CPU智能散热系统

1、一、实习（实训）目的和要求1.了解常用温度传感器以及霍尔原件工作原理。2.了解温度测控系统构成。3.学习next board实验平台和温度传感器模块 next sense01、 霍尔传感器模块 sense05、wire20 交通灯模块以及NI PCI-6221 数据采集卡、计算机搭建一个温度测控系统。4.学习Lab VIEW 中的数据采集编程方式，并用Lab VIEW 软件编写温度测控程序。5.对温度测控系统进行调试。6.对该系统进行测试，并记录数据、图形图表，进行分析处理。7.按照规范的格式要求撰写报告。要求：设计一个模拟CPU 智能散热系统，实现如下功能：(1).采集CPU 温度信号，与温

2、度上限值进行比较，高于上限温度启动风扇，给CPU 降温；低于上限温度，风扇停止运转。(2).扇页的转动数度随温度升高而加快，风扇速度与控制电压关系如下：风扇低速：AO=6V，风扇中低速：AO=7V，风扇中速：AO=8V，风扇高速：AO=10V(3).当风扇启动时，红色指示灯点亮，风扇停止时，绿色指示灯点亮。(4).要求在运行VI时，程序进入等待状态，当点击前面板上的“开始”按钮，测控系统开始工作，当点击前面板上的“停止”按钮，测控系统停止工作，将所有的硬件通道清零并释放；当有错误是停止运行VI。(5).在实现上述功能的同时，还要在前面板上进行实时温度显示、温度变化趋势图显示、高温报警指示、风扇

3、转数快慢显示以及模拟风扇运行图片显示等。二、实习（实训）内容1.内容：设计“CPU智能散热系统”2.任务分析：(1). 该任务中，使用热电偶模块测量当前温度；使用霍尔模块散热风扇；使用交通等模块模拟CPU高温时的红色指示灯点亮和温度正常时的绿色指示灯点亮。因此，这个项目中要用到模拟信号采集来读取被测温度；用模拟信号生成，输出控制电压来控制点击转数；用数字信号生成，输出逻辑量来控制交通模块上的小灯亮、灭。(2).温度越高，风扇转速越快，这个要求可以设计为线性变化，也可以设计为阶梯变化，推荐使用后者。若想使用线性的，可自行调整算法，将温度值和电机控制电压的关系重新设定即可。(3).根据测控功能要求

4、，使用编写基于状态机的测控程序，来实现温度测量和控制功能。该状态机需要6个状态：空闲（默认）、初始化、开始DAQ、温度采集、信号生成、停止DAQ。(4).根据任务要求4，应选择“事件结构”，在超时 帧设计实现测控功能；在开始帧来启动测控过程；在停止帧实现停止测控过程。三、实习（实训）方式 集中 分散 校内 校外四、实习（实训）具体安排1 指导老师讲述课程设计任务的要求及相关知识（2学时）2 查阅资料，进行总体方案设计（4学时）3 进行系统硬件搭建（2学时）4 进行测控系统软件设计（6学时）5 进行系统联调系统测试（4学时）6 进行数据处理，结果分析，撰写课程设计报告（4学时）7 课程设计评价（

5、2学时）五、实习（实训）报告内容课程设计说明书包括：1 封面2 目录3 摘要，关键词4 正文（正文是整个说明书的核心，包括系统设计的总体方案，硬件构成，软件程序框图和人机界面等，系统测试，结论。5 总结目录第一章概述71.1内容71.2课题要求.7.1.3任务分析71.4课程设计器材8第二章系统前面板设计92.1 前面板设计.9第三章 系统功能实现.103.1 系统流状态图.103.2 系统架构. .10第四章 运行调试、测试. .154.1 运行结果. .154.2 连接电路.15第五章 总结.16 第一章 概述1.1内容：设计“CPU智能散热模拟系统”1.2课题要求：设计一个模拟CPU智能

6、散热系统，实现如下功能：1.采集CPU温度信号，与温度上限值进行比较，高于上限温度启动风扇，给CPU降温；低于上限温度，风扇停止运转。2.扇叶的转动速度随温度升高而加快，风扇速度与控制电压关系如下：风扇低速：AO=6V，风扇中低速：AO=7V，风扇中速：AO=8V,风扇高速：AO=10V3.当风扇启动时，红色指示灯点亮，风扇停止时，绿色指示灯点亮。4.要求在运行VI是，程序进入等待状态，当点击前面板上的“开始”按钮，系统开始进行温度测控；当点击前面板上的“停止”按钮，测控系统停止工作，将所有的硬件通道清零并释放；当有错误时停止运行VI。5.在实现上述功能的同时，还要在前面板上进行实时温度显示、

7、温度变化趋势图显示、高温报警指示、风扇转速快慢显示以及模拟风扇运行图片显示等。1.3任务分析：1.该任务中，使用热电偶模块测量当前温度;使用霍尔模块的小电机，模拟散热风扇；使用交通灯模块模拟CPU高温时的红色指示灯点亮和温度正常是时的绿色指示灯点亮。因此，这个项目中要用到模拟信号采集来读取被测温度；用模拟信号生成，输出控制电压来控制电机转速；用数字信号生成，输出逻辑量来控制交通灯模块上的小灯的亮、灭。2.温度越高，风扇转速越快，这个要求可以设计为线性变化，也可以设计为阶梯变化，推荐使用的是后者。若想使用线性的，可自行调整算法，将温度值和电机控制电压的关系重新设定即可。3.根据测控功能要求，使用

8、编写基于状态机的测控程序，来实现温度测量和控制功能。该状态机需要6个状态：空闲（默认）、初始化、开始DAQ、温度采集、信号生成、停止DAQ。4.根据任务要求4，应选择“事件结构”，在超时帧设计实现测控功能；在开始帧来启动成功过程；在停止帧实现停止测控过程。1.4课程设计器材硬件：计算机、nextboard实验平台、NI PIC-6221数据采集卡、nextsense_01(热电偶模块)sense05霍尔传感器模块、wire20交通灯模块。软件平台：LabVIEW（2011及以上版本） 第二章 系统前面板设计21前面板设计在前面板要设计温度测控的人机交互界面、进行资源配置和参数设置以及系统简介等

9、内容，因此应使用3个选项的选项卡，把各分内容分别放置在不同的选项中，如图1所示。前面板第三章 系统功能实现3.1系统流状态图本系统的状态图如图所示，主要需要完成的任务是实时测量温度，判定是否超过临界值，判定是否需要启动散热风扇及警报灯。所以测量温度及做数据分析，是一直在不停循环跳转的几个状态，故很自然想到使用状态机这样的结构。选择状态机的基本条件：多个状态跳转、某些状态可复用、随时响应界面按键操作。3.2 系统架构：整个架构使用单循环，while循环、事件循环、状态机。该结构中使用到几个细节：Ø 使用事件结构，利用超时帧及状态机，完成各种状态的跳转。超时帧的输入端口设置为20ms，如

10、图3所示。20mS内前面板无任何事件发生，跳转帧的输入端口设置为20ms，跳转至整个事件结构超时帧，执行其中状态机的某个条件结构帧。图中给出了超时帧的2个 状态该帧共有6个状态，后面分别叙述。事件结构还有” start和stop”幁，用来启停过程，如图所示。图3 超时帧的空闲、初始化界面图4 起/停帧Ø 移位寄存器，位于循环外框上，可以用来传递状态机的跳转状态，也可以用来传递程序运行过程中所需要传递到下一次循环的各种数值。Ø 使用属性节点，配置前面板各个控件的属性，如是否可见，是否禁用（且变灰值），是否闪烁等。在各个幁中，根据界面设定细节 ，灵活使用属性节点。(3)数据采集

11、在状态机中的使用方式：Ø 开始采集，使用AI采集温度信号，AO控制电机转动，DO通道控制交通灯模块的LED。在开始DAQ分支分别配置三路通道的初始化信息，如图所示。 开始DAQ状态 温度数据采集转换Ø 读取温度信息并分析温度，AI通道测得的电压信号，将电压值转换为温度值。在子中判断温度是否超过临界值，是否启动风扇，是否有警报灯。温度采集分支如图所示，子如图所示。在子中，设置首次高温报警时，风扇控制电压为，其他情况按照温度不同，输出控制电压，见表。表控制电压与温度对应表图7 温度采集子VIØ 刷新通道和通道电压值。根据前一个状态读取的温度值及判断结果，处理和DO的端

12、口刷新值，如图8所示。Ø 当主界面中点击停止按钮时，状态机跳转至结束采集的状态。将所有的硬件通道清零并释放，如图9所示。图8 生成信号 图9 停止DAQ 3、硬件搭建（1）当各个实验模块放置在next board的不同槽位时，硬件资源不同，推荐如图10形式的布置，把交通灯模块放置在数字1槽位，其他模块相邻放置。然后使用next pad检测各个模块功能是否正常。（2）热电偶测温电路参考” 第2章温度预警系统”，增益选择G=200；风扇电机电路参考” 第5章电动自行车模拟系统“，把电机电压控制端接到数据采集卡的AO0端，电机驱动电路如图10所示。第四章 运行调试、测试4.1 运行结果4.2 连接电路 第五章 总结这次的实训老师改变了以往的个人做个人的实训模式，让同学们分组完成。若在实训中遇到问题可以进行小组讨论并寻求解决问题的办法。这样不仅可以锻炼我们的团队精神而且还让我们有了积极动脑的机会，让我们可以在此实训中能够真正的学到东西，也让我们产生了浓厚的兴趣。在这次的实训中，我们小组对一些测试硬件、软件及其使用有了更深刻的了解。譬如：在电桥实验中，我知道应变片是怎么样的，面板是怎么接电桥的；在回转机构及悬臂梁实验中，怎样 通过放大、接 口电 路进行微机分析，滤波、窗 函 数的选择，及怎样使用LabView采样和分析。做这次的智能散热系统实验，我