CN205121374U - 一种基于单片机的散热控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的散热控制系统，包括单片机控制芯片、电源电路、温度传感电路、串口电路、与散热设备相连的连接电路、及显示电路；其特点在于，所述温度传感电路中包括温度传感器及晶振电路；所述温度传感器为数字温度传感器，其型号为DS1820；本实用新型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；整体电路结构合理，能实现好系统的功能，降低设计的成本，而且有利于后继添加的扩展功能。

Description

一种基于单片机的散热控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统,尤其涉及一种专用计算机的散热器控制系统，属于计算机硬件应用技术领域。

背景技术

笔记本电脑，便于携带，体积小，而且它的功能满足大多数人的需要，随着科学技术的近步带来的成本下降，笔记本的价格也为大多数人所接受。随着使用笔记本人数的增加，笔记本的各种问题也暴露出来，除了性价比之外，最关心的莫过于散热。笔记本在性能与便携性对抗中，散热成为最关键的因素，笔记本散热一直是笔记本核心技术中的瓶颈。有时笔记本电脑会意外的死机，一般就是系统温度过高导致；

为了解决这个问题，人们设计了散热底座，可以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，不会使电脑的线路出现腐蚀现象，保证笔记本电脑的正常工作；好的底座可以很大的延长笔记本电脑使用寿命；

当前市场底座使用的材料有两种：金属或者塑料；金属的导热性好，但现在任何一款笔记本的底部都有防滑胶垫，和金属散热底座不可能紧贴在一起，所以金属的导热性能不能完全发挥出来。当然，金属底座还是可以更好地将笔记本内散发出来热量吸收并扩散出去；另外金属一般比较重，而且由于制造时工艺要求较高，一旦做工不够精细，极易伤人；塑料材质一般比较轻便，硬度也较高，很多工程塑料的强度甚至超过金属；出于成本及轻便的考虑，重量较轻、发热小的笔记本可以选用设计较好的塑料散热底座；但是如果是重量较大，发热较高的笔记本还是得使用金属材质的做工良好的散热底座；

散热器件是散热底座上常用的部件，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。

发明内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供一种结构简单的散热控制系统，该系统能够实现实时地采集电机的温度变化，实现对电机转速的控制；

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：

一种基于单片机的散热控制系统，包括单片机控制芯片、电源电路、温度传感电路、串口电路、与散热设备相连的连接电路、及显示电路；所述单片机控制芯片分别与所述电源电路、温度传感电路、串口电路、连接电路及显示电路相连接；其特点在于，所述温度传感电路包括温度传感器及晶振电路；所述温度传感器与单片机控制芯片相连接；所述晶振电路与温度传感器相连接；

进一步改进，所述温度传感器为数字温度传感器，其型号为DS1820；

进一步改进，所述显示电路内设有液晶显示器，所述液晶显示器的型号为LCD1602；

进一步改进，所述电源电路包括整流滤波电路和稳压电路；

进一步改进，所述串口电路为MAX232串口电路；

进一步改进，所述连接电路包括三极管、电阻、二极管和电机；所述三极管与电机相连接，用于直接对电机进行驱动；

与现有技术相比，采用上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型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；整体电路结构合理，能实现好系统的功能，降低设计的成本，而且有利于后继添加的扩展功能。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型中温度传感电路的电路原理图；

图3是本实用新型中电源电路的电路原理图；

图4是本实用新型中连接电路的电路原理图；

图5是本实用新型中串口电路的电路原理图；

图6是本实用新型的控制流程图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种基于单片机的散热控制系统，包括单片机控制芯片、电源电路、温度传感电路、串口电路、与散热设备相连的连接电路、及显示电路；所述单片机控制芯片分别与所述电源电路、温度传感电路、串口电路、连接电路及显示电路相连接；

如图2所示，所述温度传感电路包括温度传感器及晶振电路；所述温度传感器与单片机控制芯片相连接；所述晶振电路与温度传感器相连接；

优选的，所述温度传感器为数字温度传感器，其型号为DS1820；

这款型号的传感器是“一线总线”接口的温度传感器，是由Dallas半导体公司生产的，之所以选用这款温度传感器，主要是因为DS18B20支持“一线总线”接口，测量温度范围为-55℃~125℃，在-10℃~85℃范围内,精度为±0.5℃。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，系统的抗干扰性能被提高了很多；适合于恶劣环境的现场温度测量，如：温度控制、设备的过程控制、测温类电子消费产品等；

与其他产品相比，该温度传感器支持3V~5.5V的电压范围，使系统设计更灵活、方便；它可以选择更小的封装方式，更宽的电压适用范围。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存；

S18B20引脚定义：

DQ为数字信号输入/输出端；

GND为电源地；

VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地）；

DS18B20的主要特性：1．适应电压范围更宽，电压范围：3.0～5.5V，在寄生电源方式下可由数据线供电；2．独特的单线接口方式，仅需要一条线就可以使DS18B20与微处理器连接，即可实现单片机与DS18B20的双向通讯；3．DS18B20支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温；4．DS18B20在使用中不需要任何外围元件，全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；5.温范围－55℃～+125℃，在-10～+85℃时精度为±0.5℃；6.可编程的分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；7.在9位分辨率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快；8.以数字温度信号的形式直接输出测量结果，以"一线总线"串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有超强的抗干扰能力；9.负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但是不能正常工作；

如图2所示，所述单片机控制芯片也连接有一个晶振电路，同时还连接一个开关电路，在这里单片机控制芯片采用STC公司的STC90C516单片机作为主控制器；

STC90C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技公司推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/周期和6时钟/机器周期可任意选择，内部集成MAX810专用复位电路，时钟频率在12MHz以下时，复位脚可直接接地；

单片机控制芯片的特点：1工作电压：5.5V-3.8V(5V单片机)、3.8V-2.4V（3V单片机）；3工作频率范围：0-40HZ，相当于普通8051的0~80Hz；4程序储存器字节：最多61K；5片上集成1280字节/512/256字节RAM；6共3个16位定时/计数器，其中定时器0可当成2个8位定时器使用；7外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断；8工作温度范围：0-75°C/-40-85°C9看门狗；10内部集成MAX810专用复位电路，外部晶体12M以下时，可省外部复位电路，复位即可接地使用；

引脚功能描述：

VCC：电源；

GND：地；

P0口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口；作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平，对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入，当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用，在这种模式下，P0具有内部上拉电阻，

P1口：P1口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平；对P1端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以当作为输入端口使用；作为输入使用时，因为内部电阻外部拉低的引脚，将输出电流；此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX）；

P2口：P2口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平；对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，因为内部电阻外部拉低的引脚，将输出电流；在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2口输出高八位地址；在此情况下，P2口使用很强的内部上拉发送“1”；外部数据存储器被8位地址访问时，P2口输出P2锁存器的内容；

P3口：P3口是一个具有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2输出缓冲器能驱动4个TTL逻辑电平；对P3端口写“1”时，端口被内部上拉电阻拉高，这时候可以当作为输入口使用。被当作输入口使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流；

RST：复位输入；晶振工作时，RST脚持续2个机器周期高电平将使单片机复位；当本引脚收到一个由下降沿转换为上升沿的转态信号时，9051将被重置，此时9051将其内部的特殊功能暂存器(SpecialFunctionRegister,SFR)设定为预设值，并由地址0000H开始执行程序；

特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效；DISRTO默认状态下，复位高电平有效；

ALE：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8位地址的输出脉冲当CPU自外界记忆体中获取指令码或存取资料时，ALE将会在一个汇流排周期开始时送出H的信号，表示P0.0-P0.7(AD0-AD7)正送出低阶地址A0-A7信号，以供外界电路锁定这些低阶地址信号；在一般情况下，ALE以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，所以ALE信号也可当作脉冲波信号源。然而，每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过；

PSEN：是外部程序存储器选通信号；当STC90C51从外部程序存储器执行外部获取代码时，PSEN在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，PSEN将不被激活；

EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号；为使能从0000H到FFFFH的外部程序存储器读取指令，EA必须接GND。为了执行内部程序指令，EA应该接VCC；

XTAL1：振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端；

XTAL2：振荡器反相放大器的输出端；

如图3所示，所述电源电路包括整流滤波电路和稳压电路；由变压器出来的交流信号经过桥式整流和电容滤波之后送给LM7805，稳压5V输出，它的输出单独供给单片机；在三端稳压管的输入输出端与地之间连接大容量的滤波电容，使滤掉纹波的效果更好，输出的直流电压更稳定；接小容量高频电容以抑制芯片自激，输出引脚端连接高频电容以减小高频噪声，使单片机工作在一个良好的电源环境中，提高系统稳定性；

电源电路主要运用到7805稳压芯片，输出电压为5V，加散热片时驱动电流可达1A，输出电流200～300mA时，7805温度在50度左右，并且有过温切断输出起到保护功能；该系列芯片技术成熟，所需的外围器件少，性价比高，运用的非常广泛；

引脚定义：

1INPUT电源输入端，最大可达35V；

2GROUND电源地；

3OUTPUT+5V输出端；

如图4所示，所述连接电路包括三极管、电阻、二极管和电机；所述三极管与电机相连接，用于直接对电机进行驱动；在本电路中，采用三级管直接驱动直流电机，电路使三级管工作在饱和或截止区，三极管处于很低的功耗状态，发挥简单的开关作用来控制电机两端电流的通断，从而达到控制电机的目的；对于电路的保护采用二极管续流方式并联在电机两端；

在图4中，三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管，晶体三极管，是一种电流控制的半导体器件；优选的，所述三极管的型号为H8550；

输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它能够实现直流电能和机械能互相转换的电机；当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能；

如图5所示，所述串口电路为MAX232串口电路；

MAX232采用单5V供电，内部有两个电荷泵，通过充电电容的作用将+5V电压转换为+10V的电压，第一个电荷泵利用充电电容C1将+5V电压加倍提升到+10V，第二个电荷泵利用充电电容C2和C4将+10V电压变换为-10V的电压，为RS-232通信提供工作电平对于MAX232来说，推荐采用10uF的电解电容；

MAX232产品是由美国Maxim公司推出的一款兼容RS-232标准的芯片，该器件包含两个驱动器、两个接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平，该器件符合TIA/EIA-232-F标准，每一个接器将TIA/EIA-232-F电平转换成5TTL/CMOS电平，每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平，有从贴片到直插等不同的封装类；

进一步的，所述显示电路内设有液晶显示器，所述液晶显示器的型号为LCD1602；

LCD1602为工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符，使用简单方便，具有背光功能，显示字符清晰准确，能同时显示字母与数字，可以区分大小写字母，具有较强的功能并且连线简单，背光亮度可调，并且耗电量小，是一款不错的显示器件；它采用标准的16脚接口，其中包括8根数据线，3根控制线，电源地，电源及液晶驱动电压引脚。LCD1602主要参数如下：1、驱动芯片KS0066（兼容HD44780）；2、背光黄光/蓝光；3、字色黑色/白色；4、字库ASCII码字库（英文，数字，基本符号）；5、类型STN；6、液晶模块尺寸(mm)80*36*13.5；

本实用新型的重要部分是利用温度传感电路对散热器上的直流电机进行温度的采集，其工作流程如图6所示，

本实用新型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；

本实用新型结构合理，能实现好系统的功能，降低设计的成本，而且有利于后继添加的扩展功能；

本实用新型实现了电脑底座温度数据的测量和监控，本实用新型很好的完成了对笔记本的温度监控和散热设备的运行，可以将数据上传至电脑进行后期分析处理；可以被广泛的应用到生产和生活中，如带有温度控制的场合、工业温度测量仪表等；由于温度监控是一个实践应用性很强的课题，要使其产品化，能够经受住实际应用的严格考验，还需要很多细致的改进；

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于单片机的散热控制系统，包括单片机控制芯片、电源电路、温度传感电路及显示电路；所述单片机控制芯片分别与所述电源电路、温度传感电路及显示电路相连接；所述温度传感电路包括温度传感器及晶振电路；所述温度传感器与单片机控制芯片相连接；所述晶振电路与温度传感器相连接；其特点在于：还包括串口电路、与散热设备相连的连接电路；所述串口电路与单片机控制芯片相连接；所述连接电路与所述单片机控制芯片相连接；所述串口电路为MAX232串口电路；所述连接电路包括三极管、电阻、二极管和电机；所述三极管与电机相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的散热控制系统，其特征在于：所述温度传感器为数字温度传感器，其型号为DS1820。

3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的散热控制系统，其特征在于：所述显示电路内设有液晶显示器，所述液晶显示器的型号为LCD1602。

4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的散热控制系统，其特征在于：所述电源电路包括整流滤波电路和稳压电路。