智能筆記本底座的設(shè)計(jì)

摘要筆記本電腦，便于攜帶，體積小，而且它的功能滿足大多數(shù)人的需要，隨著科學(xué)技術(shù)的近步帶來(lái)的成本下降，筆記本的價(jià)格也為大多數(shù)人所接受。隨著使用筆記本人數(shù)的增加，筆記本的各種問(wèn)題也暴露出來(lái)，除了性價(jià)比之外，最關(guān)心的莫過(guò)于散熱。筆記本在性能與便攜性對(duì)抗中，散熱成為最關(guān)鍵的因素，筆記本散熱一直是筆記本核心技術(shù)中的瓶頸。有時(shí)筆記本電腦會(huì)意外的死機(jī)，一般就是系統(tǒng)溫度過(guò)高導(dǎo)致。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們?cè)O(shè)計(jì)了散熱底座，可以使筆記本產(chǎn)生的熱量盡快的擴(kuò)散到電腦外部，不影響筆記本的使用功能，不會(huì)使電腦的線路出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，保證筆記本電腦的正常工作。好的底座可以很大的延長(zhǎng)筆記本電腦使用壽命。設(shè)計(jì)針對(duì)散熱問(wèn)題做了深入的探討，并設(shè)計(jì)出一套基于單片機(jī)控制的智能散熱底座，綜合了成本和性能等相關(guān)因素，采用了宏晶公司的STC89C52RC為核心搭建了該系統(tǒng)。在本著成本控制和推向市場(chǎng)的前提下，電路簡(jiǎn)約而易于批量生產(chǎn)，在完成散熱功能和最少成本的前提下達(dá)到了節(jié)能和智能。關(guān)鍵詞：散熱底座；單片機(jī)；智能控制

目錄1 引言 11.1 系統(tǒng)研究背景 11.2 散熱原理和方式 11.3 筆記本散熱底座設(shè)計(jì) 21.3.1 散熱底座的材料 21.3.2 散熱底座的性能 22 系統(tǒng)各模塊方案論證 32.1控制器的選擇 32.2溫度采集器件的選擇 42.3電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選擇 43 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1 單片機(jī)STC89C52RC 53.1.1 引腳功能描述 53.1.2 系統(tǒng)時(shí)鐘電路 63.1.3 復(fù)位電路 73.2 溫度傳感器電路 83.2.1 芯片DS18B20介紹 83.2.2 傳感器連接電路 93.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 93.3.1 三極管簡(jiǎn)介 93.3.2 直流電機(jī)簡(jiǎn)介 103.3.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 104 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 114.1 編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介 114.2 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) 124.2.1 主程序設(shè)計(jì) 124.2.2 溫度采集子程序 13結(jié)論 14附錄：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序 15參考文獻(xiàn) 23致謝 25第二章MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc[XXXX...]重慶三峽職業(yè)學(xué)院PAGE1引言系統(tǒng)研究背景筆記本電腦，便于攜帶，而且它的功能滿足大多數(shù)人的需要，隨著技術(shù)的近步帶來(lái)的成本下降，筆記本的價(jià)格也為大多數(shù)人所接受。隨著使用筆記本人數(shù)的增加，筆記本的各種問(wèn)題也暴露出來(lái)，其中散熱問(wèn)題至關(guān)重要，它不僅關(guān)系著能耗更關(guān)系著筆記本的使用壽命。因此散熱成為最關(guān)鍵的因素，筆記本散熱一直是筆記本核心技術(shù)中的瓶頸。有時(shí)筆記本電腦會(huì)莫名奇妙的死機(jī)，一般就是系統(tǒng)溫度過(guò)高導(dǎo)致。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們?cè)O(shè)計(jì)了散熱底座，可以使筆記本產(chǎn)生的熱量盡快的擴(kuò)散到電腦外部，不影響筆記本的使用功能，保證筆記本電腦的正常工作。而目前市場(chǎng)上僅僅有的是單開(kāi)關(guān)式的散熱器，且操作不方便，經(jīng)常開(kāi)關(guān)，還沒(méi)有根據(jù)溫度變化來(lái)進(jìn)行控制的智能散熱底座。散熱原理和方式散熱，其實(shí)就是一個(gè)熱量傳遞過(guò)程通過(guò)傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射等幾種方式。通常在臺(tái)式機(jī)中主要是風(fēng)冷技術(shù)，這包括中央處理器、顯卡、電源及機(jī)箱的散熱風(fēng)扇等，在筆記本電腦中，風(fēng)冷依舊的主要的散熱方式，絕大數(shù)的散熱方式是：風(fēng)扇、熱管、散熱板的組合。目前很多筆記本電腦采用鋁鎂合金的外殼，對(duì)散熱也起到了一定的作用。在筆記本電腦底部一般都有散熱通風(fēng)口，或吸入或吹出，對(duì)筆記本電腦的散熱都非常重要。筆記本電腦在設(shè)計(jì)的時(shí)候也考慮到散熱問(wèn)題，往往會(huì)用墊腳將機(jī)身抬高，但是在溫度過(guò)高的時(shí)候，就顯得比較勉強(qiáng)。筆記本的散熱底座的散熱原理主要有兩種：1.單純通過(guò)物理學(xué)上的導(dǎo)熱原理實(shí)現(xiàn)散熱功能。將塑料或金屬制成的散熱底座放在筆記本的底部，抬高筆記本以促進(jìn)空氣流通和熱量輻射，可以達(dá)到散熱效果。2.在散熱底座上面安裝一個(gè)散熱風(fēng)扇來(lái)提高散熱性能。筆記本散熱底座設(shè)計(jì)1.3.1散熱底座的材料當(dāng)前市場(chǎng)主要產(chǎn)品使用的材料有兩種：金屬或者塑料。金屬的導(dǎo)熱性好，但現(xiàn)在任何一款筆記本的底部都有防滑膠墊，和金屬散熱底座不可能緊貼在一起，所以金屬的導(dǎo)熱性能不能完全發(fā)揮出來(lái)。當(dāng)然，金屬底座還是可以更好地將筆記本內(nèi)散發(fā)出來(lái)熱量吸收并擴(kuò)散出去。另外金屬一般比較重，而且由于制造時(shí)工藝要求較高，一旦做工不夠精細(xì)，極易傷人。塑料材質(zhì)一般比較輕便，硬度也較高，很多工程塑料的強(qiáng)度甚至超過(guò)金屬。出于成本及輕便的考慮，重量較輕、發(fā)熱小的筆記本可以選用設(shè)計(jì)較好的塑料散熱底座。但是如果是重量較大，發(fā)熱較高的筆記本還是得使用金屬材質(zhì)的做工良好的散熱底座。1.3.2散熱底座的性能性能判定方法：同等環(huán)境下，使用散熱底座和不使用，分別記錄開(kāi)機(jī)五分鐘和開(kāi)機(jī)一小時(shí)后的系統(tǒng)主要溫度參數(shù)，可以大概確定該散熱底座的散熱性能。還需要特別注意的是散熱底座的噪音和振動(dòng)問(wèn)題，風(fēng)扇的數(shù)量和質(zhì)量是決定因素。風(fēng)扇多固然增加散熱效果，但是相應(yīng)的耗電及噪音振動(dòng)也增加了，所以一般以1個(gè)為宜。所以底座測(cè)試的時(shí)候需要留心判斷下其噪音是否能夠接受，是否會(huì)有振動(dòng)影響電腦硬盤(pán)。散熱底座風(fēng)扇的數(shù)量和布局也非常重要，現(xiàn)在的筆記本后部往往是電池，而一些主要發(fā)熱部件如：中央處理器和硬盤(pán)等位置相對(duì)靠中間，特別是硬盤(pán)，大多設(shè)計(jì)在手托下面，而這些部位很多散熱底座往往沒(méi)有設(shè)計(jì)風(fēng)扇。所以在設(shè)計(jì)散熱底座前，先弄清筆記本底座幾個(gè)主要部件的位置，確定最熱的幾個(gè)位置。風(fēng)扇的供電方案有通過(guò)筆記本USB接口供電以及外置電源供電兩種。大多數(shù)筆記本電腦的散熱底座的風(fēng)扇均采用吸風(fēng)式設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣可以最大限度的減少空氣擾動(dòng)造成的影響，提高散熱效率。重慶三峽職業(yè)學(xué)院系統(tǒng)各方案論證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括對(duì)外界溫度信息的采集電路，控制器電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機(jī)串口通信電路。選擇合理的電路方案，能實(shí)現(xiàn)好系統(tǒng)的功能，降低設(shè)計(jì)的成本，而且有利于后繼添加的擴(kuò)展功能。下面是系統(tǒng)組成框圖。圖2-1系統(tǒng)框圖2.1控制器的選擇采用宏晶公司的STC89C52RC單片機(jī)作為主控制器。STC89C52RC是一種低功耗、高性能CMOS微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。使用Atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52RC為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52RC具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，128字節(jié)RAM，40位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)16位定時(shí)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。另外，STC89C52RC可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。2.2溫度采集器件的選擇方案一：使用模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和模擬溫度器件組成，其溫度感知器件一般為溫度的線性器件，然后通過(guò)模擬轉(zhuǎn)數(shù)字芯片把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送入控制器加以識(shí)別和判斷，其優(yōu)點(diǎn)是，其通過(guò)選擇合適的轉(zhuǎn)換芯片和模擬溫度器件可已達(dá)到很高的精度，一般的模數(shù)轉(zhuǎn)換有8位、10位、12位等，在一般的系統(tǒng)中都采用此種方案。但對(duì)于本設(shè)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生更多的電路，一是增加了體積不易于安裝，二是本系統(tǒng)不需要很高的精度。方案二：采用“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器DS18B20（達(dá)拉斯公司），DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃~125℃，在-10℃~85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過(guò)程控制、測(cè)溫類消費(fèi)電子產(chǎn)品等。適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。因此，本設(shè)計(jì)選方案二2.3電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選擇方案一：采用PWM控制直流電機(jī)。PWM控制是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。PWM對(duì)半導(dǎo)體器件的導(dǎo)通和關(guān)斷進(jìn)行控制，是輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來(lái)代替正弦波或其他所需要的波形。按一定的規(guī)則對(duì)各脈沖的寬度進(jìn)行調(diào)制，既可改變逆變電路輸出電壓的大小，也改變輸出頻率。方案二：采用直流電機(jī)加模擬電路，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)電機(jī)兩端電壓進(jìn)行控制。達(dá)林頓管串聯(lián)在直流電機(jī)回路上，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器改變電機(jī)回路的電流的大小，從而達(dá)到控制電機(jī)的目的。此方案的優(yōu)點(diǎn)在，電路簡(jiǎn)單，通過(guò)一個(gè)電位器就可以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的，但它也存在明顯的不足，三極管工作在放大區(qū)時(shí)在電機(jī)回路上將產(chǎn)生一個(gè)壓降，會(huì)產(chǎn)生很多的熱量，效率很低。因此，本設(shè)計(jì)選方案一。第三章MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc[XXXX...]重慶三峽職業(yè)學(xué)院系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)的主要包括對(duì)外界溫度信息的采集電路，控制器電路，散熱風(fēng)扇控制電路，上位機(jī)串口通信電路，電源電路。3.1單片機(jī)STC89C52RC3.1.1引腳功能描述：VCC：電源。GND：地。P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫(xiě)“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在flash編程時(shí)，P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P1端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P2 端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送“1”。在使用8位地址訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2P3口：P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3端口寫(xiě)“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3口也接收一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。晶振工作時(shí)，RST腳持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無(wú)效。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過(guò)。如果需要，通過(guò)將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無(wú)效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則，ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無(wú)效。PSEN：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H到FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12V電壓。XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.1.2系統(tǒng)時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生STC89C52RC單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，STC89C52RC本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，STC89C52RC在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。STC89C52RC內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2，它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ～12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的瓷片電容，采用的晶振頻率為11.0592MHZ。圖3-3時(shí)鐘電路3.1.3復(fù)位電路復(fù)位電路是影響單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性的主要內(nèi)部因素之一。單片機(jī)的復(fù)位操作有手動(dòng)復(fù)位和加電復(fù)位兩中方式。加電復(fù)位是任何單片機(jī)都具有的功能。它通過(guò)專用的復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)，是系統(tǒng)的原始復(fù)位方式，發(fā)生在開(kāi)機(jī)加電時(shí)，是系統(tǒng)自動(dòng)完成的。單片機(jī)系統(tǒng)在調(diào)試程序時(shí)，有可能出現(xiàn)死機(jī)、死循環(huán)、程序“跑飛”等情況，手動(dòng)復(fù)位是解決這一情形的最好方式。單片機(jī)系統(tǒng)中用到的復(fù)位方式有四種，它們是：積分型、微分型、比較器型和看門狗型。前三種是在芯片外面用分立元件或集成電路芯片搭建完成，最后一種位于芯片內(nèi)部，屬于芯片的一部分。單片機(jī)系統(tǒng)中用到的復(fù)位電路有上電復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位三種。圖3-4復(fù)位電路3.2溫度傳感器電路3.2.1芯片DS18B20介紹Dallas半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1820是世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。DS18B20支持“一線總線”接口，測(cè)量溫度范圍為-55℃~125℃，在-10℃~85℃范圍內(nèi),精度為±0.5℃?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量，DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為DS1822與DS18B20軟件兼容，是DS18B20的簡(jiǎn)化版本。省略了存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度、分辨率參數(shù)的EEPROM，精度降低為±2℃，適用于對(duì)性能要求不高，成本控制嚴(yán)格的應(yīng)用，是經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。繼“一線總線”的早期產(chǎn)品后，DS1820開(kāi)辟了溫度傳感器技術(shù)的新概念。DS18B20和DS182218B20管腳圖3.2.2傳感器連接電路VCCVCCC10uF/16VR10KRST1211.0592MXTALC130pC230pX1X2P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.5/MO6P1.6/MI7P1.7/SC8RST9RXD/P3.010TXD/P3.111INT0/P3.212INT1/P3.313T0/P3.414T1/P3.515WD/P3.616RD/P3.717XTAL218XTAL119GND20A15/P2.021A14/P2.122A13/P2.223A12/P2.324A11/P2.425A10/P2.526A9P2.627A8P2.728PSEN29ALE/PRO30EA/Vpp31AD7/P0.732AD6/P0.633AD5/P0.534AD4/P0.435AD3/P0.336AD2/P0.237AD1/P0.138AD0/P0.039Vcc40U1DS18B20R14.7KVCC圖3-6傳感器連接電路3.3直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.3.1三極管簡(jiǎn)介三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅值較大的電信號(hào)，也用作無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。三極管分類：按材質(zhì)分：硅管、鍺管。按結(jié)構(gòu)分：NPN、PNP。按功能分：開(kāi)關(guān)管、功率管、達(dá)林頓管、光敏管等。按功率分：小功率管、中功率管、大功率管。按工作頻率分：低頻管、高頻管、超頻管。按結(jié)構(gòu)工藝分：合金管、平面管。晶體管促進(jìn)并帶來(lái)了“固態(tài)革命”，進(jìn)而推動(dòng)了全球范圍內(nèi)的半導(dǎo)體電子工業(yè)。作為主要部件，它及時(shí)、普遍地首先在通訊工具方面得到應(yīng)用，并產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。由于晶體管徹底改變了電子線路的結(jié)構(gòu)，集成電路以及大規(guī)模集成電路應(yīng)運(yùn)而生，這樣制造像高速電子計(jì)算機(jī)之類的高精密裝置就變成了現(xiàn)實(shí)。3.3.2直流電機(jī)簡(jiǎn)介輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為直流電機(jī)，它是能實(shí)現(xiàn)直流電能和機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換的電機(jī)。當(dāng)它作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流電動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；作發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)是直流發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問(wèn)題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。永磁直流電機(jī)既具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備良好的調(diào)速特性，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合。3.3.3直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電路使三級(jí)管工作在飽和或截止區(qū)，三極管處于很低的功耗狀態(tài)，發(fā)揮簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)作用來(lái)控制電機(jī)兩端電流的通斷，從而達(dá)到控制電機(jī)的目的。天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc[此處鍵入中文論文題目]系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件部分也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分之一，硬件制作成功后，加上軟件部分才能使整個(gè)系統(tǒng)得以運(yùn)行。本系統(tǒng)的軟件部分主要包括主程序和系統(tǒng)初始化子程序、電機(jī)控制程序、溫度采集程序、串口通信程序。4.1編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介C語(yǔ)言是一種計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。它既有高級(jí)語(yǔ)言的特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言的特點(diǎn)。它可以作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)工作系統(tǒng)應(yīng)用程序，也可以作為應(yīng)用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，編寫(xiě)不依賴計(jì)算機(jī)硬件的應(yīng)用程序。因此，它的應(yīng)用范圍廣泛。C語(yǔ)言對(duì)操作系統(tǒng)和系統(tǒng)使用程序以及需要對(duì)硬件進(jìn)行操作的場(chǎng)合，用C語(yǔ)言明顯優(yōu)于其它解釋型高級(jí)語(yǔ)言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語(yǔ)言編寫(xiě)的。C語(yǔ)言具有繪圖能力強(qiáng)，可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫(xiě)系統(tǒng)軟件，三維，二維圖形和動(dòng)畫(huà)。它是數(shù)值計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言。其特點(diǎn)為：1.語(yǔ)言簡(jiǎn)潔、緊湊、使用方便、靈活。2.運(yùn)算符豐富。3.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化語(yǔ)言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。4.具有現(xiàn)代化的控制語(yǔ)句。5.語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。6.能實(shí)現(xiàn)匯編語(yǔ)言的大部分功能，可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作。7.生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。8.程序可移植性好。匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言是一種功能很強(qiáng)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,也是利用計(jì)算機(jī)所有硬件特性并能直接控制硬件的語(yǔ)言?！皡R編語(yǔ)言”作為一門語(yǔ)言，對(duì)應(yīng)于高級(jí)語(yǔ)言的編譯器，需要一個(gè)“匯編器”來(lái)把匯編語(yǔ)言原文件匯編成機(jī)器可執(zhí)行的代碼。匯編語(yǔ)言的長(zhǎng)處在于編寫(xiě)高效且需要對(duì)機(jī)器硬件精確控制的程序。匯編語(yǔ)言比機(jī)器語(yǔ)言易于讀寫(xiě)、調(diào)試和修改，同時(shí)具有機(jī)器語(yǔ)言全部?jī)?yōu)點(diǎn)。但在編寫(xiě)復(fù)雜程序時(shí)，相對(duì)高級(jí)語(yǔ)言代碼量較大，而且匯編語(yǔ)言依賴于具體的處理器體系結(jié)構(gòu)，不能通用，因此不能直接在不同處理器體系結(jié)構(gòu)之間移植。其特點(diǎn)為:1.面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，通常是為特定的計(jì)算機(jī)專門設(shè)計(jì)的。2.保持了機(jī)器語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，具有直接和簡(jiǎn)捷的特點(diǎn)。3.可有效地控制計(jì)算機(jī)的各種硬件設(shè)備，如存儲(chǔ)器、CPU、I/O端口等。4.目標(biāo)代碼簡(jiǎn)短，占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，是高效的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。5.經(jīng)常與高級(jí)語(yǔ)言配合使用，應(yīng)用廣泛。4.2單片機(jī)程序設(shè)計(jì)主程序開(kāi)始4.2.1主程序設(shè)計(jì)主程序開(kāi)始電機(jī)控制初始化串口初始化電機(jī)控制初始化串口初始化 達(dá)到散熱溫度 圖4-1主程序流程圖4.2.2溫度采集子程序圖4-2溫度采集子程序結(jié)論在選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)課題上面，對(duì)筆記本散熱問(wèn)題非常的感興趣，設(shè)計(jì)課題是用傳感器、直流電機(jī)和單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)設(shè)計(jì)中不僅需要對(duì)芯片進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)還要進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，在軟件編程過(guò)程中遇到了很多問(wèn)題，后來(lái)翻閱了大量有關(guān)單片機(jī)方面的書(shū)籍、上網(wǎng)查閱資料才真正根據(jù)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)硬件電路,逐步完成了軟件方面的編程。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電腦底座溫度數(shù)據(jù)的測(cè)量，設(shè)計(jì)很好的完成了對(duì)筆記本的溫度監(jiān)控和散熱設(shè)備的運(yùn)行?？梢员粡V泛的應(yīng)用到生產(chǎn)和生活中，如帶有溫度控制的場(chǎng)合、工業(yè)溫度測(cè)量?jī)x表等。附錄：?jiǎn)纹瑱C(jī)程序應(yīng)用層（主程序）#include"MAIN.H"#include"DS18B20.H"/*DS18B20寄存器地址*/#definejump_ROM0xCC#definestart0x44#defineread_EEROM0xBE/*PWM值*/uint8CYCLE=10;//定義周期該數(shù)字X基準(zhǔn)定時(shí)時(shí)間如果是10則周期是10x0.1ms,時(shí)間可以調(diào)整這個(gè)是10步調(diào)整周期10ms8位PWM就是256步uint8PWM_ON=0;//定義高電平時(shí)uint8temp=0;/*溫度值緩存*/codeuint8number[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};/*********************************************************************名稱:display_led*功能:中間延時(shí)*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voiddisplay_led(uint16sum){ staticuint8a=0; switch(a) { case0:ADDR0=1;ADDR1=1;ADDR2=1;ADDR3=0;P0=~number[sum%10];break; case1:P0=0XFF;break; case2:ADDR0=1;ADDR1=1;ADDR2=0;ADDR3=1;P0=~number[sum/10%10];break; case3:P0=0XFF;break; case4:ADDR0=1;ADDR1=0;ADDR2=1;ADDR3=1;P0=~number[sum/100%10];break; case5:P0=0XFF;break; case6:ADDR0=0;ADDR1=1;ADDR2=1;ADDR3=1;P0=~number[sum/1000%10];break; case7:P0=0XFF;break; default:break; } a++; if(a>7) { a=0; }}/*********************************************************************名稱:Mode_Selection*功能:模式選擇*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voidinterrupt_init(){ /*定時(shí)器0*/ TMOD=0x11; TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256;//定時(shí)1mS ET0=1; TR0=1; TH1=0X4c; TL1=0X00; ET1=1; TR1=1; EA=1;}/*********************************************************************名稱:main*功能:主函數(shù)*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voidmain(){ ADDR0=1;ADDR1=1;ADDR2=1;ADDR3=1;PWM=1;/*端口初始化*/ interrupt_init();/*定時(shí)器設(shè)定*/ while(1) { display_led(temp); /*根據(jù)溫度值調(diào)整轉(zhuǎn)速*/ if((temp>=20)&&(temp<=21)) { PWM_ON=0; } if((temp>=22)&&(temp<=23)) { PWM_ON=6; } if((temp>=24)&&(temp<=25)) { PWM_ON=10; } if((temp>=26)&&(temp<=27)) { PWM_ON=17; } }}/*********************************************************************名稱:interrupt_PWM*功能:定時(shí)中斷0服務(wù)函數(shù)，用于PWM波形產(chǎn)生*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voidinterrupt_PWM()interrupt1{ staticuint8count; TH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256;//定時(shí)1mS if(count==PWM_ON) { PWM=1; } count++; if(count==CYCLE) { count=0; if(PWM_ON!=0)//如果左右時(shí)間是0保持原來(lái)狀態(tài) PWM=0; }}/*********************************************************************名稱:interrupt_display*功能:數(shù)碼管顯示*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voidinterrupt_display()interrupt3{ staticuint8cont=0; uint8TMPH; uint8TMPL; TH1=0X4c; TL1=0X00; if(20==cont) { cont=0; Reset(); write_byte(jump_ROM); write_byte(start); Reset(); write_byte(jump_ROM); write_byte(read_EEROM); TMPL=read_byte(); TMPH=read_byte(); temp=TMPL/16+TMPH*16; } cont++; }DS18B20（底層）#include"MAIN.H"#include"DS18B20.H"/*********************************************************************名稱:delay()*功能:延時(shí)函數(shù)*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/voiddelay(uint16N){ uint16i; for(i=0;i<N;i++);}/*********************************************************************名稱:Reset()*功能:復(fù)位DS18B20*輸入:無(wú)*輸出:無(wú)***********************************************************************/uint8Reset(){ uint8deceive_ready; DQ=0; delay(29); DQ=1; delay(3); deceive_ready=DQ; delay(25); return(deceive_ready);}/*********************************************************************名稱:read_bit()*功能:從DS18B20讀一個(gè)位值*輸入:無(wú)*輸出:從DS18B20讀出的一個(gè)位值***********************************************************************/uint8read_bit(){ uint8i; DQ=0; DQ=1; for(i=0;i<3;i++); return(DQ);}/*********************************************************************名稱:write_bit()*功能:向DS18B20寫(xiě)一位*輸入:bitval（要對(duì)DS18B20寫(xiě)入的位值）*輸出:無(wú)***********************************************************************/voidwrite_bit(uint8bitval){ DQ=0;if(bitval==1) DQ=1; delay(5); DQ=1;}/*********************************************************************名稱:read_byte()*功能:從DS18B20讀一個(gè)字節(jié)*輸入:無(wú)*輸出:從DS18B20讀到的值***********************************************************************/uint8read_byte(){ uint8i,m,re