CN108693940A - 一种笔记本智能散热系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种笔记本智能散热系统及方法,属于笔记本智能散热技术领域。本发明包括散热电扇、散热底座主体;散热底座主体上设置有电源电路、温度采集电路、温度显示电路、按键电路和单片机控制电路;本发明采用DS18B20温度传感器收集温度,采用LCD1602显示屏实时显示温度的变化,采用LED灯预警,如果超过提前设置好的高温上限,灯就会亮起进行高温预警,风扇的转速随着温度的变化而变化。本发明能实现实时温度数据的采集与显示,温度长时间过高的预警功能,风扇转速的智能调节,随电脑散热孔温度的变化而变化,实现智能散热、低噪声和节能环保的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种笔记本智能散热系统及方法,属于笔记本智能散热技术领域。
背景技术
此散热方法使笔记本产生的热量尽快的扩散到电脑外部,不影响笔记本的使用功能,保证笔记本电脑的正常工作。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,还没有出现根据温度变化来进行控制的智能散热底座。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:本发明提供一种笔记本智能散热系统及方法,本发明可实现温度数据的实时采集与显示,笔记本温度变化的实时观察;可实现风扇的转速随笔记本散热温度的变化而变化,增加笔记本的使用年限;可实现长时间温度过高(温度自拟)的LED预警功能。
本发明技术方案是:一种笔记本智能散热系统及方法,包括散热电扇、散热底座主体;散热底座主体上设置有电源电路(1)、温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5);电源电路(1)用于进行整个散热系统供电;温度采集电路(2)、按键电路(4)与单片机控制电路(5)连接,单片机控制电路(5)再分别与温度显示电路(3)、散热电扇相连接;
所述电源电路(1)的排针CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接;
所述温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接;
所述温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接;
所述按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接;
所述单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的CON2的第二针相连接;温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5)的电源端VCC都与电源电路(1)的排针CON2的第一针相连接,它们的接地端GND都与电源电路(1)的CON2的第三针相连接。
所述电源电路(1)包括极性电容C3、瓷片电容C5、排针CON1、CON2;电源电路(1)的极性电容C3的阳极与VCC、排针CON1的第一针相连接,阴极与GND、CON1的第四针相连接,瓷片电容C5的一端与极性电容C3的阳极相连接,另一端与极性电容C3的阴极相连接,CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接。
所述温度采集电路(2)包括数字温度传感器DS18B20、上拉电阻R1;温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接,上拉电阻R1的一端与VCC相连接,另一端与温度传感器DS18B20的2端口相连接,用于提高温度传感器的驱动能力。
所述温度显示电路(3)包括液晶显示屏LCD1602、滑动变阻器VR;温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的RS、RW、EN端口分别与单片机控制电路(5)的P1.0、P1.1、P1.2引脚相连接,D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接,滑动变阻器VR的滑动端与液晶显示屏LCD1602的3号端口相连接,其接线柱的一端分别与液晶显示屏LCD1602的1号端口、GND相连接,另一端不连接,滑动变阻器VR的设置用于调节对比度,即产生信息的亮度。
所述按键电路(4)包括限流电阻RK0、RK1、RK2、按键三个UP、DOWN、Z;按键电路(4)的电阻RKO、RK1、RK2的一端与电源VCC相连接,另一端分别与按键UP、DOWN、Z相连接,用于起到限流的作用;按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接。
所述单片机控制电路(5)包括一个单片机STC89C52、发光二极管LEDR、限流电阻RL0、分压电阻Rm、半导体二极管BAT54C、NMOS管SI2302、排针SIP2;单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的排针CON2的第二针相连接,BAT54C是三脚的双二极管,用它当做续流二极管,它的两个二极管只接入一个,其接入的二极管的阳极与电机驱动电源VCC_D相连接,阴极与NMOS管SI2302的漏极d相连接,NMOS管SI2302是N沟道增强模式场效应管,它的栅极g与分压电阻Rm的一端、单片机STC89C52的P2.1脚相连接,源极s、分压电阻Rm的另一端与地GND相连接,漏极d与SIP2的第二针相连接,限流电阻RL0一端与VCC相连接,另一端与发光二极管LEDR相连,发光二极管LEDR另一端与单片机STC89C52的P2.0脚相连接。
一种笔记本智能散热方法,所述方法的具体步骤如下:
所述方法的具体步骤如下:
A、接通电源,温度收集电路(2)的温度传感器DS18B20每隔0.5秒采集一次温度并发送给单片机控制电路(5)的单片机;
B、单片机控制电路(5)的单片机将温度转化为字符串的形式以便于观察,并用温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602显示实时的温度;
C、单片机将接收到的温度和事先设置好的高温下限、高温上限进行比较,
当温度低于高温下限时,散热电扇不工作;
当温度高于或等于高温下限且低于高温上限时,驱动散热电扇开始工作,并获得电机的转速,电机的转速由PWM控制;
当温度高于或等于高温上限时,发光二极管LEDR点亮,起到温度过高的预警作用,用于提醒人采取其他降温措施或执行以下步骤;
其中,单片机控制电机驱动风扇时,用NMOS管SI2302作为模拟开关,用肖特基二极管BAT54C当作续流二极管,加入分压电阻,得到一个合适的开关电压,从而很好的控制电机驱动风扇的转动;
D、当温度高于或等于高温上限时,通过按下按键电路(4)的按键Z,使得单片机控制电机的转速加一级,再按一下电机的转速再加一级,以此类推至按四下后循环;其中通过按下按键电路4的按键UP和按键DOWN用来对高温上限、高温下限进行加减;
其中,温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的第一行显示实时的温度、PWM值,随着实时的温度上升,PWM值也会增大;第二行显示高温上限和高温下限。
所述步骤C中电机的转速由PWM控制的具体方式为:用单片机控制电路(5)的单片机STC89C52的定时器中断每200us中断一次,PWM分辨率为10%,能得到一个频率为500Hz,占空比10级可调的PWM波,通过此PWM波对电机转速进行控制。
本发明的工作过程是:该系统正常上电后,温度传感器实时检测周围温度,并且在液晶屏上显示温度和PWM值,可以通过按键设置预设值,当温度高于预设下限时风机打开,并随着温度的变化自动调节风速的大小,温度高于预设上限时,5~6秒之后,LED亮起到预警作用。
本发明的有益效果是:本发明支持实时温度数据采集与显示,支持风扇的转速随电脑散热孔温度的变化而变化,支持因温度长时间过高(温度自拟)而产生的预警功能。本发明与现有技术相比,有以下优点:可实现温度数据的实时采集与显示,笔记本温度变化的实时观察;可实现风扇的转速随笔记本散热温度的变化而变化,增加笔记本的使用年限;可实现长时间温度过高(温度自拟)的LED预警功能。
附图说明
图1是本发明结构框图;
图2是本发明电源电路原理图;
图3是本发明温度采集电路原理图;
图4是本发明温度显示电路原理图;
图5是本发明按键电路原理图;
图6是本发明单片机控制电路原理图。
图1-6中各标号:1-电源电路,2-温度采集电路,3-温度显示电路,4-按键电路,5-单片机控制电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例,对本发明作进一步说明。
实施例1:如图1-6所示,一种笔记本智能散热系统及方法,包括散热电扇、散热底座主体;散热底座主体上设置有电源电路(1)、温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5);电源电路(1)用于进行整个散热系统供电;温度采集电路(2)、按键电路(4)与单片机控制电路(5)连接,单片机控制电路(5)再分别与温度显示电路(3)、散热电扇相连接;
所述电源电路(1)的排针CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接;
所述温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接;
所述温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接;
所述按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接;
所述单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的CON2的第二针相连接;温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5)的电源端VCC都与电源电路(1)的排针CON2的第一针相连接,它们的接地端GND都与电源电路(1)的CON2的第三针相连接。
进一步的,所述电源电路(1)包括极性电容C3、瓷片电容C5、排针CON1、CON2;电源电路(1)的极性电容C3的阳极与VCC、排针CON1的第一针相连接,阴极与GND、CON1的第四针相连接,瓷片电容C5的一端与极性电容C3的阳极相连接,另一端与极性电容C3的阴极相连接,CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接。
进一步的,所述温度采集电路(2)包括数字温度传感器DS18B20、上拉电阻R1;温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接,上拉电阻R1的一端与VCC相连接,另一端与温度传感器DS18B20的2端口相连接,用于提高温度传感器的驱动能力。
进一步的,所述温度显示电路(3)包括液晶显示屏LCD1602、滑动变阻器VR;温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的RS、RW、EN端口分别与单片机控制电路(5)的P1.0、P1.1、P1.2引脚相连接,D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接,滑动变阻器VR的滑动端与液晶显示屏LCD1602的3号端口相连接,其接线柱的一端分别与液晶显示屏LCD1602的1号端口、GND相连接,另一端不连接,滑动变阻器VR的设置用于调节对比度,即产生信息的亮度。
进一步的,所述按键电路(4)包括限流电阻RK0、RK1、RK2、按键三个UP、DOWN、Z;按键电路(4)的电阻RKO、RK1、RK2的一端与电源VCC相连接,另一端分别与按键UP、DOWN、Z相连接,用于起到限流的作用;按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接。
进一步的,所述单片机控制电路(5)包括一个单片机STC89C52、发光二极管LEDR、限流电阻RL0、分压电阻Rm、半导体二极管BAT54C、NMOS管SI2302、排针SIP2;单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的排针CON2的第二针相连接,BAT54C是三脚的双二极管,用它当做续流二极管,它的两个二极管只接入一个,其接入的二极管的阳极与电机驱动电源VCC_D相连接,阴极与NMOS管SI2302的漏极d相连接,NMOS管SI2302是N沟道增强模式场效应管,它的栅极g与分压电阻Rm的一端、单片机STC89C52的P2.1脚相连接,源极s、分压电阻Rm的另一端与地GND相连接,漏极d与SIP2的第二针相连接,限流电阻RL0一端与VCC相连接,另一端与发光二极管LEDR相连,发光二极管LEDR另一端与单片机STC89C52的P2.0脚相连接。
一种笔记本智能散热方法,所述方法的具体步骤如下:
所述方法的具体步骤如下:
A、接通电源,温度收集电路(2)的温度传感器DS18B20每隔0.5秒采集一次温度并发送给单片机控制电路(5)的单片机;
B、单片机控制电路(5)的单片机将温度转化为字符串的形式以便于观察,并用温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602显示实时的温度;
C、单片机将接收到的温度和事先设置好的高温下限、高温上限进行比较,
当温度低于高温下限时,散热电扇不工作;
当温度高于或等于高温下限且低于高温上限时,驱动散热电扇开始工作,并获得电机的转速,电机的转速由PWM控制;
当温度高于或等于高温上限时,发光二极管LEDR点亮,起到温度过高的预警作用,用于提醒人采取其他降温措施或执行以下步骤;
其中,单片机控制电机驱动风扇时,用NMOS管SI2302作为模拟开关,用肖特基二极管BAT54C当作续流二极管,加入分压电阻,得到一个合适的开关电压,从而很好的控制电机驱动风扇的转动;
D、当温度高于或等于高温上限时,通过按下按键电路(4)的按键Z,使得单片机控制电机的转速加一级,再按一下电机的转速再加一级,以此类推至按四下后循环;其中通过按下按键电路4的按键UP和按键DOWN用来对高温上限、高温下限进行加减;
其中,温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的第一行显示实时的温度、PWM值,随着实时的温度上升,PWM值也会增大;第二行显示高温上限和高温下限。
进一步的,所述步骤C中电机的转速由PWM控制的具体方式为:用单片机控制电路(5)的单片机STC89C52的定时器中断每200us中断一次,PWM分辨率为10%,能得到一个频率为500Hz,占空比10级可调的PWM波,通过此PWM波对电机转速进行控制。
本发明所述电路的工作原理详细说明如下:
电源电路:与之连接的中间两个端口RX,TX,用于串口下载,电容C3,C5用于滤波,其中电容C3(100uf电解电容)滤除低频分量,C5(0.1uf瓷片电容)滤除高频分量。选择用短路帽将电源电路电源和电机电源短路使用电池来做电源,这样便能实现单电源供电,但前提是该电源为5V直流稳压电源。拿掉短路帽也可以采用双电源分别为其他电路和电机供电。
温度采集电路:采用DS18B20温度传感器采集温度。DS18B20数字温度传感器接线方便,封装成后可应用于多种场合。接入时要特别的注意,面对着扁平的那一面,左负右正,一旦接反就会立刻发热,有可能烧毁,加入一个上拉电阻R1,用来提高温度传感器的驱动能力。
温度显示电路:采用了LCD1602显示屏显示温度。LCD液晶由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成,每个点阵字符位都可以显示一个字符,每位之间有一个点距的间隔,每行之间也有间隔,起到了字符间距和行间距的作用。再加入一个VR滑动变阻器来调节对比度,即产生信息的亮度。
按键电路:采用了独立式键盘。本发明仅仅需要几个键盘,其中包括了UP,DOWN,Z,RST。UP、DOWN按键可设置温度的高低,Z按键可通过单片机调节电机的转速,RST的作用是复位。用独立键盘的优点很明显,电路简单。程序设计上不需要复杂的各种编码,只需要扫描相应的接口即可。
单片机控制电路:采用单片机(STC89C52)控制部分电路。主控电路采用的单片机最小系统模块,它相对来说是稳定的,长时间运行的情况下是不会出现意外的情况。ST89C52是一个低功耗高性能单片机,于32-40引脚设置了上拉电阻(排阻10K),并于9引脚设置了一个复位键RST,用12MHZ的晶振设计了一个时钟振荡电路,加上电源与GND让此单片机能正常工作。
单片机的外部电路中的发光二极管LEDR的电路比较简单,由于51单片机IO口低电平时驱动电流较大,故将LEDR的阴极接入IO口,加上一个1K电阻限流,给一个低电平便能点亮LEDR。LEDR用于指示温度,如果超过一定的值,此灯就会亮起。而电机驱动采用PWM信号控制电机的转速,PWM信号来自单片机,采用NMOS管SI2302作为模拟开关。SIP2端口用来接电机,因为当导通时,电机两端有电流,电机转动,NMOS管关闭时,电机两端的电流不会突变,而NMOS管关断电阻很大,电流不变,会击穿NMOS管,故采用肖特基二极管BAT54C当作续流二极管,BAT54C中共有两个二极管,只使用其中一个,所以有一个不用连入电路,当NMOS管导通时,电机两端的电流流过二极管,从而保护了NMOS管。而Rm的作用很简单,利用它来分压,得到一个合适的开关电压。
需要进一步说明的是:接通电源之后,用手触摸本发明,显示屏的第一行会显示温度和PWM等级,并发现温度逐渐升高,PWM等级增加,第二行显示高温上下限(高温下限D、高温下限U)按键UP和按键DOWN用来对温度上下限进行加减,当温度大于下限时风机才会工作,按下按键Z,电机的转速加一级,再按一下电机的转速加一级,以此类推至4后循环。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种笔记本智能散热系统,包括散热电扇、散热底座主体;其特征在于:散热底座主体上设置有电源电路(1)、温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5);电源电路(1)用于进行整个散热系统供电;温度采集电路(2)、按键电路(4)与单片机控制电路(5)连接,单片机控制电路(5)再分别与温度显示电路(3)、散热电扇相连接;
所述电源电路(1)的排针CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接;
所述温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接;
所述温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接;
所述按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接;
所述单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的CON2的第二针相连接;温度采集电路(2)、温度显示电路(3)、按键电路(4)和单片机控制电路(5)的电源端VCC都与电源电路(1)的排针CON2的第一针相连接,它们的接地端GND都与电源电路(1)的CON2的第三针相连接。
2.根据权利要求1所述的笔记本智能散热系统,其特征在于:所述电源电路(1)包括极性电容C3、瓷片电容C5、排针CON1、CON2;电源电路(1)的极性电容C3的阳极与VCC、排针CON1的第一针相连接,阴极与GND、CON1的第四针相连接,瓷片电容C5的一端与极性电容C3的阳极相连接,另一端与极性电容C3的阴极相连接,CON1的第二针、第三针分别与单片机控制电路(5)中的单片机的串行输入口RX、串行输出口TX相连接。
3.根据权利要求1所述的笔记本智能散热系统,其特征在于:所述温度采集电路(2)包括数字温度传感器DS18B20、上拉电阻R1;温度采集电路(2)的温度传感器DS18B20的IO口与单片机控制电路(5)中的单片机的P3.7引脚相连接,上拉电阻R1的一端与VCC相连接,另一端与温度传感器DS18B20的2端口相连接,用于提高温度传感器的驱动能力。
4.根据权利要求1所述的笔记本智能散热系统,其特征在于:所述温度显示电路(3)包括液晶显示屏LCD1602、滑动变阻器VR;温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的RS、RW、EN端口分别与单片机控制电路(5)的P1.0、P1.1、P1.2引脚相连接,D0-D7口分别与单片机控制电路(5)中的单片机的P0.0-P0.7相连接,滑动变阻器VR的滑动端与液晶显示屏LCD1602的3号端口相连接,其接线柱的一端分别与液晶显示屏LCD1602的1号端口、GND相连接,另一端不连接,滑动变阻器VR的设置用于调节对比度,即产生信息的亮度。
5.根据权利要求1所述的笔记本智能散热系统,其特征在于:所述按键电路(4)包括限流电阻RK0、RK1、RK2、按键三个UP、DOWN、Z;按键电路(4)的电阻RKO、RK1、RK2的一端与电源VCC相连接,另一端分别与按键UP、DOWN、Z相连接,用于起到限流的作用;按键电路(4)的UP、DOWN、Z一端分别与单片机控制电路(5)中的单片机的外中断P3.2、外中断P3.3、定时/计数P3.4端口相连接,另一端与地GND相连接。
6.根据权利要求1所述的笔记本智能散热系统,其特征在于:所述单片机控制电路(5)包括一个单片机STC89C52、发光二极管LEDR、限流电阻RL0、分压电阻Rm、半导体二极管BAT54C、NMOS管SI2302、排针SIP2;单片机控制电路(5)中的电机驱动电源VCC_D与电源电路(1)的排针CON2的第二针相连接,BAT54C是三脚的双二极管,用它当做续流二极管,它的两个二极管只接入一个,其接入的二极管的阳极与电机驱动电源VCC_D相连接,阴极与NMOS管SI2302的漏极d相连接,NMOS管SI2302是N沟道增强模式场效应管,它的栅极g与分压电阻Rm的一端、单片机STC89C52的P2.1脚相连接,源极s、分压电阻Rm的另一端与地GND相连接,漏极d与SIP2的第二针相连接,限流电阻RL0一端与VCC相连接,另一端与发光二极管LEDR相连,发光二极管LEDR另一端与单片机STC89C52的P2.0脚相连接。
7.一种笔记本智能散热方法,其特征在于:所述方法的具体步骤如下:
所述方法的具体步骤如下:
A、接通电源,温度收集电路(2)的温度传感器DS18B20每隔0.5秒采集一次温度并发送给单片机控制电路(5)的单片机;
B、单片机控制电路(5)的单片机将温度转化为字符串的形式以便于观察,并用温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602显示实时的温度;
C、单片机将接收到的温度和事先设置好的高温下限、高温上限进行比较,
当温度低于高温下限时,散热电扇不工作;
当温度高于或等于高温下限且低于高温上限时,驱动散热电扇开始工作,并获得电机的转速,电机的转速由PWM控制;
当温度高于或等于高温上限时,发光二极管LEDR点亮,起到温度过高的预警作用,用于提醒人采取其他降温措施或执行以下步骤;
其中,单片机控制电机驱动风扇时,用NMOS管SI2302作为模拟开关,用肖特基二极管BAT54C当作续流二极管,加入分压电阻,得到一个合适的开关电压,从而很好的控制电机驱动风扇的转动;
D、当温度高于或等于高温上限时,通过按下按键电路(4)的按键Z,使得单片机控制电机的转速加一级,再按一下电机的转速再加一级,以此类推至按四下后循环;其中通过按下按键电路4的按键UP和按键DOWN用来对高温上限、高温下限进行加减;
其中,温度显示电路(3)的液晶显示屏LCD1602的第一行显示实时的温度、PWM值,随着实时的温度上升,PWM值也会增大;第二行显示高温上限和高温下限。
8.根据权利要求7所述的笔记本智能散热方法,其特征在于:
所述步骤C中电机的转速由PWM控制的具体方式为:用单片机控制电路(5)的单片机STC89C52的定时器中断每200us中断一次,PWM分辨率为10%,能得到一个频率为500Hz,占空比10级可调的PWM波,通过此PWM波对电机转速进行控制。
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