單片機在計算機散熱系統中的研究

摘要：在當前，由于計算機技術在隨著不斷的快速發展，而計算機的部件也在不斷的升級，同時也給人們在工作生活當中提供了很大的便利條件。但隨著網絡技術與信息科技的不斷發展，所面臨計算機的問題也越來越多，在這其中，計算機的散熱問題就是需要我們進行分析研究的，也得到了一定的重視。應用單片機其實它就是一個電腦，是微型的小電腦，在它的內部模塊中應用的是與電腦類似的功能，主要有內存、CPU處理、存儲器以及并行總線等功能模塊，它所不同于電腦的就是這些部件的主要性能是相對較弱的，應用不是很靈活，價錢也比較低廉，可以應用在比較簡單控制電器工作是比較方便的，它主要是作為控制部分的核心部件。由于單片機如果應用在控制和檢測系統當中是非常廣泛的，但是對其溫度則是需要經常測量、保持并嚴格控制的。

關鍵詞：單片機；計算機散熱系統；溫度測量系統

中圖分類號：TP36文獻標識碼:A

由于單片機應用在系統的控制以及檢測當中是非常廣泛的，而在系統當中，溫度則是需要控制、進行測量以及保持穩定的一個量。一般的溫度控制與測量系統是通過溫度傳感器以及單片機而組成的，在計算機的散熱系統當中一般主要是由水盒與風扇來完成的。當夏季到來臨時，內存、CPU以及顯卡的頻率會隨著不斷提高， 因此，這對于電腦的散熱功能也就有著嚴格的要求。由于溫度過高，會影響電腦的使用，此外，還會導致硬件損壞的問題， 因此，在計算機的使用當中必須要注意其散熱問題。同時，在說到計算機的散熱問題時，一般首先想到的都是CPU，而對于CPU其散熱的功能是非常重要的，它對于計算機來講是最為關鍵的一部分，而應用的通常都是風冷散熱法，就是利用風扇降溫的方法， 因為它的價格相對低廉并且結構相對簡單， 并且技術較為成熟，安全可靠等特點，然而它不會把溫度直至降至室溫以下， 因為風扇在不停的轉動， 就會產生震動以及噪音， 所以它的壽命是有限的。而另一種的散熱方法就是通過水冷系統，這套系統它主要是通過水管、散熱器以及水泵來組成的，并且在散熱器的內部會留有很多條的水道， 以充分完全發揮其優勢， 同時也帶走很多熱量。然而這種系統是需要非常龐大的外圍支持，價格也相對較貴。

一、散熱系統的主要原理

在通常情況下，一般CPU外部的溫度當達到50度的時候，計算機系統會出現不穩定的狀態，Windows系統也會出現較差的穩定性，如果當CPU的內部溫度提升到80度時候的高溫時，就已經到了一個非常嚴重的警戒線了， 溫度如果在不斷的有所上升的話則是非常危險的， 在這個時候出現散熱不當的情況就有可能燒毀CPU ，所以就必須要提高其散熱的功能，是非常關鍵的因素。因此，如果把散熱系統設計為通過以水冷散熱與風冷散熱的方法二者相結合應用，通過應用風扇以及封閉的水盒，從而達到理想的目標。首先通過CPU可以傳送熱量直至水盒從而進行散熱， 如果水盒在沒有散熱應急的情況再通過風扇來進行散熱，二者結合所起到的作用是比較滿意的。這種系統的主要工作原理就是通過應用在水盒上的溫度傳感器DS18B20進行檢測CPU的散熱溫度，如果測量的溫度已經達到了上限45度時，同時作為單片機進行控制的散熱風扇就會自動開啟，并進行降溫處理。當溫度仍然沒有下降時就必須要重啟計算機，以保護系統，但是，如果溫度已經下降，并且達到下限的溫度時， 電器便會自動斷開，而風扇也會停止轉動， CPU的溫度又會出現上升，出現反復的進行。

（一）、水冷系統的主要設計當中，主要是通過壓電泵做動力源，再對管路中冷卻水的流動進行驅動，在這套系統當中主要是通過吸熱層、側板、進出口的接頭、散熱層以及散熱肋片等相結合組成。紫銅是具有良好的可加工性以及很高的導熱率，因此，在這些全有部件當中都是均由紫銅來制成的。由于在吸熱層以及散熱層都是通過三層的紫銅板從而應用了回流焊接的工藝把其固定在一起，同時也要將中間的紫銅板加工出凹槽，從而可以形成一條冷卻水通路，同時，在吸熱層以及在散熱層二者之間應用紫銅板再制成一個散熱肋片，再通過散熱肋片可以被焊接到散熱層與吸熱層的壁面上，可以更好的加強提高散熱的效果，并且要在散熱器背部的位置裝設風扇，從而可以通過散熱器進行傳送受迫的空氣，同時，由于壓電泵會附著在散熱器兩旁的側壁上，所以它可以提供水冷系統的動力。

（二）、一般風冷散熱器主要是通過散熱片以及風扇進行構成的。一般再直接與CPU的接觸的那部分稱作散熱片，主要就是負責把CPU所散發出的熱量進行導出，并且通過風扇給散熱片進行強制降溫，它的成本較低并且體積較小，所以便于應用。

二、DS18B20溫度傳感器的主要特點

DS18B20是一款智能溫度傳感器，它屬于適配在微處理器當中的溫度傳感器，并且它的體積較小，傳輸的距離遠、接口方便等特點：

（一）、它具有較為獨特的接口，并可以通過串行口線，同時也可以與其它的口線再與計算機接口，也不需要更改其它的電路就可以進行輸出測量其溫度值。

（二）、它所具有的多點能力可以把分布式的溫度檢測進行簡易化，而且也不需要通過外部的元件?？梢詰脭祿€來供電，或者是應用外部的電源進行供電，更不需要電源的備份。

（三）、用戶可以設置一定溫度的告警系統，并設置警告的搜索命令可以通過識別溫度的極限器件，它的主要使用范圍體現為恒溫控制、溫度計等系統。

三、AT89C51系統的主要特點

它作為低功耗的一個高性能單片機， 它有具40個引腳， 具有32個雙向的外部輸入和輸出的端口，在其內部也含有兩個外中斷口，并且有兩個16位可以進行編程的計數器，也具有兩個串行通信口。對此AT89C51系統可以通過常用的方法來編排程序，或者是在線編排程序。同時也可以把Flash的存儲器再結合微處理器在一起，所以，通過可以進行反復擦試的存儲器從而降低了開發的高成本。它的主要特點體現在：

（一）、它可以兼容相應的指令系統，并且可以反復進行擦寫Flash以降低成本。

（二）、具有兩個16位的編程定時，具有一個串行中斷，同時在外部的兩個中斷源可以對LED直接驅動。

（三）、它具有低功耗的空閑以及掉電模式，同時對軟件還設置了喚醒與睡眠的功能。

四、對于軟件的程序設計

進行對DS18B20讀寫編程的同時應嚴格確保讀寫的順序、時間， 如果沒有按照要求進行將無法準確的讀取檢測結果。所以， 在設計程序時，必須在DS18B20的具體操作部分應用語言匯編。對此，在DS1820的主要工作流程包括: 應先初始化操作指令ROM、存儲器的操作指令以及傳輸數據，在工作進行的時序主要包括了對時序的初始化，再進行寫時序，最后進行讀時序。當主機在控制DS18B20傳感器在完成溫度的轉換時一般會通過幾個步驟實現，在進行每一次讀寫時，都必須要對DS18B20做程序的復位處理，當程序復位成功以后再發送ROM操作指令，再進行最后對RAM發送指令，從而才能對其程序做預定操作。當程序復位后會對主CPU要求把數據線進行500微秒的下拉，再釋放DS18B20傳感器所收到的信號，稍等待16至60微秒的時間左右， 再對其發出低脈沖，當CPU收到該信號以后，所表示為成功復位。

結論

綜上所述，主要是通過介紹基于單片機溫度控制以及檢測系統，也加入了應用水盒以及計算機所配備的風扇， 從而促使計算機內部的散熱系統會更為先進。而在文中所提到的AT89C51屬于低電壓，而CMOS是8位的單片機是屬于高性能的， 在每片內會含有4k的bytes并可以進行反復應用的Flash存儲器以及存取數據的ARM。由于AT98C51的單片機因重量較輕、體積較小并且有著很強的抗干擾能力強，所以對環境沒有太高的要求，同時它也具有很好的靈活性、低廉的價格、較高的可靠性等優勢。如果是作為一些專業的電子計算機人員，在經過專業的基礎學習以后，也可以通過實際技術應用開發單片機的系統，同時利用在DS1820的測量溫度系統因便于攜帶、結構靈巧以及具有很強的實用性等特點。并且在實際的調試當中它也滿足了設計的具體要求、穩定的性能，可以適應復雜的部分工作環境，為我們提供了方便的工作條件。

參考文獻

[1]王勇.溫室計算機智能控制系統設計[J].河北省科學院學報，2004(4).

[2]李曉妮.單片機溫度控制系統的設計[J].九江學院學報自然科學版，2005(2).

[3]季寶杰，王永田，鄒彩虹.基于單片機的溫室自動控制系統設計[J]，計算機測量與控制.2007(1).

[4]于志強.基于SOC單片機溫度控制系統設計[J].科學之友.下旬，2008(6).

[5]陳瑋，熊健.單片機在計算機散熱系統中的研究[J].科技信息，2008(15).

[6]陶冶，袁永超.基于DS18B20單片機溫度測量系統[J].農機化研究，2007(10).

[7]徐愛鈞.智能化測量控制儀表原理與設計[J].北京航空航天大學版社，2004.

[8]農靜.單總線數字溫度傳感器DS18B20原理及應用[J].貴州師范大學學報(自然科學版)，2007(25).