CPU智能散熱系統(tǒng)報(bào)告

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1、蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)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(xué)院（部） 電子信息工程學(xué)院班 級 1212 電子信息工程2班_姓 名_學(xué)院（部）負(fù)責(zé)人鄧建平_系 主 任 陳偉元_指導(dǎo)教師 宋秦中_學(xué)院（部）負(fù)責(zé)人：鄧建平蘇州市職業(yè)大學(xué)實(shí)訓(xùn)任務(wù)書課程名稱：虛擬儀器應(yīng)用實(shí)訓(xùn)起訖時(shí)間： 20142014 年 6 6 月 9 9 日至 20142014 年 6 6 月 1313 日學(xué)院（部）：電子信息工程學(xué)院班級： 1212 電子信息工程（2 2）班指導(dǎo)教師：宋秦中一、實(shí)訓(xùn)課題CPU智能散熱模擬系

2、統(tǒng)二、實(shí)訓(xùn)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(gòu)成。3.3. 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行文獻(xiàn)資料的檢索，根據(jù)給定課題進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)。4.4. 用 nextboardnextboard 實(shí)驗(yàn)平臺和給定實(shí)驗(yàn)?zāi)K、NINI PCI-6221PCI-6221 數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)搭建 一個(gè)溫度測控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)K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(xué)習(xí) 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(jìn)行調(diào)試。7.7. 對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，并記錄數(shù)據(jù)、圖形圖表，進(jìn)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(shè)計(jì)報(bào)告。三、實(shí)訓(xùn)工作量1 1、 指導(dǎo)教師講述課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求以及相關(guān)知識（2 2 學(xué)時(shí)）。2 2、查閱資料，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)（4 4 學(xué)時(shí)）。3 3、進(jìn)行系統(tǒng)硬件搭建（2 2 學(xué)時(shí)）。4 4、進(jìn)行測控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（6 6 學(xué)時(shí)）。5 5、進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)系統(tǒng)測試（4 4 學(xué)時(shí)）。& &進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（4 4 學(xué)時(shí)）。7 7、課程設(shè)計(jì)評價(jià)（2 2 學(xué)時(shí)）。四、實(shí)訓(xùn)說明書內(nèi)容課程設(shè)計(jì)說明書包括：1 1、封

4、面2 2、目錄3 3、摘要、關(guān)鍵詞4 4、正文（正文是整個(gè)說明書的核心，包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案、硬件構(gòu)成、軟件程序 框圖和人機(jī)界面等、系統(tǒng)測試、結(jié)論。要寫清楚自己設(shè)計(jì)的過程和系統(tǒng)完成的功能）學(xué)院（部）負(fù)責(zé)人：鄧建平5 5、總結(jié)評分標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)試題得分情況設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容清楚，格式正確（3030 分）軟件、硬件設(shè)計(jì)合理（2020 分）結(jié)果調(diào)試正確（2020 分）回答問題正確（2020）創(chuàng)造性設(shè)計(jì)（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(shè)備. 3第二章系統(tǒng)介紹. 42.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容 . 42.2 系統(tǒng)設(shè)

5、計(jì)目的. 42.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求. 4第三章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 53.1 前面板設(shè)計(jì). 53.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì). 63.2.1 交通燈模塊 . 63.2.2 熱電偶模塊. 63.2.3 電機(jī)控制電路. 6第四章程序框圖設(shè)計(jì) . 84.1 系統(tǒng)狀態(tài)圖. 84.2 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu). 8第五章調(diào)試測試. 135.1 任務(wù)分析. 135.2 實(shí)訓(xùn)電路圖 . 135.3 調(diào)試步驟. 135.4 調(diào)試結(jié)果. 14第六章總結(jié). 17參考文獻(xiàn). 18摘要本設(shè)計(jì)主要針對當(dāng)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(jī)”現(xiàn)象。本文在前人的基礎(chǔ)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(gòu)想。針對 CPUCPU 勺散熱特點(diǎn)，結(jié)合其散熱機(jī)理，設(shè)計(jì)了 CPUCPU 智能散熱模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù) CPCPU U工作條件要求，對 CPUCPU 進(jìn)行溫度測控，并對該智能散熱系統(tǒng)性能進(jìn)行了分析和結(jié)構(gòu) 優(yōu)化。利用 LabVIEWLabVIEW 軟件設(shè)計(jì)程序，使用熱電偶模塊測量當(dāng)前溫度；使用霍爾模塊的小電 機(jī)，模擬散熱風(fēng)扇；使用交通燈等模塊模擬 CPUCPU 高溫時(shí)的紅色指示燈點(diǎn)亮和溫度正常時(shí) 的綠色指示燈點(diǎn)亮。當(dāng) CPUCPU 溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速就越快，該設(shè)計(jì)為階梯型變化。關(guān)鍵字：CPU、

7、LabVIEW、溫度測控、指示燈、風(fēng)扇第一章緒論1.1 虛擬儀器的概念虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來，用戶可通過友好的圖形界面來操作這臺計(jì)算機(jī)，就像在操作自己定義、自己設(shè)計(jì)的一臺單個(gè)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(luò)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(jié)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(qiáng)大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)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(diǎn)就是圖形化的 編程環(huán)境。LabVIEWLabVIEW

8、 不但在設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)上也使用了圖形化的方式。1.2 虛擬儀器設(shè)備硬件平臺：計(jì)算機(jī)、nextboardnextboard 的實(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)一個(gè)“ CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”。2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gòu)成。3、 學(xué)習(xí)使用 nextboard 實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)搭建一個(gè)溫度測控系統(tǒng)。4、 學(xué)習(xí) 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(jìn)行調(diào)試。6、對該系統(tǒng)進(jìn)行測試，并記錄數(shù)據(jù)、圖形圖表，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理。7、按照規(guī)范的格式要求撰寫報(bào)告。2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)“ CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)功能如下：采集 CPU 溫度信號，與溫度上限值進(jìn)行比較，高于上限溫度啟動風(fēng)扇，給CPU 降溫；低于上限溫度，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動；風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動速度隨著溫度的升高而還快，風(fēng)扇速度與控制電壓關(guān)系如下：風(fēng)扇低速：0=6V 風(fēng)扇中

10、低速：0=7V 風(fēng)扇中速：0=8V 風(fēng)扇高速：O=10V風(fēng)扇啟動時(shí)，紅色指示燈亮；風(fēng)扇停止時(shí)，綠色指示燈亮；要求在運(yùn)行 VI 時(shí)，程序進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)單擊前面板上的“開始”按鈕，系統(tǒng)開始進(jìn)行溫度測控； 當(dāng)單擊前面板上的“停止”按鈕時(shí)，測控系統(tǒng)停止工作，將所有的硬件通道清零并釋放；當(dāng)有錯(cuò)誤 時(shí)停止運(yùn)行 VI ；在實(shí)現(xiàn)上述功能的同時(shí)，要在前面板上進(jìn)行溫度顯示，溫度變化趨勢圖顯示，高溫報(bào)警顯示，風(fēng)扇 轉(zhuǎn)動快慢顯示以及模擬風(fēng)扇運(yùn)行圖片顯示；第三章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 前面板設(shè)計(jì)在前面板要設(shè)計(jì)溫度測控的人機(jī)交互界面、進(jìn)行資源配置和參數(shù)設(shè)置以及系統(tǒng)簡介等內(nèi)容，因此應(yīng)使用 3 個(gè)選項(xiàng)的選項(xiàng)卡，把各分內(nèi)容分別放置在

11、不同的選項(xiàng)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(fēng)扇轉(zhuǎn)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(gè)狀態(tài)讀取的溫度值及判定結(jié)果，處理AO 和 DO 的端口刷新值，如圖 4-2-6 所示。當(dāng)主界面中點(diǎn)擊停止按鈕時(shí)，狀態(tài)機(jī)跳轉(zhuǎn)至結(jié)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(dāng)各個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K放置在n extboard的不同槽位時(shí)

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(gè)模塊功能是否正常。熱電偶測溫電路增益選擇 G=200 ;風(fēng)扇電機(jī)電路把電機(jī)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(wù)分析1、該任務(wù)中，使用熱電偶模塊測量當(dāng)前溫度；使用霍爾模塊的小電機(jī)，模擬散熱風(fēng)扇；使用交通等 模塊模擬CPU 高溫時(shí)的紅色指示燈點(diǎn)亮和溫度正常時(shí)的綠色指示燈點(diǎn)亮。因此，這個(gè)項(xiàng)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(jī)轉(zhuǎn)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(fēng)扇轉(zhuǎn)速越快，這個(gè)要求可以，可以設(shè)計(jì)為線性變化，也可以設(shè)計(jì)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(jī)控制電壓的關(guān)系重新設(shè)定即可。3、根據(jù)測控功能要求，使用編寫基于狀態(tài)機(jī)的測控程序，來實(shí)現(xiàn)溫度測量和控制功能。4、 該狀態(tài)機(jī)需要有 6 個(gè)狀態(tài)：空閑（默認(rèn)）、初始化、開始 DAQ、溫度采集、信號生成、停止 DAQ5、 選擇事件結(jié)構(gòu)”，在超時(shí)幀設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)測控功能；在開始幀來啟動測控過程；在停止幀實(shí)現(xiàn)停止 測控過程。5.2 實(shí)訓(xùn)電路圖/面包板搭建電路/ A0輸出電壓

14、控制電機(jī)轉(zhuǎn)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(gè)槽位，將它放置在上兩個(gè)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(yùn)行系統(tǒng)程序，點(diǎn)擊選項(xiàng)卡中的“開始”按鈕，觀察系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)象，點(diǎn)擊“停止”按鈕，最后 點(diǎn)擊“退出程序”按鈕。5.4 調(diào)試結(jié)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(jié)果Bl第六章總結(jié)短短的一周實(shí)訓(xùn)結(jié)束了， 在這短短的一周里，我們設(shè)計(jì)了 “CPU 智能散熱模擬系統(tǒng)”，利用 LabVIEW 軟件設(shè)計(jì)程序框圖和系統(tǒng)的人機(jī)交互界面， 使用熱電偶模塊測量當(dāng)前溫度； 使用霍爾模塊的小電機(jī) 來模擬散熱風(fēng)扇；使用交通燈等模塊模擬CPU 高溫時(shí)的紅色指示燈點(diǎn)亮和溫度正常時(shí)的綠色指示燈

16、點(diǎn)亮。當(dāng)系統(tǒng)檢測到的溫度越高，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速就越快，從而實(shí)現(xiàn)智能散熱的功能。在進(jìn)行系統(tǒng)程序框圖設(shè)計(jì)的時(shí)候，可能是因?yàn)閷υ撥浖幊痰氖炀毘潭冗€不夠。在調(diào)試的時(shí)候， 我遇到了一點(diǎn)小麻煩，當(dāng)我運(yùn)行程序后，點(diǎn)擊“開始”按鈕，然后點(diǎn)擊“停止”按鈕，最后點(diǎn)擊前 面板的上“退出程序”按鈕時(shí)，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(xì)看程序框圖仍然沒有能夠解決問題，最后請做好的同學(xué)進(jìn)行幫忙才解決了問題。硬件調(diào)試的時(shí)候，我把交通燈模塊，熱電偶模塊和霍爾模塊都安n extboard 的實(shí)驗(yàn)平臺上，并連接好電路，然后開始運(yùn)行系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所要求的功能。在實(shí)訓(xùn)的最后，老師對我們進(jìn)行了實(shí)訓(xùn)答辯。盡管設(shè)計(jì)的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了功能，但我并不很清楚系統(tǒng) 的每個(gè)細(xì)節(jié)的功能和原理，在進(jìn)行答辯時(shí)，我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握知識點(diǎn)的很多盲區(qū)?？偟膩碚f，在這次實(shí)訓(xùn)中，我收獲了很多，提高了對軟件編程和相關(guān)儀器設(shè)備的使用的能力。在 完成系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)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(xué)習(xí)與工作會有所 幫助。這次實(shí)訓(xùn)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(qiáng)了分析 問題和解決問題的能力。參考文獻(xiàn)(1 )虛擬儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程(8.5) 黃松嶺 吳靜，清華大學(xué)出版社， 2008(2)精通 LabVIEW 8.5王磊 陶梅，電子工業(yè)出版社，2007(3)