王晴晴 冯留阳 于晶

摘要：笔记本运行时温度过高对其寿命的影响是非常致命的，过高的温度甚至会导致主板、处理器烧坏。散热不好的笔记本，帮助其散热就显得非常重要。该智能温度控制的笔记本散热器，温度控制采用PID算法，根据设定的温度值与采集回来的温度值形成的偏差进行自适应控制，温度除采集CPU处外还采集多点温度起辅助作用，驱动采用双电机，可实现不统一转速的控制。

关键词：智能温度控制；笔记本；散热器；PID

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2018）07-0026-02

Absrtact： the impact of high temperature on the lifetime of notebook is very fatal， too high temperature can even lead to the burning of motherboard and processor. It is very important to help a notebook with poor heat dissipation. In the notebook radiator with intelligent temperature control， the temperature control adopts PID algorithm， according to the deviation between the set temperature value and the collected temperature value， the temperature is controlled adaptively. Besides collecting CPU， the temperature also collects multi-point temperature to play an auxiliary role. Double motor is used to drive， which can realize the control of non-uniform speed.

Key words： intelligent temperature control； notebook； radiator pid

1 引言

随着我国国民经济与生活水平的发展，对笔记本电脑散热器的需求量也日益增加，市场上普通的散热器就只能一个速度进行控制，不能够实现对风扇的智能控制，已经满足不了消费者的需求，而该课题所设计的散热器可以实现高效率的散热，采集温度的传感器以及散热装置安装在电脑的下方，能够实现较高效率的采集温度和降温。为了更好实现人机交互的功能，增加了显示模块和按键模块，用户可以通过按键的控制进行预定温度的设置，通过显示模块可以清楚的了解到此时笔记本的温度值、设定温度值以及电机工作状态等参数。

2 系统方案设计

本系统的温度检测传感器选用工业上常用的温度采集模块DS18B20，温度的控制系统采用最常用的STC89C52單片机最小系统。使用OLED显示屏作为人机交互的模块，采用灯光报警的方式友善的提醒用户笔记本此时的状态。该设计的主要优点在于通过多路温度采集与双风扇散热的控制，从而实现高效率、高速度的散热。主要的模块包括：多路温度采集模块、单片机控制模块、人机交互模块、按键控制模块、报警模块、风扇等。具体的系统框图如下图1所示。

2.1多路温度采集

由于笔记本的面积相对来说还是比较大的，那么仅仅是采集某一处的温度进行控制那显然控制的很不精确也不合理，所以该设计打破普通的温度控制式散热器，更改为通过采集五个位置的温度值进行控制，并且以处于CPU位置的温度值为主控温度值，其他四个点的温度值作为辅助控制温度值。

采用DS18B20传感器进行温度采集，DS18B20 为单线数字温度传感器，即“一线器件”，其具有独特的优点：采用单总线的接口方式与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS18B20 的双向通讯。单总线具有经济性好，抗干扰能力强，适合于恶劣环境的现场温度测量，使用方便等优点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。

2.2人机交互

使用OLED作为人机交互的主要原因是由于该设备可以进行中文文字的显示，那么利用该特点就可以设计出一个具有中文界面的显示装置，并且该模块的体积非常小，所以对于安装方面要求也不大。通过该模块可以清晰的了解笔记本的温度值，此时电机工作的状态以及用户设定的温度控制值等。

2.3灯光报警

采用灯光报警的方式是考虑到用户的体验，采用呼吸灯的方式进行报警，既能起到报警的效果又能让人更加容易接受，该灯光报警亦能手动关掉，这也是该设计人性化的一点设计，增加该设计的可用性。

2.4按键控制

使用按键控制的主要原因还是想要通过按键可以更好的实现控速和人性化设计，通过按键可以设定报警的最高温度值以及想要降到的温度值即预定温度值。

2.5散热设备的控制

散热设备采用常用的直流散热风扇，主要还是控制直流电机，对于直流电机的控制我们通过PWM输出到驱动接着驱动电机。采用PWM控制电机可以更好的实现电机的不同速度的运行进而实现更加智能化的控制。

3 硬件电路设计

3.1多路温度采集并联式

多路温度采集通过并联DS18B20进行采集，所有DS18B20并联后其数据线连接到处理器的一个端口线上，显著特点是只占用单片机的一个端口。每个DS18B20内部均有一个唯一的64位序列号，在工作之前先将主系统与DS18B20逐个连接，分别读出序列号并存储在单片机中。这样就能通过读取相应位置DS18B20的序列号就能够读取其温度。

3.2按键控制电路

按键控制电路的设计是利用单片机的外部中断0端口对该IO口的下降沿进行读数，通过判断按键按下的次数来选择读取显示规定情况下的温度值，按键的一端接上拉电阻并且和单片机的P32连接，另一端直接和地连接，能够有效的减少误操作等问题。

3.3电机驱动电路

为了能够实现快速以局部降温，该设计采用H桥式双电机控制，可以两电机不统一转速，实现局部高温快速降温的同时还能节约能源。

4 算法实现

采用间隔时间内采集五路的温度值，通过加权算法算出现在求出温度值，根据一秒内温度变化的趋势反馈给控制设备，控制设备根据反馈的信号在进行方案判决。在电机控制方面采用PID控制，根据采集回来的温度值多電机进行控制。根据设计的具体情况该设计采用增量式PID算法，增量式PID控制将当前时刻的控制量和上一时刻的控制量做差，以差值为新的控制量，是一种递推式的算法。根据前面加权算法求出的温度的测量值与设定温度的测量值形成偏差，然后根据增量式PID的算法求出前一时刻的偏差，进而输出控制电机的值，进而电机带动风扇实现降热的效果，使用PID进行电机的控制主要是利用其能够快速达到降温效果。程序流程图如图2所示。

5 结论

该设计的主要是人机交互方面可以实现按键设置OLED显示，在控制部分实现温度的多点采集，双电机控制和PID算法，可同一控制也可独立控制。各个模块之间能够较容易的实现，各个算法也是比较成熟的算法，能够满足该设计的要求。

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