《基于单片机的智能散热器的设计本科毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单片机的智能散热器的设计本科毕业设计（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 本科毕业设计题 目 基于单片机的智能散热器的设计 学生姓名 专业名称 指导教师 年 月 日基于单片机的智能散热器的设计摘 要:散热器在生活中的应用很广泛，例如笔记本电脑会因为散热不良而出现死机现象。单片机具有集成度高、体积小、功能强、可靠性高、价格低廉等优点，广泛应用于工业测控、智能仪器仪表、网络通信、家用电器等领域。本设计在深入探讨散热问题的基础上，设计出了一套基于单片机控制的智能散热器，综合了成本和性能等相关因素，采用Atmel公司的AT89C52单片机为核心。控制器件向温度传感器DS18B20发送指令，进行温度信号的采集与处理，并通过液晶显示器显示出来，与系统预先设定的温度参数进行比较
2、，当温度达到一定数值后，单片机会驱动风扇转动，进行散热处理。当温度下降到一定数值后，风扇停止工作。通过按键对温度参考值进行设定，利用记忆芯片EEPROM对设定值进行保存，实现温度智能控制最后系统在Protues下仿真运行，验证此系统设计正确可行。关键词：散热器；单片机 ；智能控制Based on the Single chip MicrocomputerIntelligent design of radiatorAbstract： Radiator wide range of applications, such as notebook computers because of poor he
3、at dissipation phenomenon of death in life. MCU with high integration, small size, strong function, high reliability, low price, etc., are widely used in industrial measurement and control, smart instrumentation, network communications, household appliances and other fields.The design in depth heat
4、problem on the basis of design of a microcontroller-based control of intelligent radiator, a combination of cost and performance, and other related factors, using Atmel AT89C52 microcontroller as the core. Control devices to send commands to the temperature sensor DS18B20 temperature signal acquisit
5、ion and processing, and LCD display parameters were compared with the pre-set temperature when the temperature reaches a certain value, the microcontroller will drive the rotation of the fan for cooling treatment. When the temperature drops to a certain value, the fan stopped working. Set through th
6、e button on the temperature reference value, the use of memory-chip EEPROM to save the set value, temperature intelligent control the final system Profuse under simulation run to verify that the design of this system is correct and feasible.Key Words：radiator; SCM; intelligent control目 录1、引 言21.1系统研
7、究背景21.2散热原理和方式22、 整体方案设计32.1 系统整体设计32.2 方案论证42.2.1 温度传感器的选择42.2.2 控制器的选择52.2.3 温度显示器件的选择52.2.4 电机及其驱动器的选择53、各单元模块的硬件设计63.1 系统主要器件简介63.1.1 单线数字温度传感器DS18B20简介63.1.2 单片机AT89C5273.1.3 风扇直流电机83.1.4 芯片MAX232介绍93.1.5 电源芯片7805介绍93.1.6 LCD显示芯片1602103.2 各部分电路设计103.2.1 复位与晶振电路103.2.2 独立键盘连接电路113.2.3 温度采集电路113.
8、2.4 LCD显示电路123.2.5 串口通信123.2.6 直流电机驱动电路133.2.7 电源芯片连接电路144、软件设计154. 单片机程序设计154.1.1 总程序流程图154.1.2 温度采集子程序流程图155、 系统仿真165.1 用Keil C51编写程序165.2 系统软件调试175.3 PROTEUS软件简介175.4 PROTEUS电路原理图设计185.4.1 智能散热系统的电路原理图设计：185.4.2 智能散热核心的电路原理图设计：185.5 PROTEUS系统仿真与分析196、结论20参考文献21致 谢22附 录23源程序代码231、引 言1.1系统研究背景 随着科技
9、不断进步和发展，单片机的使用已经渗透到我们日常生活的各个领域，导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，各种智能IC卡的广泛使用，轿车、地铁和公交车的安全保障系统，智能手机、摄像机等，这些产品都与开单片机息息相关。那就更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。本文设计的智能散热器，利用单片机进行控制，实时温度传感器对直流电机进行转速控制，外加液晶显示电路，可实现散热器转速随着外界温度变化而变化。而目前市场上仅仅有的是单开关式的散热器，且操作不方便，经常开关，还没有根据温度变化来进行控制的智能散热底座。因而，此设计具有相当重要
10、的现实意义和实用价值。1.2散热原理和方式散热，其实就是一个热量传递过程通过传导、对流、辐射等几种方式。通常在台式机中主要是风冷技术，这包括中央处理器、显卡、电源及机箱的散热风扇等，在笔记本电脑中，风冷依旧的主要的散热方式，绝大数的散热方式是：风扇、热管、散热板的组合。目前很多笔记本电脑采用铝镁合金的外壳，对散热也起到了一定的作用。在笔记本电脑底部一般都有散热通风口，或吸入或吹出，对笔记本电脑的散热都非常重要。笔记本电脑在设计的时候也考虑到散热问题，往往会用垫脚将机身抬高，但是在温度过高的时候，就显得比较勉强。笔记本的散热底座的散热原理主要有两种：1.单纯通过物理学上的导热原理实现散热功能。将
11、塑料或金属制成的散热底座放在笔记本的底部，抬高笔记本以促进空气流通和热量辐射，可以达到散热效果。2.在散热底座上面再安装若干个散热风扇来提高散热性能。这种风冷散热方式包括吸风和吹风两种。两种送风形式的差别在于气流形式的不同，吹风时产生的是紊流，属于主动散热，风压大但容易受到阻力损失，例如我们日常夏天用的电风扇；吸风时产生的是层流，属于被动散热，风压小但气流稳定，例如机箱风扇。理论上说，开放环境中，紊流的换热效率比层流大，但是笔记本底部和散热底座实际组成了一个封闭空间，所以一般吸风散热方式更符合风流设计规范。市场上的散热底座多数是有内置吸风式风扇的。2、 整体方案设计2.1系统整体设计本设计的整
12、体思路是：利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理，在LCD上显示当前环境温度值(检测到的当前环境温度为整数）。同时采用PWM脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速，并通过一个按键实现智能控制和固定转速切换。系统结构框图如下：AT89C52时钟振荡电路复位电路温度采集电路电源电路LCD液晶显示按键电路直流电机驱动电路串口通信部分 图1 系统结构框图2.2 方案论证为了实现智能温度控制，须要电机根据环境温度的变化自动改变转速，就要选择比较稳定可靠的电机变速控制部件。2.2.1 温度传感器的选择方案一：采用热敏电阻作为检测温度的核心元件，经运算放大
13、器放大，再经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入供单片机处理。但因热敏电阻随温度变化而变化，会产生输出电压的微弱变化。方案二：采用模拟式集成温度传感器LM35作为温度检测的核心元件，经ADC0809模数转换芯片将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。方案三：采用数字式集成温度传感器DS18B20作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字温度信号让单片机进行处理。对于方案一，采用热敏电阻虽有价格便宜、元件易购的优点，但其对温度的细微变化不太敏感，在信号采集、放大以转换过程中会产生失真和误差，并且热敏电阻的R-T关系是非线性的而对温度的变化存在较大误差，虽可通
14、过一定电路来修正，但这不仅会使电路变得更复杂，而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。故不适合选该方案。对于方案二，虽然模拟式集成温度传感器LM35的高度集成化，大大降低了外接放大转化等电路的误差因数，但其检测温度结果以电压形式输出，需要使用ADC0809将模拟信号转换为数字的，该过程繁琐。并且LM35对温度变化产生的电压变化较小，系统易受干扰。故该方案不适合本系统。对于方案三，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，使外接放大转化等电路的误差因数大大降低，温度误差变得很小，并且其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同，其温度分辨力会极高。温度值直接在器件
15、内部转化成数字量输出，简化了系统程序设计，又因其采用先进的单总线技术与单片机的接口简单，抗干扰能力强，因此该方案适用于本系统。2.2.2 控制器的选择在本设计中采用AT89C52单片机作为控制核心，通过软件编程的方法进行温度检测和判断，并在其I/O口输出控制信号。AT89C52单片机工作性能高、电压低，片内含8k字节的只读程序存储器ROM和512字节的随机数据存储器RAM，它兼容标准的MCS-51指令系统，性价比高，适合本设计的仿真。2.2.3 温度显示器件的选择方案一：应用动态扫描的方式，采用LED共阴极数码管显示温度。方案二：采用LCD液晶显示屏显示温度。对于方案一，该方案成本、功耗低，温度显示程序的编写也相对简
