(shí)間片結(jié)束 DQ = 1; //恢復(fù)數(shù)據(jù)線(xiàn) DelayXus(1); //恢復(fù)延時(shí) } } /************************************** 延時(shí)X微秒(STC89C52rc @11.0592M) 不同的工作環(huán)境,需要調(diào)整此函數(shù) 此延時(shí)函數(shù)是使用1T的指令周期進(jìn)行計(jì)算,與傳統(tǒng)的12T的MCU不同 *************************

58、*************/ void DelayXus(BYTE n) { while (n--) { _nop_(); _nop_(); } } 結(jié) 論 本系統(tǒng)通過(guò)采用STC89C52RC單片機(jī)作為控制器，檢測(cè)溫度傳感變送裝置采用溫度傳感器DS18B20，驅(qū)動(dòng)單元采用IRF9540N MOS管驅(qū)動(dòng)電機(jī)，完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，結(jié)合自控原理的閉環(huán)控制的感念，完美的實(shí)現(xiàn)了采集溫度與調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的智能散熱器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行判斷

59、，控制器根據(jù)信號(hào)的變化進(jìn)行判斷，輸出結(jié)果作用于MOS管上，最終實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速；此外還模擬了報(bào)警故障，例如溫度超高，電機(jī)堵轉(zhuǎn)等報(bào)警故障，系統(tǒng)能夠很好的檢測(cè)報(bào)警故障并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信息。此外，在實(shí)時(shí)溫度的顯示方面，采用LED數(shù)碼管能連續(xù)穩(wěn)定的顯示實(shí)時(shí)變化溫度，從而方便用戶(hù)更加直觀的懂得筆記本的發(fā)熱狀況。 從基于單片機(jī)的智能散熱器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)所取得的良好的控制效果開(kāi)來(lái)，類(lèi)似的電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，如在機(jī)器人小車(chē)競(jìng)賽中，在日常家用電器的電機(jī)調(diào)速應(yīng)用中，都可以運(yùn)用此系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)稍加修改后即能達(dá)到理想的效果。因此，本系統(tǒng)的研究和應(yīng)用可以體現(xiàn)在社會(huì)生產(chǎn)和生活中，并具有一定重要的地位。

60、 參考文獻(xiàn) [1]姚福安，電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐【M】山東科學(xué)技術(shù)出版社，2006 [2]楊振江，新型集成電路【M】西安電子科技大學(xué)出版社，2008 [3]楊書(shū)華，王福瑞，李全利，單片機(jī)時(shí)間與應(yīng)用【M】清華大學(xué)出版社，2006 [4]徐雪峰，傳感器變送器測(cè)控儀表大全【M】哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007 [5]肖玲妮，袁增貴，Protel99SE 印刷電路版設(shè)計(jì)教程【M】北京，清華大學(xué)出版社 2006 [6]胡漢才，單片機(jī)原理以及其接口技術(shù)【M】北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [7]何立民

61、. 單片機(jī)高級(jí)教程【M】 第1版．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001 [8]劉守義等,單片機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社，2007 [9]徐惠民、安德寧, 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用 第1版北京郵電大學(xué)出版社，1996 [10]夏繼強(qiáng),單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程【M】北京航空航天大學(xué)出版社, 2001 [11]李廣第,單片機(jī)基礎(chǔ) 第1版【M】 北京航空航天大學(xué)出版社，1999 [12]趙曉安,MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用【M】天津大學(xué)出版社，2001 [13]李平等,單片機(jī)入門(mén)與開(kāi)發(fā)【M】.機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [14]陳海

62、宴,51單片機(jī)原理及應(yīng)用【M】.北京航空航天大學(xué)出版社，2010 [15]李廣弟等,單片機(jī)基礎(chǔ)【M】.北京航空航天出版社，2001 [16]王東峰等,單片機(jī)C語(yǔ)言應(yīng)用100例【M】電子工業(yè)出版社，2009 [17]李平等,單片機(jī)入門(mén)與開(kāi)發(fā)【M】.機(jī)械工業(yè)出版社，2008 [18]鐘富昭等,8051單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)與應(yīng)用【M】.人民郵電出版社，2007 [19]陳堂敏.劉煥平主編.單片機(jī)原理與應(yīng)用【M】北京:北京理工大學(xué)出版社,2007 附錄1： 復(fù)雜電路圖

63、 致 謝 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的撰寫(xiě)和設(shè)計(jì)過(guò)程中，我學(xué)到了很多新的知識(shí)，也體會(huì)到設(shè)計(jì)的有趣之處！在此，我要感謝指導(dǎo)導(dǎo)師何林，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在他的指點(diǎn)下，我敲開(kāi)了一扇扇知識(shí)的大門(mén)；每當(dāng)我遇到新的問(wèn)題時(shí)，何老師都是耐心加細(xì)心的剖析問(wèn)題，正是老師無(wú)私熱情的幫助，使得設(shè)計(jì)更加順利的進(jìn)行。從資料的搜集到整理，最后進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及修改，整個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)過(guò)程，何老師都花費(fèi)了很多寶貴時(shí)間！在此，向?qū)煴硎居芍缘母兄x。此外，我還要感謝大學(xué)里曾經(jīng)教導(dǎo)及幫助過(guò)我的眾多老師，謝謝您們的關(guān)心與幫助。您們開(kāi)拓進(jìn)取的精神和高度的責(zé)任心都將成為學(xué)生學(xué)習(xí)的榜樣。 最后還要感謝班級(jí)里專(zhuān)業(yè)知識(shí)較強(qiáng)的幾位同學(xué)，是你們對(duì)設(shè)計(jì)的不同看法，激發(fā)了更為豐富的設(shè)計(jì)靈感，是你們考慮問(wèn)題的不同角度，使得問(wèn)題得以全面兼顧的思考！感謝你們?yōu)榇讼到y(tǒng)進(jìn)行細(xì)心分析與交流探討，由于你們的熱情指點(diǎn)，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，倘若沒(méi)有你們的熱心幫助，此次設(shè)計(jì)也就不會(huì)這么順利地結(jié)稿，在此向你們表示深深的謝意。