散熱器智能控制系統的設計

覃光鋒

（廣西機電技師學院，廣西柳州545005）

散熱器智能控制系統的設計

覃光鋒

（廣西機電技師學院，廣西柳州545005）

該設計以STC89C52單片機為控制核心，利用溫度傳感器電路，及時而準確的采集溫度信息，并采用LCD1602實時顯示檢測溫度，同時電機驅動模塊通過PWM控制L293輸出的不同電壓來進行調速，把智能控制技術用于散熱器的控制中，利用電源散熱片的溫度對散熱風扇進行溫控。該設計對散熱器的智能控制研究有一定的借鑒意義。

單片機；LCD1602；溫度傳感器；紅外檢測模塊

隨著時代的進步，科學技術的發展，電子產品也迅速發展起來，現在電子產品已經成為社會的主流產品。但由于現在的電子產品功率效能大幅提升，體積又轉超薄短小型，電子產品的處理器已經進入了2.8 GHz以上的高運算階段，而當處理器處于高運算時則會使電子產品不斷發熱，容易造成產品損壞。要生產出一種合格的電子產品，不但要確保產品的應用功能能夠實現，同時也要確保產品的穩定性、工作壽命，以及對環境的適應能力等，而這些都和溫度有著千絲萬縷的關系。據調查所知，大多數的電子產品損壞的原因就是溫度過高，說明了散熱設計是很重要的。為求快速散熱以及確保產品的效能，使用散熱器元件解決熱源問題已成為電子產品穩定與否的重要關鍵[1-2]。

本設計采用按鍵設置溫度范圍，當溫度達到設置溫度范圍內時啟動風扇，當溫度低于設置下限溫度時關閉風扇，當溫度高于設置上限溫度時或風扇出現故障時進行聲光提示。

1 總體方案設計

1.1 方案設計

系統要實現的主要指標：

（1）溫度范圍可調。

（2）采用LCD1602顯示溫度。

（3）散熱器安裝在電源上。

（4）當溫度高于一定溫度時或風扇故障時進行聲光提示。

系統是基于STC89C52單片機的散熱器的智能控制系統，其中包括的模塊分別是：單片機控制模塊、LCD顯示模塊、按鍵輸入模塊、溫度傳感器測溫模塊、聲光提示模塊、電機驅動模塊和紅外檢測模塊，各個模塊共同實現了散熱器的智能控制功能。系統總體結構框圖如圖1所示。

圖1 系統的總體結構框圖

1.2 方案實現方法

散熱器的智能控制設計是以STC89C52單片機作為主控芯片來控制各個模塊，通過DS18B20溫度傳感器采集溫度信息，轉換為電信號后通過P3.6口傳輸到單片機中[3-4]。按鍵模塊的作用是：可以切換工作模式，同時設置散熱溫度上下限值；之后通過1602液晶顯示屏實時顯示所檢測到的溫度和系統的工作界面；在電機驅動模塊電路中，通過PWM控制L293輸出電壓的不同，來控制風扇的轉速[5]；通過單片機和紅外檢測模塊來檢測散熱風扇的故障，利用紅外遮擋原理，風扇沒壞的話會轉，紅外就會有遮擋，同時OUT端口會持續輸出低電平信號，產生一個脈沖，傳輸到單片機，如果風扇出現故障了，就不會產生脈沖，會有聲光提示（就是LED燈亮起來以及蜂鳴器報警）；在正常模式下，系統則會一直檢測電源的溫度，并通過與設置的溫度上下限值進行比較來實現散熱風扇的智能控制，當溫度達到設置溫度范圍內時啟動風扇，當溫度低于設置的下限溫度時關閉風扇，當溫度高于設置的上限溫度時或風扇出現故障時進行聲光提示。

2 系統硬件設計

2.1 單片機最小系統

單片機最小系統是由單片機+電源電路+復位電路+晶振電路組成的，下面分別簡單介紹各個組成部分。

圖2中是晶振以及復位電路，這里的復位電路是手動按鍵復位。當人為按下按鍵時，單片機的+5 V正電源端就會與單片機的RST引腳短接。復位之后，主要特征是單片機各個IO口都呈現高電平，程序計數器從零開始執行程序，達到復位的目的。在此設計中，復位按鍵按下，所有設置的當前時間都被清除，回到初始狀態，相當于掉電重啟[2]。

圖2晶振與復位電路

圖3 是電源電路，采用交流電提供直流穩壓電源，降壓至5 V后給單片機及其他邏輯單元供電。

圖3 電源電路

單片機的可靠性高，處理和控制能力強，速度快，功耗低，體積小，使用方便。由圖4可以看出，系統用STC89C52作為主控芯片，控制各個模塊，使得各個模塊完成各自的工作，從而使整個系統的功能達到完善。

圖4 單片機

2.2 按鍵模塊電路

為了能實現溫度范圍可調，采用按鍵來輸入信號。按鍵采用5個獨立的按鍵，一個功能鍵、一個加按鍵、一個減按鍵、兩個速度鍵，其中通過功能鍵、加減按鍵來設置系統的溫度上下限值。五個按鍵的一端分別接STC89C52的I/O端口P13～P17，另一端接地即可，如圖5所示。

圖5 按鍵電路

在圖3中S1是電源開關，接上電源后按下S1，顯示屏進入主界面，上面顯示當前溫度以及工作模式。圖5中key1的作用是：按下后顯示屏跳到設置溫度上下限值的界面，按一下可以調節上限值，再按一下可以調節下限值，再按一下就回到主界面，key2和key3是加減鍵，通過這兩個鍵來設置上下限溫度值。本系統還分為手動調速模式和自動調速模式，通過key2或key3來轉換模式。Key4和key5的作用是調節散熱風扇的轉速。

2.3 溫度傳感器模塊電路

該模塊通過溫度傳感器DS18B20來采集電源周圍的溫度，同時將溫度信號轉換成電信號傳輸到單片機的P3.6口，通過過單片機處理后，使用LCD1602來顯示實時溫度值[6-7]。電路圖如下圖6所示。

圖6 DS18B20溫度傳感器電路

2.4 LCD顯示屏模塊電路

該模塊使用的是LCD液晶顯示屏，系統采用帶背光的字符型液晶，將顯示切換開關切換到LCD工作狀態，LCD1602可以顯示當前的工作模式以及電源當前溫度。LCD1602采用并行通信方式，電路中用一個10 k的精調電阻調節液晶的亮度，LCD1602模塊可以和STC89C52的I/O口直接接口[8]，如圖7所示。

圖7 LCD顯示電路

由圖7可以看出，LCD1602的控制管腳接到了單片機的管腳上，與單片機進行通訊。

2.5 電機驅動模塊電路

當DS18B20溫度傳感器采集到的溫度信息后，所測溫度高于所設置的下限值，之后電機驅動模塊通過PWM控制L293d電機輸出電壓的不同，來控制風扇的轉速，從而實現散熱器的智能控制[5]。L293D電機驅動電路如圖8所示。

圖8 電機驅動電路

2.6 紅外檢測模塊電路

這個電路相對簡單很多，其中第2腳接地，第3腳接5V電源，第1腳連接單片機的P34口，將檢測得到的脈沖傳輸到單片機[6-7]。紅外檢測模塊電路如圖9所示。

圖9 紅外檢測模塊電路

2.7 聲光提示模塊電路

聲光提示模塊中包括LED燈和蜂鳴器，當DS18B20芯片采集到的實時溫度高于一定溫度時或風扇出現故障時會進行聲光提示。而蜂鳴器具有喇叭體積小，價格低等優點，所以選用蜂鳴器作為聲音提示。聲光提示模塊電路如圖10所示。

圖10 聲光提示模塊電路

由圖10可知，該聲光提示模塊中其中D4為LED燈，D1連接單片機P10口，按下電源電路中S1后，單片機（P10口）得到一低電平。D4為提示燈，串聯一個電阻分壓，連接到單片機的P2.4口。按照程序規則，給LED（P10口）一個低電平，然后燈亮。電路接一個PNP三極管作為蜂鳴器的開關，連接到單片機P2.4口，與單片機進行通訊。給它一個低電平，則蜂鳴器會發出提示聲。

3 結束語

本設計通過制作后并經過多次檢測系統的工作狀況，結果表明，散熱器的智能控制設計系統能夠正常有效地運行，每個模塊都能實現該有的功能，達到了設計的要求。

[1]阮承治，林文都.基于單片機的智能散熱器設計[J].宜春學院報，2014（03）：47-50.

[2]吳寧，尚坡利.智能散熱器單片機控制系統的設計與實現[J].機械研究與應用，2013（05）：168-170．

[3]易麗華，黃俊.基于AT89C51單片機與DS18B20的溫度測量系統[J].電子與封裝，2009（05）：39-43.

[4]張軍.智能溫度傳感器DS18B20及其應用[J].儀表技術，2010（04）：68-70.

[5]Rufino Olay.使用PWM控制直流風扇[J].中國電子商情（基礎電子），2012（05）：59-63.

[6]徐科軍．傳感器與檢測技術[M]．3版.北京：電子工業出版社，2011．

[7]李升．單片機原理與接口技術[M]．北京：北京大學出版社，2011．

[8]于志贛，劉國平，張旭斌.液顯LCD1602模塊的應用[J].機電技術，2009（03）：21-23.

Design of Intelligent Control System for Radiator

QIN Guang-feng
（Guangxi Institute of Mechanical and Electrical Technician，Liuzhou Guangxi 545005，China）

This design uses STC89C52 microcontroller as control core，using the temperature sensor circuit，timely and accurate collection of temperature information，and the use of LCD1602 display real-time temperature detection，and the motor drive module by different voltage PWM control L293 output to speed，the intelligent control technology for radiator control，temperature control of cooling fan with power supply the temperature of the heat sink.This design has certain reference significance to the intelligent control of radiator.

SCM；LCD1602；temperature sensor；Infrared obstacle avoidance module

TP368.1

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0074-04

2017-02-05

覃光鋒（1983-），男，廣西興業縣人，講師，從事電子技術類職業教育。