一种计算机散热系统设计

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种计算机散热系统设计。

现代生活，电脑已经成为人们生活中不可缺少的一部分。无论笔记本 电脑还是台式电脑，人们在选择的时候都会考虑到它的散热性能，一个好 的散热系统能够保证电脑的高速正常运行，给CPU足够的空间进行高负载 的活动，才能享受计算机技术给我们生活带来的无穷魅力，可见一个好的 散热系统，对电脑而言是多么的重要。但是，计算机部件中大量使用的是 集成电路，而众所周知，高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运 行不稳，使用寿命缩短，甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不 是来自计算机外，而是计算机内部，或者说是集成电路内部。散热器的作 用就是将这些热量吸收，然后发散到机箱内或者机箱外，保证计算机部件 的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触，吸收热量，再通过各 种方法将热量传递到远处，比如机箱内的空气中，然后机箱将这些热空气 传到机箱外，完成计算机的散热。

说到计算机的散热器，我们最常接触的就是CPU的散热器。散热器通 常分为主动散热和被动散热两种；前者以风冷散热器较为常见，而后者多 为散热片。细分散热方式，又可分为风冷，液冷，半导体制冷，压缩机制 冷等等。其中，液冷·半导体制冷及压缩机制冷要么技术不成熟，要求高， 能耗大；要么体积受限，价格昂贵。

风冷散热器作为区别于水冷散热器的一个主流产品类别，不断的引领 着整个IT散热市场的前进和创新因此，风冷是最常见，性价比最高的散热 方式，我们设计的“智能电脑散热系统”就是利用温度传感器实现对外界 温度的感知，再利用单片机编程控制风扇的转速，从而实现温度的自动调 节，以达到散热目的。正是因为融合了温度传感器技术和单片机技术，使 得本作品兼智能化和自动化于一体。而温控调速技术的优点在于其能有效 地提高散热器的的工作效率，节约能源，性价比高，适用范围广泛。且本 设计比较人性化，由于不同的电脑的散热能力不同，对于散热能力很差的 电脑而言，只凭借温控可能无法实现正常降温，就需要人为控制来调节适 合电脑的散热，因此我们增加了手控模式。

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种计算机散热系统设计。该 系统由数字式DS18B20集成温度传感器(1)、STC89C52RC单片机(2)、 四位共阳数码管(3)、ULN2003(4)、电机(5)、报警装置(6)、按键控 制(7)组成。本发明采用数字式DS18B20集成温度传感器(1)作为感测 温度的核心元件，直接输出数字温度信号输入STC89C52RC单片机(2)处 理，采用四位共阳数码管(3)显示温度，采用动态扫描显示方式，并且采 用对单片机编程输出PWM调制波形经ULN2003(4)驱动后直接控制电机 (5)转速。本发明中增加了实时温度显示，让我们随时看着CPU的具体 温度，从而消除忧虑，并且，在这基础之上，还增加了高温报警功能，避 免你的电脑因为温度过高烧毁一些部件甚至是CPU。因此，我们的设计更 加人性化，更加舒适。

图1为一种计算机散热系统设计设计框图。

图2：DS18B20外形及管脚图。

图3：STC89C52RC单片机管脚图。

图4：ULN2003芯片引脚图。

图5：电源电路图。

图6：单片机芯片STC89C52的电路图。

图7：晶振电路图。

图8：复位电路图。

图9；显示模块电路图。

图10：温度检测电路图。

图11：按键控制电路图。

图12：报警及电机电路图。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图 及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体 实施仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种计算机散热系统设计。该 系统由数字式DS18B20集成温度传感器(1)、STC89C52RC单片机(2)、 四位共阳数码管(3)、ULN2003(4)、电机(5)、报警装置(6)、按键控 制(7)组成。本发明采用数字式DS18B20集成温度传感器(1)作为感测 温度的核心元件，直接输出数字温度信号输入STC89C52RC单片机(2)处 理，采用四位共阳数码管(3)显示温度，采用动态扫描显示方式，并且采 用对单片机编程输出PWM调制波形经ULN2003(4)驱动后直接控制电机 (5)转速。本发明中增加了实时温度显示，让我们随时看着CPU的具体 温度，从而消除忧虑，并且，在这基础之上，还增加了高温报警功能，避 免你的电脑因为温度过高烧毁一些部件甚至是CPU。因此，我们的设计更 加人性化，更加舒适。

DS18B20温度传感器：

优选的，DS18B20单线数字温度传感器是Dallas半导体公司开发的世 界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。它具有3引脚TO-92小 体积封装形式。温度测量范围为-55℃-+125℃，可编程为9位-12位A/D转 换精度，测温分辨率可达0.0625℃。被测温度用符号扩展的16位数字量方 式串行输出。工作电压支持3V-5.5V的电压范围，既可在远端引入，也可 采用寄生电源方式产生。DS18B20还支持“一线总线”接口，多个DS18B20 可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20 通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。它还有 存储用户定义报警温度等功能。

优选的，DS18B20温度传感器管脚排列如图2所示，DQ为数字信号 端，GND为电源地，VDD为电源输入端。

STC89C52RC单片机：

优选的，STC89C52RC是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储 器(FPEROM)256B片内RAM的低电压，高性能CMOS8位微处理器。 该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的 MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器 组合在单个芯片中，STC的STC89C52RC是一种高效微控制器，为很多 嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

优选的，STC89C52RC单片机管脚如图3所示。

ULN2003芯片：

优选的，ULN2003是大电流驱动阵列，多用于单片机、智能仪表、PLC、 数字量输出卡等控制电路中。可直接驱动继电器等负载。输入5VTTL电平， 输出可达500mA/50V。ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅 NPN达林顿管组成。该电路的特点：ULN2003的每一对达林顿都串联一个 2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连， 可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理的数据。

优选的，ULN2003是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电 流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点，适应于各类 要求高速大功率驱动的系统。其管脚图如图4。

电源电路：

优选的，电源电路主要是为系统提供电源，在本设计中，为了使电路 简单，我们直接用USB接口提供5V直流电源为电路供电。图5中的第2 个图是电源指示灯电路，指示是否给系统加电，第3个图是滤波电路，第4 个图是为其余芯片供电电路。

单片机主芯片电路：

优选的，芯片STC89C52RC是带2K字节快闪存储器的8位单片机。 P0-P3口都是并行I/O口，都可用于数据的输入和输出。其中P1的P1.4， P1.5，P1.6，P1.7口用于LED显示的位选控制；P1.2高温报警；P1.3用于 控制直流电机的转速。P2口用于LED数码管的段选信号输出，P3.4用于 DS18B20温度检测值的输入，而P0.0-P0.4用于按键的输入检测，同时P0 口加上拉电阻。电路如图6。

时钟电路：

单片机的晶振电路，即时钟电路。单片机的工作流程，就是在系统时 钟的作用下，一条一条地执行存储器中的程序。单片机的时钟电路由外接 的一只晶振和两只起振电容，以及单片机内部的时钟电路组成，晶振的频 率越高，单片机处理数据的速度越快，系统功耗也会相应增加，稳定性也 会下降。单片机系统常用的晶振频率有6MHz、11.0592MHz、12MHz、本 系统采用11.0592MHz晶振，电容选30pF，电路如图7。

复位电路：

优选的，系统刚上电时，单片机内部的程序还没有开始执行，需要一 段准备时间，也就是复位时间。一个稳定的单片机系统必须设计复位电路。 当程序跑飞或死机时，也需要进行系统复位。复位电路有很多种，有上电 复位，手动复位等，电路如图8。

显示电路：

优选的，LED采用共阳极数码管，利用单片机的I/O口驱动LED数码 管的亮灭。设计中为了简化电路，直接用P1.5-P1.7四位来作为数码管的片 选信号，P2口来作为其段码控制LED数值显示。其电路如图9。

温度检测电路：

设计中利用DS18B20作为温度检测，并且它能自动将温度信号转换成 数字信号输入给单片机的P3.4口，检测灵敏，速度较快。模块电路如图10。

按键控制电路：

设计中利用五个按键控制，系统的启、停，模式选择，以及手控模式 下的风扇转速增减，分别通过单片机I/O口的P0.0-P0.4输入，并且P0口加 上拉电阻。电路如图11。

报警及电机电路

优选的，高温报警和按键发声采用同一电路，通过单片机的P1.2输出 信号经ULN2003后控制此部分，而电机的控制则由单片机P1.3输出调制后 的波形经ULN2003后驱动电机，电路如图12。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专 利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进 等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。