CN111796987A - 基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法，属于计算机内部环境监控领域，本发明要解决的技术问题为如何在寒冷情况下计算机内部能够自动对CPU等关键器件进行加热，防止发生设备低温不启动的情况，采用的技术方案为：其结构包括单片机、至少一个温度传感器、至少一个风扇和至少一个PCB加热电路，PCB加热电路位于计算机内主板关键器件的一侧处，单片机连接温度传感器，单片机分别连接并控制风扇和PCB加热电路，单片机接收并分析温度传感器传来的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇使能和风扇转速。

Description

基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法
技术领域
本发明涉及计算机内部环境监控领域，具体地说是一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法。
背景技术
机箱作为电脑配件中的一部分，它起的作用是放置和固定各电脑配件，起到一个承托和保护作用，外壳用钢板和塑料结合制成，硬度高，主要起保护机箱内部元件的作用。支架主要用于固定主板、电源和各种驱动器。此外，电脑机箱具有屏蔽电磁辐射的重要租用，机箱有很多种类型，但是其功能过于单一，智能化程度较差，影响电脑的正常使用。
计算机在寒冷的环境工作很可能出现CPU无法启动的问题，而长时间工作的计算机发热严重也会导致设备过热死机等问题，通常计算机多使用复杂逻辑器件如EC、BMC、CPLD芯片实现计算机设备内部风扇控制，但缺乏加热设计，导致寒冷环境中CPU无法正常启动。
故如何在寒冷情况下计算机内部能够自动对CPU等关键器件进行加热，防止发生设备低温不启动的情况是目前亟待解决的技术问题。
专利号为CN210402120U的专利文献公开了一种温度控制器，包括单片机控制电路、温度感应电路、按键开关、状态指示电路、风扇驱动电路和供电电源，该技术方案增加了状态指示电路，方便使用者观察温度控制器的运行状态，并且温度感应电路可采集台式计算机内部的温度，并将采集的温度传给单片机控制电路，单片机控制电路可精准的控制风扇驱动电路，从而实现控制台式计算机内部风扇的转速，当温度较低时，风扇慢速转动或者不转动，以便减少噪音和节约能源，当温度较高时，风扇快速转动，以便快速散热。但是该技术方案在寒冷情况下计算机内部无法自动对CPU等关键器件进行加热，无法防止发生设备低温不启动的情况。
发明内容
本发明的技术任务是提供一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法，来解决如何在寒冷情况下计算机内部能够自动对CPU等关键器件进行加热，防止发生设备低温不启动的情况的问题。
本发明的技术任务是按以下方式实现的，一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，该装置包括单片机、至少一个温度传感器、至少一个风扇和至少一个PCB加热电路，PCB加热电路位于计算机内主板关键器件的一侧处，单片机连接温度传感器，单片机分别连接并控制风扇和PCB加热电路，单片机接收并分析温度传感器传来的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇使能和风扇转速。
作为优选，所述温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。
更优地，所述PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。
作为优选，该装置还包括开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。
更优地，所述单片机通过I2C连接温度传感器。
一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，该方法是在计算机内电路板主板关键器件的一侧处部署温度传感器和PCB加热电路，单片机接收分析温度传感器传送的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇电源使能和风扇转速；单片机根据计算机内电路板主板关键器件启动温度制定一个最低启动温度阀值F1、一个加热终止温度阀值F2和一个风扇电源使能F3，根据热仿真结果制定加热温度及风扇转速的函数关系，根据实际温度合理调节PCB加热电路及风扇转速。
作为优选，所述温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。
更优地，所述PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。
更优地，所述计算机内电路板主板关键器件的一侧处还部署开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。
更优地，所述单片机通过I2C连接温度传感器。
本发明的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法具有以下优点：
(一)本发明具有硬件成本低、体积小、质量轻、程序设计和维护简单以及上电启动快速的优点，同时部署低温PCB加热电路，使得在寒冷情况下对CPU等关键器件进行加热，防止发生设备低温不启动问题；
(二)单片机打开风扇电源并依据实际温度对风扇转速进行控制，确保开机瞬间风扇不会全速转动导致开机噪音过大。
本发明具有设计合理、结构简单、易于加工、体积小、使用方便、一物多用等特点，因而，具有很好的推广使用价值。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
附图1为基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置的结构框图。
具体实施方式
参照说明书附图和具体实施例对本发明的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置及方法作以下详细地说明。
实施例：
如附图1所示，本发明的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置,其结构主要包括单片机和开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。在电路板关键器件如CPU和桥片附近部署三个温度传感器、三个风扇和三个PCB加热电路，温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。单片机通过I2C连接温度传感器，单片机分别连接并控制风扇和PCB加热电路，单片机接收并分析温度传感器传来的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇使能和风扇转速。其中，PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。
主板可以依据设计设计使用关键元器件数量和对温度的需求，在关键器件附近部署温度传感器和PCB加热电路，最低启动温度阀值F1，加热终止温度阈值F2，一个风扇电源使能F3，可以根据热仿真或者电路板测试结果进行合理设置。当计算机设备准备开机，单片机接受开机信号后先读取传感器温度信息并与F1进行比较和判断，若传感器温度高于F1则计算机正常进入开机时序，低于F1时则开启PCB加热电路使能，直到温度达到F2则断开PCB加热电路使能并进入正常开机时序。与此同时，单片机打开风扇电源并依据实际当计算机设备准备开机，单片机接受开机信号后先读取传感器温度信息并与F1进行比较和判断：
①、若温度传感器温度高于F1时，则计算机正常进入开机时序；
②、若温度传感器温度低于F1时，则开启PCB加热电路使能，直到温度达到F2，则断开PCB加热电路使能并进入正常开机时序。
与此同时，单片机打开风扇电源并依据实际温度对风扇转速进行控制，确保开机瞬间风扇不会全速转动导致开机噪音过大。
实施例2：
本发明基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，该方法是在计算机内电路板主板关键器件的一侧处部署温度传感器和PCB加热电路，单片机接收分析温度传感器传送的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇电源使能和风扇转速；单片机根据计算机内电路板主板关键器件启动温度制定一个最低启动温度阀值F1、一个加热终止温度阀值F2和一个风扇电源使能F3，根据热仿真结果制定加热温度及风扇转速的函数关系，根据实际温度合理调节PCB加热电路及风扇转速。温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。计算机内电路板主板关键器件的一侧处还部署开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。单片机通过I2C连接温度传感器。具体如下：
当计算机设备准备开机，单片机接受开机信号后先读取传感器温度信息并与F1进行比较和判断：
①、若温度传感器温度高于F1时，则计算机正常进入开机时序；
②、若温度传感器温度低于F1时，则开启PCB加热电路使能，直到温度达到F2，则断开PCB加热电路使能并进入正常开机时序。
与此同时，单片机打开风扇电源并依据实际温度对风扇转速进行控制，确保开机瞬间风扇不会全速转动导致开机噪音过大。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，其特征在于，该装置包括单片机、至少一个温度传感器、至少一个风扇和至少一个PCB加热电路，PCB加热电路位于计算机内主板关键器件的一侧处，单片机连接温度传感器，单片机分别连接并控制风扇和PCB加热电路，单片机接收并分析温度传感器传来的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇使能和风扇转速。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，其特征在于，所述温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。
3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，其特征在于，所述PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。
4.根据权利要求1中所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，其特征在于，该装置还包括开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。
5.根据权利要求3所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的装置，其特征在于，所述单片机通过I2C连接温度传感器。
6.一种基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，其特征在于，该方法是在计算机内电路板主板关键器件的一侧处部署温度传感器和PCB加热电路，单片机接收分析温度传感器传送的温度信息并控制PCB加热电路使能，并根据温度信息控制风扇电源使能和风扇转速；单片机根据计算机内电路板主板关键器件启动温度制定一个最低启动温度阀值F1、一个加热终止温度阀值F2和一个风扇电源使能F3，根据热仿真结果制定加热温度及风扇转速的函数关系，根据实际温度合理调节PCB加热电路及风扇转速。
7.根据权利要求6所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，其特征在于，所述温度传感器、PCB加热电路以及风扇均一一对应设置。
8.根据权利要求6或7所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，其特征在于，所述PCB加热电路包括PCB板和BGA芯片，PCB板上层铺设有若干电热丝，BGA芯片部署在PCB板底层。
9.根据权利要求8中所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，其特征在于，所述计算机内电路板主板关键器件的一侧处还部署开机按钮，开机按钮连接单片机并传送开机信息到单片机。
10.根据权利要求9所述的基于单片机的计算机内部温度监测与控制的方法，其特征在于，所述单片机通过I2C连接温度传感器。
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