CPU智能散熱系統(tǒng)報告

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1、蘇州市職業(yè)大學實訓說明書名稱 CPUCPU 智能散熱模擬系統(tǒng)20142014 年 6 6 月 9 9 日至 20142014 年 6 6 月 1515 日共 1 1 周學院（部） 電子信息工程學院班 級 1212 電子信息工程2班_姓 名_學院（部）負責人鄧建平_系 主 任 陳偉元_指導教師 宋秦中_學院（部）負責人：鄧建平蘇州市職業(yè)大學實訓任務書課程名稱：虛擬儀器應用實訓起訖時間： 20142014 年 6 6 月 9 9 日至 20142014 年 6 6 月 1313 日學院（部）：電子信息工程學院班級： 1212 電子信息工程（2 2）班指導教師：宋秦中一、實訓課題CPU智能散熱模擬系

2、統(tǒng)二、實訓要求1.1. 了解常用溫度傳感器以及霍爾元件工作原理。2.2. 了解溫度測控系統(tǒng)構成。3.3. 根據(jù)設計任務進行文獻資料的檢索，根據(jù)給定課題進行總體方案設計。4.4. 用 nextboardnextboard 實驗平臺和給定實驗模塊、NINI PCI-6221PCI-6221 數(shù)據(jù)采集卡、計算機搭建 一個溫度測控系統(tǒng)。實驗模塊有：溫度傳感器模塊 nextsenseOlnextsenseOl、交通燈模塊 wire20wire20 和霍爾傳感器 模塊 nextsense05nextsense05。5.5. 學習 LabVIEWLabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集編程方式，并用 LabVIEWLa

3、bVIEW 軟件編寫溫度測控程序。6.6. 對溫度測控系統(tǒng)進行調(diào)試。7.7. 對該系統(tǒng)進行測試，并記錄數(shù)據(jù)、圖形圖表，進行數(shù)據(jù)分析處理。8.8. 按照規(guī)范的格式要求撰寫課程設計報告。三、實訓工作量1 1、 指導教師講述課程設計任務要求以及相關知識（2 2 學時）。2 2、查閱資料，進行總體方案設計（4 4 學時）。3 3、進行系統(tǒng)硬件搭建（2 2 學時）。4 4、進行測控系統(tǒng)軟件設計（6 6 學時）。5 5、進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)測試（4 4 學時）。& &進行數(shù)據(jù)處理、結果分析，撰寫課程設計報告（4 4 學時）。7 7、課程設計評價（2 2 學時）。四、實訓說明書內(nèi)容課程設計說明書包括：1 1、封

4、面2 2、目錄3 3、摘要、關鍵詞4 4、正文（正文是整個說明書的核心，包括系統(tǒng)設計的總體方案、硬件構成、軟件程序 框圖和人機界面等、系統(tǒng)測試、結論。要寫清楚自己設計的過程和系統(tǒng)完成的功能）學院（部）負責人：鄧建平5 5、總結評分標準本設計試題得分情況設計報告內(nèi)容清楚，格式正確（3030 分）軟件、硬件設計合理（2020 分）結果調(diào)試正確（2020 分）回答問題正確（2020）創(chuàng)造性設計（1010 分）總分（100100 分）評語：教師簽字：日期：目錄摘要. 2第一章緒論. 31.1 虛擬儀器的概念 . 31.2 虛擬儀器設備. 3第二章系統(tǒng)介紹. 42.1 系統(tǒng)設計內(nèi)容 . 42.2 系統(tǒng)設

5、計目的. 42.3 系統(tǒng)設計要求. 4第三章 系統(tǒng)設計 . 53.1 前面板設計. 53.2 系統(tǒng)模塊設計. 63.2.1 交通燈模塊 . 63.2.2 熱電偶模塊. 63.2.3 電機控制電路. 6第四章程序框圖設計 . 84.1 系統(tǒng)狀態(tài)圖. 84.2 系統(tǒng)整體結構. 8第五章調(diào)試測試. 135.1 任務分析. 135.2 實訓電路圖 . 135.3 調(diào)試步驟. 135.4 調(diào)試結果. 14第六章總結. 17參考文獻. 18摘要本設計主要針對當前 CPUCPU 勺過熱問題非常突出的現(xiàn)象，CPUCPU 在使用率持續(xù)超過 70%70% 的情況下，會頻繁的出現(xiàn)“死機”現(xiàn)象。本文在前人的基礎上，針

6、對現(xiàn)今CPUCPU 集成度越來越高，熱流密度日益增加的發(fā)展趨勢，提出了 CPUCPU 智能散熱模擬系統(tǒng)的構想。針對 CPUCPU 勺散熱特點，結合其散熱機理，設計了 CPUCPU 智能散熱模擬系統(tǒng)結構，根據(jù) CPCPU U工作條件要求，對 CPUCPU 進行溫度測控，并對該智能散熱系統(tǒng)性能進行了分析和結構 優(yōu)化。利用 LabVIEWLabVIEW 軟件設計程序，使用熱電偶模塊測量當前溫度；使用霍爾模塊的小電 機，模擬散熱風扇；使用交通燈等模塊模擬 CPUCPU 高溫時的紅色指示燈點亮和溫度正常時 的綠色指示燈點亮。當 CPUCPU 溫度越高，風扇轉速就越快，該設計為階梯型變化。關鍵字：CPU、

7、LabVIEW、溫度測控、指示燈、風扇第一章緒論1.1 虛擬儀器的概念虛擬儀器是指通過應用程序將通用計算機與功能化硬件結合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計算機，就像在操作自己定義、自己設計的一臺單個儀器一樣， 從而完成對被測試量的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。與傳統(tǒng)儀器一樣，如果 忽略它的跨網(wǎng)絡的位置透明性，它同樣劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結果、三 大功能模塊。LabVIEVLabVIEV 是美國國家儀器公司創(chuàng)立的一種功能強大而又靈活的儀器和分析軟件應用 開發(fā)工具，它是一種編程語言，與其他常見的編程語言相比，最大的特點就是圖形化的 編程環(huán)境。LabVIEWLabVIEW

8、 不但在設計程序前界面的部分使用了圖形化的方式，在程序代碼的 編寫和功能實現(xiàn)上也使用了圖形化的方式。1.2 虛擬儀器設備硬件平臺：計算機、nextboardnextboard 的實驗平臺、NINI PCI_6221PCI_6221 數(shù)據(jù)采集卡、熱電偶模 塊、霍爾傳感器模塊、交通燈模塊；軟件平臺：LabVIEWLabVIEW第二章系統(tǒng)介紹2.1 系統(tǒng)設計內(nèi)容設計一個“ CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”。2.2 系統(tǒng)設計目的1、了解常用溫度傳感器以及霍爾元件工作原理。2、了解溫度測控系統(tǒng)構成。3、 學習使用 nextboard 實驗平臺和溫度傳感器模塊next sense01、霍爾傳感器模塊 next

9、sense05、wire20 交通燈模塊以及 NI PCI-6221 數(shù)據(jù)采集卡、計算機搭建一個溫度測控系統(tǒng)。4、 學習 LabVIEW 中的數(shù)據(jù)采集編程方式，并用LabVIEW 軟件編寫溫度測控程序。5、對溫度測控系統(tǒng)進行調(diào)試。6、對該系統(tǒng)進行測試，并記錄數(shù)據(jù)、圖形圖表，進行數(shù)據(jù)分析處理。7、按照規(guī)范的格式要求撰寫報告。2.3 系統(tǒng)設計要求設計一個“ CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”，實現(xiàn)功能如下：采集 CPU 溫度信號，與溫度上限值進行比較，高于上限溫度啟動風扇，給CPU 降溫；低于上限溫度，風扇停止轉動；風扇的轉動速度隨著溫度的升高而還快，風扇速度與控制電壓關系如下：風扇低速：0=6V 風扇中

10、低速：0=7V 風扇中速：0=8V 風扇高速：O=10V風扇啟動時，紅色指示燈亮；風扇停止時，綠色指示燈亮；要求在運行 VI 時，程序進入等待狀態(tài)，當單擊前面板上的“開始”按鈕，系統(tǒng)開始進行溫度測控； 當單擊前面板上的“停止”按鈕時，測控系統(tǒng)停止工作，將所有的硬件通道清零并釋放；當有錯誤 時停止運行 VI ；在實現(xiàn)上述功能的同時，要在前面板上進行溫度顯示，溫度變化趨勢圖顯示，高溫報警顯示，風扇 轉動快慢顯示以及模擬風扇運行圖片顯示；第三章系統(tǒng)設計3.1 前面板設計在前面板要設計溫度測控的人機交互界面、進行資源配置和參數(shù)設置以及系統(tǒng)簡介等內(nèi)容，因此應使用 3 個選項的選項卡，把各分內(nèi)容分別放置在

11、不同的選項中。1、系統(tǒng)概述2、配置信息FpxD”辭cr ti/li nE. th-FL/pciri2/liMftPPw*-i/pprtEl in盤.D *d Forr-L/lLM-L.D9控制電壓(V)67810風扇轉速低速中低速中速高速;Uh*朋電 ttJD3fcrni3EH百:m.-ax+H L MH1圖 4-2-4 溫度采集根據(jù)前一個狀態(tài)讀取的溫度值及判定結果，處理AO 和 DO 的端口刷新值，如圖 4-2-6 所示。當主界面中點擊停止按鈕時，狀態(tài)機跳轉至結束采集的狀態(tài)。將所有的硬件通道清零并釋放，如圖4-2-7 所示。4.3 硬件布置當各個實驗模塊放置在n extboard的不同槽位時

12、，硬件資源不同把交通燈模塊放置在數(shù)字 1 槽位，其它模塊相鄰放置。然后使用n extpad 檢測各個模塊功能是否正常。熱電偶測溫電路增益選擇 G=200 ;風扇電機電路把電機電壓控制端接到數(shù)據(jù)采集卡的Ao0 端。硬件布置圖圖 4-2-64-2-6 生成信號圖 4-2-74-2-7 停止 DAQDAQmrtwire勿hniiini I硬件接線圖第五章調(diào)試測試5.1 任務分析1、該任務中，使用熱電偶模塊測量當前溫度；使用霍爾模塊的小電機，模擬散熱風扇；使用交通等 模塊模擬CPU 高溫時的紅色指示燈點亮和溫度正常時的綠色指示燈點亮。因此，這個項目中要用到 模擬信號采集來讀取被測溫度；用模擬信號生成，

13、輸出控制電壓來控制電機轉數(shù)；用數(shù)字信號生成， 輸出邏輯量來控制交通燈模塊上的小燈的量、滅。2、 溫度越高，風扇轉速越快，這個要求可以，可以設計為線性變化，也可以設計為階梯變化，推薦 使用的是后者。若想使用線性的，可自行調(diào)整算法，將溫度值和電機控制電壓的關系重新設定即可。3、根據(jù)測控功能要求，使用編寫基于狀態(tài)機的測控程序，來實現(xiàn)溫度測量和控制功能。4、 該狀態(tài)機需要有 6 個狀態(tài)：空閑（默認）、初始化、開始 DAQ、溫度采集、信號生成、停止 DAQ5、 選擇事件結構”，在超時幀設計實現(xiàn)測控功能；在開始幀來啟動測控過程；在停止幀實現(xiàn)停止 測控過程。5.2 實訓電路圖/面包板搭建電路/ A0輸出電壓

14、控制電機轉速/ +12V供電5.3 調(diào)試步驟1、將交通燈的模塊放在數(shù)字信號的槽位上，將熱電偶模塊放在模擬信號的槽位上，霍爾模塊占用兩 個槽位，將它放置在上兩個模塊的下面。2、 按照上述電路圖連接系統(tǒng)電路；其中熱電偶測溫電路，增益選擇200。3、運行系統(tǒng)程序，點擊選項卡中的“開始”按鈕，觀察系統(tǒng)實現(xiàn)的現(xiàn)象，點擊“停止”按鈕，最后 點擊“退出程序”按鈕。5.4 調(diào)試結果.Z Xg tHfrfc -.n*丿l I* o to車.0 nQ) )uia) )g 刨mw卜衿JlYEKiRh怡匚區(qū)區(qū)jwaNIC)sat) .2 u 26W SCT(JIwain VHiij nrva：i工Hqi眄如 叭如馬畫

15、irfiilTJBWB 秤 W |訂言冷|g甲，m_ _ ;-;-= = = = = = =_*=_*= = = =”g g 一-.-:-* =. - - - - - - - - SC-UM;:SC-UM;:聲北笙ri!Eh:z:s孕IE - k.CiVM-1EA 卿III如0 *5-4 調(diào)試結果Bl第六章總結短短的一周實訓結束了， 在這短短的一周里，我們設計了 “CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”，利用 LabVIEW 軟件設計程序框圖和系統(tǒng)的人機交互界面， 使用熱電偶模塊測量當前溫度； 使用霍爾模塊的小電機 來模擬散熱風扇；使用交通燈等模塊模擬CPU 高溫時的紅色指示燈點亮和溫度正常時的綠色指示燈

16、點亮。當系統(tǒng)檢測到的溫度越高，風扇轉速就越快，從而實現(xiàn)智能散熱的功能。在進行系統(tǒng)程序框圖設計的時候，可能是因為對該軟件編程的熟練程度還不夠。在調(diào)試的時候， 我遇到了一點小麻煩，當我運行程序后，點擊“開始”按鈕，然后點擊“停止”按鈕，最后點擊前 面板的上“退出程序”按鈕時，并沒有產(chǎn)生退出程序的想象，于是我就開始分析問題的現(xiàn)象，再仔 細看程序框圖仍然沒有能夠解決問題，最后請做好的同學進行幫忙才解決了問題。硬件調(diào)試的時候，我把交通燈模塊，熱電偶模塊和霍爾模塊都安n extboard 的實驗平臺上，并連接好電路，然后開始運行系統(tǒng)程序，實現(xiàn)了系統(tǒng)所要求的功能。在實訓的最后，老師對我們進行了實訓答辯。盡管設計的系統(tǒng)實現(xiàn)了功能，但我并不很清楚系統(tǒng) 的每個細節(jié)的功能和原理，在進行答辯時，我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握知識點的很多盲區(qū)?？偟膩碚f，在這次實訓中，我收獲了很多，提高了對軟件編程和相關儀器設備的使用的能力。在 完成系統(tǒng)程序設計的過程中，我懂得了很多新的知識，這些新的知識對我日后的學習與工作會有所 幫助。這次實訓也使我把虛擬儀器的知識掌握得更加牢固，提高了自己的調(diào)試能力，也增強了分析 問題和解決問題的能力。參考文獻(1 )虛擬儀器設計基礎教程(8.5) 黃松嶺 吳靜，清華大學出版社， 2008(2)精通 LabVIEW 8.5王磊 陶梅，電子工業(yè)出版社，2007(3)