cpu散热器设计
摘 要为提高CPU散热器性价比和工作效率，设计了一款基于STC89C51的外置散热器，结合LCD1602、DS18B20和红外遥控发射与接收模块实现参数显示电、温度检测，可以根据环境温度自动调整风速，经测试该系统具有较好的稳定性、较高的工作效率和性价比，具有一定的推广价值。
目录
一、 引言 1
（一） CPU散热器的发展背景与研究现状 1
（二） 主要设计内容 1
二、 智能CPU散热器的方案设计 1
三、 系统硬件设计 2
（一） 智能散热器的主控电路设计 2
1. STC89C51单片机简介 2
2. 最小系统电路设计 2
（二） 风机驱动电路设计 3
（三） 温度检测电路设计 3
1. DS18B20温度传感器简介 3
2. 温度传感器电路设计 3
（四） 显示电路设计 4
1. LCD1602液晶屏简介 4
2. 显示电路设计 4
（五） 遥控电路设计 5
1. 红外遥控发射与接收模块简介 5
2. 红外接收电路设计 5
（六） 按键电路设计 5
四、 系统软件设计 6
（一） 智能散热器的主程序设计 6
（二） 液晶显示子程序设计 7
（三） 温度检测子程序设计 7
五、 仿真调试 8
六、 实物安装与调试 9
总结与展望 10
参考文献 11
致 谢 12
附录一 原理图 13
附录二 PCB图 14
附录三 元件列表 15
附录四 源代码 15
引言
CPU散热器的发展背景与研究现状
随着智能产品的普及，CPU应用越来越广泛，其散热器系统的需求也越来越高，但使用中因为环境温度、产品性能和质量等众多因素影响有时会使得智能产品的CPU内部散热出现问题，初期会使产品温度升高、使用寿命简短，严重情况会使智能设备无法正常工作，甚至烧毁。在内部散热不明显的情况下，就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
需要功能更加完善的CPU散热系统，这时就需要外置散热功能的散热系统加强散热功能，但是现在已有的外置散热器系统却无法进行数据的交换从而控制其散热功能，只能在单一功率下实现散热，这样有时无法及时高效的解决CPU散热问题。在此背景下提出了本课题基于单片机的外置CPU散热系统的设计，可以根据温度监测情况实时进行温度调节。
主要设计内容
论文的第一章阐述CPU散热器控制系统发展背景和研究现状。
论文的第二章对散热器的系统硬件中将要选用的主要元器件进行简要阐述，并且交代了其在系统中所起到的作用。
论文的第三章实现了对CPU散热器系统的硬件电路系统设计，有STC89C51最小系统电路、LCD1602液晶屏电路、DS18B20温度传感器电路和HX1838红外一体接收头电路等电路。
论文的第四章完成了对散热器控制系统的软件程序配置，首先表述了主程序的工作流程，接下来对各个子程序的工作过程进行阐述。
论文的第五章通过仿真和实物测试完成了对散热器系统的软硬件配置的合理性验证。
智能CPU散热器的方案设计
图1散热器系统框图，STC89C51芯片来作为控制器，通过它将不断把控制信号通过输入输出管脚输出到LCD1602、DS18B20和红外遥控发射与接收模块等器件中，并将采集到数据进行分析计算，系统主要由按键电路、温度检测电路、红外遥控电路、显示电路和风扇驱动电路组成，其中显示电路用于实时显示系统运行参数，红外遥控模块用于发出风扇档位指令，从而通过单片机驱动风扇进行运转；温度检测电路则用来检测并反馈产品温度信息。
图1 散热器结构图
系统硬件设计
智能散热器的主控电路设计
STC89C51单片机简介
散热器控制系统核心控制器件采用STC89C51，外观如图2所示，工作时钟频率为12MHz。STC89C51在功耗方面属于单片机市场上较低功耗的一类，采用+5V的直流电压进行供电。STC89C51在内部配置方面较为简单，仅有4k字节容量大小的FLASH和128字节的RAM。
图2 单片机芯片
最小系统电路设计
STC89C51最小系统中的时钟电路即图3，主要用来向系统提供12M的时钟信号，把两片电容依次相连到晶振的两个引脚后，通过微处理器芯片里面振荡器的工作，时钟电路将向单片机提供12MHz频率的时钟信号。
图3 时钟电路
STC89C51最小系统中的复位电路主要用于向系统提供高电平复位信号，它由一个10uF的电解电容、一个10K电阻和一个复位按键组成，原理如图 4所示，在上电瞬间，9号引脚为高电平，实现系统复位，经由10K电阻构成回路对电解电容充电，充电完毕，处理器芯片的9号引脚RST为低电平，而当按键被按下之后，9号管脚立即由低电平跳到高电平，整个系统将被复位，重新开始工作。
图4 复位电路
风机驱动电路设计
图5为风机驱动电路设计，该电路主要通过MOSFET管来对P2.0管脚输出的PWM波进行功率放大，MOSFET的源极与电机相连，电容C1和C2用于消除供电电源的杂波干扰。
图5 电机工作电路
温度检测电路设计
DS18B20温度传感器简介
因为散热器系统的需要采集周围环境温度并将检测结果送入51单片机并进行转换，在设计中选用了DS18B20监测温度。图6中的器件即为DS18B20温度传感器，通过计数器对温度的信号减法计数，使内部温度寄存器的值进行累加进行数据读取。
图6 DS18B20实物图
温度传感器电路设计
为了实现散热器控制系统检测温度的功能，使用图7中的DS18B20传感器来实现这个功能，选用的DS18B20已经将供电引脚以及驱动管脚引出， DO管脚与51单片机的P2.1管脚直接相连，即可通过单总线进行DS18B20器件与单片机控制器之间的数据互换。
目录
一、 引言 1
（一） CPU散热器的发展背景与研究现状 1
（二） 主要设计内容 1
二、 智能CPU散热器的方案设计 1
三、 系统硬件设计 2
（一） 智能散热器的主控电路设计 2
1. STC89C51单片机简介 2
2. 最小系统电路设计 2
（二） 风机驱动电路设计 3
（三） 温度检测电路设计 3
1. DS18B20温度传感器简介 3
2. 温度传感器电路设计 3
（四） 显示电路设计 4
1. LCD1602液晶屏简介 4
2. 显示电路设计 4
（五） 遥控电路设计 5
1. 红外遥控发射与接收模块简介 5
2. 红外接收电路设计 5
（六） 按键电路设计 5
四、 系统软件设计 6
（一） 智能散热器的主程序设计 6
（二） 液晶显示子程序设计 7
（三） 温度检测子程序设计 7
五、 仿真调试 8
六、 实物安装与调试 9
总结与展望 10
参考文献 11
致 谢 12
附录一 原理图 13
附录二 PCB图 14
附录三 元件列表 15
附录四 源代码 15
引言
CPU散热器的发展背景与研究现状
随着智能产品的普及，CPU应用越来越广泛，其散热器系统的需求也越来越高，但使用中因为环境温度、产品性能和质量等众多因素影响有时会使得智能产品的CPU内部散热出现问题，初期会使产品温度升高、使用寿命简短，严重情况会使智能设备无法正常工作，甚至烧毁。在内部散热不明显的情况下，就 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
需要功能更加完善的CPU散热系统，这时就需要外置散热功能的散热系统加强散热功能，但是现在已有的外置散热器系统却无法进行数据的交换从而控制其散热功能，只能在单一功率下实现散热，这样有时无法及时高效的解决CPU散热问题。在此背景下提出了本课题基于单片机的外置CPU散热系统的设计，可以根据温度监测情况实时进行温度调节。
主要设计内容
论文的第一章阐述CPU散热器控制系统发展背景和研究现状。
论文的第二章对散热器的系统硬件中将要选用的主要元器件进行简要阐述，并且交代了其在系统中所起到的作用。
论文的第三章实现了对CPU散热器系统的硬件电路系统设计，有STC89C51最小系统电路、LCD1602液晶屏电路、DS18B20温度传感器电路和HX1838红外一体接收头电路等电路。
论文的第四章完成了对散热器控制系统的软件程序配置，首先表述了主程序的工作流程，接下来对各个子程序的工作过程进行阐述。
论文的第五章通过仿真和实物测试完成了对散热器系统的软硬件配置的合理性验证。
智能CPU散热器的方案设计
图1散热器系统框图，STC89C51芯片来作为控制器，通过它将不断把控制信号通过输入输出管脚输出到LCD1602、DS18B20和红外遥控发射与接收模块等器件中，并将采集到数据进行分析计算，系统主要由按键电路、温度检测电路、红外遥控电路、显示电路和风扇驱动电路组成，其中显示电路用于实时显示系统运行参数，红外遥控模块用于发出风扇档位指令，从而通过单片机驱动风扇进行运转；温度检测电路则用来检测并反馈产品温度信息。
图1 散热器结构图
系统硬件设计
智能散热器的主控电路设计
STC89C51单片机简介
散热器控制系统核心控制器件采用STC89C51，外观如图2所示，工作时钟频率为12MHz。STC89C51在功耗方面属于单片机市场上较低功耗的一类，采用+5V的直流电压进行供电。STC89C51在内部配置方面较为简单，仅有4k字节容量大小的FLASH和128字节的RAM。
图2 单片机芯片
最小系统电路设计
STC89C51最小系统中的时钟电路即图3，主要用来向系统提供12M的时钟信号，把两片电容依次相连到晶振的两个引脚后，通过微处理器芯片里面振荡器的工作，时钟电路将向单片机提供12MHz频率的时钟信号。
图3 时钟电路
STC89C51最小系统中的复位电路主要用于向系统提供高电平复位信号，它由一个10uF的电解电容、一个10K电阻和一个复位按键组成，原理如图 4所示，在上电瞬间，9号引脚为高电平，实现系统复位，经由10K电阻构成回路对电解电容充电，充电完毕，处理器芯片的9号引脚RST为低电平，而当按键被按下之后，9号管脚立即由低电平跳到高电平，整个系统将被复位，重新开始工作。
图4 复位电路
风机驱动电路设计
图5为风机驱动电路设计，该电路主要通过MOSFET管来对P2.0管脚输出的PWM波进行功率放大，MOSFET的源极与电机相连，电容C1和C2用于消除供电电源的杂波干扰。
图5 电机工作电路
温度检测电路设计
DS18B20温度传感器简介
因为散热器系统的需要采集周围环境温度并将检测结果送入51单片机并进行转换，在设计中选用了DS18B20监测温度。图6中的器件即为DS18B20温度传感器，通过计数器对温度的信号减法计数，使内部温度寄存器的值进行累加进行数据读取。
图6 DS18B20实物图
温度传感器电路设计
为了实现散热器控制系统检测温度的功能，使用图7中的DS18B20传感器来实现这个功能，选用的DS18B20已经将供电引脚以及驱动管脚引出， DO管脚与51单片机的P2.1管脚直接相连，即可通过单总线进行DS18B20器件与单片机控制器之间的数据互换。
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