CPU智能散热仿真系统设计

成绩评定表

课程设计任务书

目录

1 目的及基本要求 (1)

2 CPU智能散热仿真系统设计原理 (1)

2.1 CPU智能散热仿真系统设计原理................................................. 错误！未定义书签。

2.2 流程图 (2)

2.3设计步骤 (3)

3 CPU智能散热系统设计和仿真 (3)

3.1 总体程序设计 (3)

3.2 各功能模块详细设计 (6)

4 结果及性能分析 (9)

4.1 运行结果 (9)

4.2 性能分析 (11)

参考文献 (12)

1 目的及基本要求

熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具,实现CPU智能散热仿真系统的设计。

基本要求: 设计一个“CPU智能散热仿真系统”，实现功能如下：

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，风扇停止转动；

2.风扇的转动速度随着温度的升高而加快，风扇速度与控制电压关系如下：风扇低速：O=6V；风扇中低速：O=7V；风扇中速：O=8V；风扇高速：O=10V；

3.风扇启动时，红色指示灯亮；风扇停止时，绿色指示灯亮；

4.要求在运行VI时，程序进入等待状态，当单击前面板上的“开始”按钮，系统开始进行温度测控；当单击前面板上的“停止”按钮时，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，要在前面板上进行温度显示，温度变化趋势图显示，高温报警显示，风扇转动快慢显示以及模拟风扇运行图片显示；

2.CPU智能散热仿真系统原理

2.1 CPU智能散热仿真系统原理

针对CPU的散热特点，结合其散热机理，设计CPU智能散热仿真系统结构，根据CPU工作条件要求，对CPU进行温度测控，并对该智能散热系统性能进行了分析和结构优化。

利用LabVIEW软件设计程序，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。当CPU温度越高，风扇转速就越快，该设计为阶梯型变化。

2.2 流程图

本系统的状态图如图1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。

图1 流程图

2.3设计步骤

（1）CPU智能散热仿真总体程序设计；

（2）交通灯模块的设计：检测LED灯是否正常工作；

（3）热电偶模块的设计：将测得的电压信号的电压值转换为温度值；

（4）电机控制电路模块的设计：完成程序控制电机转速。

3 CPU智能散热系统设计和仿真

CPU智能散热仿真系统的设计包括总体程序设计和子程序的设计两大部分，而子程序的设计又包括交通灯模块、热电偶模块和电机控制电路模块三部分，几部分结合起来实现整个CPU智能散热仿真系统的功能。

3.1 总体程序设计

（1）主程序前面板

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。

图2 系统概述

图3配置信息

图4温度监控页面

（2）主程序后面板程序

图4 双边带调制系统后面板

图5 CPU智能散热仿真系统后面板程序

3.2 各功能模块详细设计

（1）交通灯模块

选择交通灯实验模块，并将该模块安置在对应的交通灯实验模块平台槽位上数字信号槽位，然后使用Nextpad检测模块是否正常使用交通灯实验模块的LED 灯是否工作正常。

（2）热电偶模块

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VI中判定温度是否超过临界值，是否启动风扇是否有警报灯。

图6 热电偶模块前面板

图7 热电偶模块后面板

（3）电机控制电路模块

由于霍尔传感器实验模块上使用的电机功率相对较大，无法直接使用数采卡的AO通道驱动，故需要在面包板上搭建外接电路来完成程序控制电机转速的要求。可以在MAX中，切换至模拟输出，手动调节AO输出值，查看电机电压变化，AO输出值可控制在5-10V之间。电机的两个接线口一个与+12V连接，一个与三极管集电极相连接，电机下方的电压输出端口Vout连接一个AI端口，GND连接差分方式的负端。实验硬件模块的开关型霍尔输出端口是直接路由至数据采集板卡的计数器的，故若要使用AI采集当前转速的信号，需要将开关型霍尔的输出端口和AI端口相连接。

图8 电机控制电路模块后面板

4 结果及性能分析

4.1 运行结果

不同参数下的运行结果如图9-12。

图9 CPU智能散热仿真系统运行结果一

图10 CPU智能散热仿真系统运行结果二

图11 CPU智能散热仿真系统运行结果三图12 CPU智能散热仿真系统运行结果四

4.2 性能分析

1、该任务中，使用热电偶模块测量当前温度，小电机，模拟散热风扇；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电机转数；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、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，温度越高，风扇转速越快；低于上限温度，风扇停止转动。对上述

结果进行如下分析：

1)如图结果一，设置温度上限值为 10℃，阶梯度为3℃，采集到的CPU 温度为33.1℃，高于上限温度，启动风扇高速档，红色指示灯亮。

2)如图结果二，设置温度上限值为 16℃，阶梯度为3℃，采集到的CPU

温度为33.1℃，高于上限温度，启动风扇中速档，红色指示灯亮。

3)如图结果三，设置温度上限值为 29℃，阶梯度为3℃，采集到的CPU

温度为33.2℃，高于上限温度，启动风扇低速档，黄色指示灯亮。

4)如图结果四，设置温度上限值为 34℃，阶梯度为3℃，采集到的CPU

温度为32.9℃，低于上限温度，风扇停止转动，绿色指示灯亮。

参考文献

[1] 精通LabVIEW 8.5 王磊陶梅，电子工业出版社，2007

[2] 虚拟仪器设计基础教程(8.5) 黄松岭吴静，清华大学出版社，2008

[3] labview印刷电路板设计教程肖玲妮编著.清华大学出版社.2003.08

[4] labview完全自学手册龙马工作室编著.人民邮电出版社.2005.10

[5] labview 高级应用赵品编著.人民邮电出版社.2000.11