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1、武汉科技大学本科毕业设计摘 要随着社会的不断发展，个人计算机（PC）飞速普及，进入家家户户。同时，PC也是日新月异，各种功能、性能提高速度非常快。主板是PC最基本的也是最重要的部件之一，它对于整个PC机的性能起着举足轻重的作用。而CPU是主板的重要组成部分。主板上的CPU虽然只有火柴盒大小，但却是一台计算机的运算核心和控制核心。如果把计算机比作一个人，那CPU就是大脑，所有的操作均由CPU发出，它是负责读取指令、解码指令与执行命令的核心部件。其重要作用由此可见一斑。在计算机运行中，CPU散热是一个重要环节，其散热性能的好坏直接关系到CPU的功耗与性能的好坏。随着纳米技术的发展，传统的散热片加三
2、线散热风扇已无法满足需求。用脉宽调制（PWM）技术智能调节控制CPU风扇转速，使CPU温度的上升与风扇转速的增大在一定范围内成线性关系，这样能在减少功耗的同时降低CPU温度。与传统的CPU风扇相比，智能风扇能最大程度上实现无级变速，降低能量损耗，减少噪音。本文就是基于脉宽调制技术的CPU风扇的控制与调节的有关内容的设计。关键词：CPU温度；CPU风扇；脉宽调制AbstractWith the continuous development of the society, the computer almost has become very ordinary household electric
3、al appliances. And with the popularization of the computer, the development of computers is also developing rapidly, and the various functions and performance increase at a very fast rate. Motherboard is the biggest piece of circuit boards in computer, it plays an important role. However the CPU is
4、an indispensable part of the motherboard, the CPU just like a matchbox, but it is the operation core and control core of a computer. All the operation of a computer are controlled by CPU, which is responsible for reading commands，decoding commands and executing the core components of commands.In com
5、puter operation, the CPU heat is very important. Its thermal performance has a direct relationship to the CPU power consumption and the performance. Along with the development of nanometer technology, traditional cooling slice three-pin cooling fans already cannot satisfy our demand. With pulse widt
6、h modulation (PWM) technical intelligence adjustment CPU FAN speed, make the CPU temperature rises and fan speed increases in a certain range of a linear relationship, this not only can reduce power consumption but also lowered CPU temperature. Compared with the traditional CPU FAN, intelligent fan
7、can maximum extent realize stepless speed and reduce energy losses and noise. This paper is the discussion based on the pulse width modulation technology CPU FAN control and adjustment.Key words: Temperature of CPU； CPU FAN； PWM 目 录1 绪论11.1CPU散热技术发展动态11.2传统的CPU散热存在的问题21.3脉宽调制技术（PWM）在CPU散热中的应用22 计算机主
8、板概述32.1 计算机主板的组成32.2 中央处理器（CPU）简介42.2.1 中央处理器(CPU)的功能42.2.2 温度对CPU的影响53 CPU FAN的组成及特点83.1 CPU FAN概述83.2 CPU FAN组成及工作原理93.2.1 CPU FAN电机93.2.2 霍尔传感器104 脉宽调制技术（PWM）概述134.1 脉宽调制技术（PWM）的由来与发展134.2 脉宽调制技术(PWM)的基本思想及工作原理144.3 脉宽调制技术（PWM）的优点175 脉宽调制技术控制CPU FAN的基本思想195.1 PWM风扇接口技术195.2 PWM温控风扇原理216 CPU温度控制系统
9、的设计246.1 控制系统芯片介绍246.1.1 BIOS芯片246.1.2 SUPER I/O芯片266.1.3 LB11961芯片296.2 CPU温度调节系统总体设计316.2.1 CPU温度监测电路设计326.2.2 MB温度监测电路设计336.2.3 主板CPU FAN控制电路的设计336.2.4 CHA FAN控制电路的设计346.2.5 电平转换电路的设计356.2.6 CPU FAN内部控制电路的设计366.3 参数测量与计算377 总结及展望44参考文献45致 谢46附 录47III武汉科技大学本科毕业设计1 绪论1.1 CPU散热技术发展动态随着社会的不断发展和经济的不断进
10、步，电子和通讯行业也迅猛发展，各种电子产品不断的出现和更新。在这个逐渐前进的社会中，电脑几乎成了家家户户必备电器。而随着电脑的普及，电脑的发展也是日新月异，各种功能、性能提高速度非常快。主板是电脑中最大的一块电路板，它起着举足轻重的作用，它不仅可以为CPU、内存条、硬盘、软驱、光驱、声卡和网卡等元件提供插槽或接口，还可以使其他外部设备通过主板上的I/O接口连接到电脑上。通过主板，电脑的其他外部设备和内部设备才可以各安其位，实现各自的功能1。目前国内最常见的主板厂商有华硕、微星、技嘉和升技等。然而主机板上最重要的可以说是CPU，CPU是电脑系统的心脏，电脑特别是微型电脑的快速发展过程，实质上就是
11、CPU从低级向高级、从简单向复杂发展的过程。CPU（Central Processing Unit）又叫中央处理器，其主要功能是进行运算和逻辑运算，内部结构大概可以分为控制单元、算术逻辑单元和存储单元等几个部分。目前生产CPU的厂商主要有Intel公司和AMD公司，其中Intel公司占有75%多的市场份额。在CPU还是486的那个年代，因为CPU集成晶体管数量并不多，所以其工作时的发热量并不高，这也使得当时人们并不在意这块黑色金属的存在，因为即便是长时间的使用也不会出现因CPU温度过高而导致死机。当时的散热器为一片铝制的散热片，通过将CPU产生的热量导出散到空气中来散热。随着CPU功能日益强大
12、，其产生的热量也逐渐增多。从奔腾和奔腾开始算起，虽然铝制散热器依旧占主导地位，但是已经有少数厂家开始用铜材质散热器。而此时的散热器已经开始需要风扇，但随之而来的噪音问题至今未能得到根治。因为架构和制成的问题，CPU的频率逐渐受到人们的关注。CPU的频率变得越来越高。高频率自然带来了高的功耗和高的热量。而当时很多铝制散热器无法满足散热需要，正是基于这种环境许多散热器厂商纷纷诞生，可以说百家争鸣或者是鱼龙混杂，但是发展的方向都是一样的，一是风扇的轴承技术，另一个则是散热片的加工工艺。在散热工艺方面，例如折叶、铸造、插齿、回流焊，压固等工艺数不胜数。特别是在奔腾四的那个年代，CPU的功耗都在100W
13、左右。与此同时，一些全铜搭配热管的散热器和水冷散热器的出现也抢去了风冷散热器不少风头，但它们动辄成百上千元的价格还是不能普及，生活在水深火热之中的用户们苦不堪言。CPU散热技术发展到现阶段，除了风冷散热外，还有热导管，液冷散热器等。1.2 传统的CPU散热存在的问题现阶段CPU散热技术可谓多种多样，但都存在着一些问题。486时代的散热片属于被动散热，结构简单，造价低廉。但散热迟钝，效果不好。只适用于低功耗的CPU。一旦CPU温度过高，它将无法很快地散热。CPU风扇的出现解决了这一问题。在散热片上搭配一个风扇能有效解决单纯使用散热片的缺点。其中散热片起到导热的作用，吸收CPU工作产生的热量，再由
14、风扇帮助散热。然而，添加了风扇就自然要为它提供电源，风扇工作时必然会产生噪音。随之而来的就是能源损耗和噪音问题。且风扇不同于散热片，它是有寿命的。随着使用年限的增加，噪音越来越大，耗能也越来越多。随着传感器技术的发展出现了温控风扇。温控风扇的出现能在一定限度上解决风扇的耗能和噪音问题。但传统的温控风扇是利用风扇轴承附近的测温探头侦测风扇的进风口温度，从而对风扇的转速进行调节。这种温控虽然解决了一定的问题，但是存在着精度粗糙，而且温控的转速只能做到高速低速两极变速。所以CPU温度的调节是一个很重要的环节，对于CPU的性能和主板的性能都有很重要作用，可以说也是电脑的发展道路上一个重要参数。1.3
15、脉宽调制技术（PWM）在CPU散热中的应用随着CPU技术的发展，更多的晶体管和更高的主频，以及纳米级的工艺，都造成了CPU功率的飙升。尤其是第一个走进90纳米的Intel。更高的功率，就需要更好的散热设备。Intel为了对付Prescott核心，开始从多方面加强散热，比如38度机箱，比如BTX，比如9CM风扇的主流应用，其中PWM技术，是最重要的技术之一。新一代的LGA775主板将会改用全新的4pin接口散热器。新的4pin接口将提供PWM风扇转速模组，新一代PWM模组采用以电源的频率范围来调整其功率，而没有采用较为常见的减少电压方式，令风扇不会因为经常改变电压而损坏。在很多i915/i925X主板来看，未来风扇的接口将逐渐从3pin向4pin转变。当然，并不是说3pin接口的风扇不能用于4pin接口，4pin风扇的仍保持着向下兼容模式，只要插前三个针角就可以当一个3pin风扇用。PWM是脉宽调制电路的简称，它本身并不是一个新技术，在工业控制，单片机上早已经广泛的应用。而Intel将他和主板的CPU温度侦测相结合，将其应用于散热器风扇的转速精确控制上，取得了良好的效果。2 计算机主板概述2.1 计算机主板的组成主板，英文缩写为MB,又叫主机板(Mainboard)、系统板(Systemb
