摘 要： 为了克服底座风扇式散热器一旦开启便一直匀速运行，而无法自动调节转速的缺点，设计一款智能温控散热器。该散热器由温度采集、电机驱动、显示等模块组成。系统根据实时采集到的温度，通过控制器自带的脉宽调制（PWM）寄存器，使得风扇的速度跟随被控电机的速度而发生改变，从而达到智能温控散热的目的。
关键词： 笔记本电脑； STC12C2052； 智能温控； 散热器
笔记本电脑自诞生起，散热问题就随之而来，如何将笔记本电脑在工作时产生的热量快速有效地散发出去，保证其正常工作，是笔记本散热器设计研究要解决的核心问题。目前，外接型的底座风扇式散热器是市场上较流行的一种散热器[1]，然而该散热器处于工作状态时，散热风扇就一直保持在较高的转速下运行，不能随笔记本电脑工作温度的改变进行风扇转速的自动调节，这样就造成了能源的浪费。为了解决这个问题，本文设计了一种基于单片机的智能温控散热器，它可以根据温度变化，实现散热器转速档位的自动调节，从而达到节能散热的双重效果。
1 系统设计原理
本文中设计的散热器系统以单片机作为控制器，通过温度传感器实时测量笔记本电脑出风口的温度，并送由单片机读取，单片机根据测得温度值所属温度区间来调节电机的转动速度，每一温度区间对应一种特定的转速，温度越高，电机转速越快，从而实现风扇转速的智能控制。系统同时设置有显示器，可以交替显示当前所测的温度值和电机的转速档位。系统结构设计图如图1所示。
2 系统硬件电路设计
散热器系统硬件电路设计包括：单片机最小系统电路设计、温度采集电路设计、电机驱动电路设计和显示电路设计，设计完成的智能温控散热器原理图如图2所示。
2.1 单片机最小系统电路设计
STC12C2052是一种含有8051内核，结构精简，高效能低功耗的单片机，片内含2 KB可反复擦写的FLASH只读程序存储器和256 B的随机存取数据存储器[2]，且自带PWM脉宽调制模块。其适应温度范围广，抗干扰能力强，适用于各种不同的'开发环境，在电子行业中有广泛的应用。
图2 智能温控散热器原理图
单片机最小系统包括复位电路，晶振电路和电源电路。该系统中复位电路采用按键手动复位操作方式。当按键按下时，开关导通，此时电容两端形成一个回路，电容即被短路，所以在按键按下的这个过程中，电容开始释放之前充的电量，其电压从5 V逐渐减小，同时10 kΩ电阻两端的电压增大，所以RST引脚接收到高电平，单片机系统自动复位。晶振电路是在一个反相放大器的两端接入晶振，且有两个22 pF的电容分别接到晶振两端，每个电容的另一端再接到地，该电路为系统提供基本时钟信号。电源电路将从USB口取得的5 V直流电经过滤波电容输出给单片机，为系统提供稳定的电压。
2.2 温度采集电路设计
DS18B20温度采集传感器以其功耗小，微型化，性能高，抗干扰能力强的优点[3]，在实际场合和领域中得到越来越广泛地应用。该温度传感器可以将温度转化为数字信号传输给单片机进行处理，可编程分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5 ℃，0.25 ℃，0.125 ℃和0.062 5 ℃，即分辨位数越多，实现的测温精度越高[4]。它的测温范围为-55～125 ℃，在-10～85 ℃时测温精度为±0.5 ℃，此测温范围和精度足以适用于对笔记本电脑出风口温度的测量。另外，该传感器具有单线接口的特点，即它与微处理器连接时仅需一条口线便可以实现与微处理器的双向通信[5]。 2.3 电机驱动电路设计
本设计采用直流电动机驱动电扇转动，其工作电压为5 V。由于单片机输出给电机的电流比较微弱，电机无法正常运转，这就需要加驱动电路将单片机电流信号放大。L9110驱动芯片是一款为控制和驱动电机设计的两通道推挽式功率放大器件，其静态工作电流低，电源电压范围大，抗干扰能力强且成本低，因此该芯片很符合此系统的设计要求。
L9110芯片有IA、IB两路输入管脚和OA、OB两路输出管脚，这四路管脚的输入输出逻辑关系如表1所示。由表1可知，当IA、IB输入端均为高电平或者低电平时，OA、OB输出端全为低电平，此时电动机不转动；当IA、IB两个输入端输入电平高低不同时，OA、OB两个输出端有高低电位差，此时电动机转动。
表1 L9110输入输出管脚逻辑关系表
本系统通过单片机的PWM控制来实现电机的转速调制，并且利用定频调宽方法改变PWM脉冲占空比。如图3所示，脉冲信号是由连接电机的开关先导通T1秒、再断开T2秒得到的[6]，由占空比[D=T1T]，则电机的平均电压为：
因此，定频调宽即为保持T不变，调节T1，T2来改变占空比D，获得电机不同的平均电压Ud，从而实现直流电机的调速[7]。
2.4 显示电路设计
显示器采用了双位LED共阳极数码管。其中，单片机的P3.2和P3.3管脚控制数码管的位选，并且使用2个PNP型S8550三极管作为驱动。单片机通过控制三极管处于饱和区或截止区，对应三极管状态为接通或断开，从而实现数码管位选端的通断。对于段选电路，单片机的P1.0～P1.7口各自连接了470 Ω的限流电阻，使数码管能正常显示数字和字符。数码管采用了动态扫描显示方式，数据经由P1口传递到数码管显示，数码管按位快速扫描后，利用视觉暂留效应，可以使人看到两位数码管同时显示[8]。
3 系统软件设计
散热器系统软件设计主要分为三大模块：温度采集、DC电机驱动、数码管显示，并采用C语言编程。系统上电以后，首先对各个模块进行初始化设置，然后用温度传感器DS18B20检测笔记本电脑出风口的温度，将温度发送给单片机之后，单片机根据测得温度所属的区间，控制占空比来调节不同的PWM脉宽，从而控制直流电机的转速。当外部采集的温度在25～35 ℃范围时，人体对温度感觉较温和，此时电脑内部的温度大约为35～45 ℃，而笔记本电脑的正常工作温度为45 ℃左右，所以此时CPU的工作状态较稳定，风扇缓慢转动即可；外部采集的温度在35～55 ℃范围时，电脑内部的温度大约在45～65 ℃，此时应适当加快电脑的散热速度；当外部温度大于55 ℃时，人体能明显感觉温度比较高，而此时电脑内部的温度大于65 ℃，十分不利于电脑正常运作，因为CPU温度一旦超出75 ℃，会给电脑带来死机甚至报废的后果，所以此时应调节风扇高速运转，加快笔记本电脑的散热速度[9]。由此，本系统将温度范围划分为三个区间：[25，35），[35，55），[55，100）。测得温度在25～45 ℃时，控制脉宽占空比为20%，电机转速较慢；45～55 ℃时，控制脉宽占空比为50%；大于55 ℃时，控制脉宽占空比为80%，此时电机转速较快，可以有效且快速地为电脑散热。同时，系统通过延时程序，将采集的温度和电机转速档位转化成数字量间隔30 s显示在数码管上。系统主程序流程图如图4所示。
4 结 语
本文介绍了单片机控制的智能温控散热器系统，该系统巧妙地将温度测量、单片机PWM控制电机转速及数码管显示等模块联系在了一起，使散热器不必一直保持在高速运转的状态下，它可以根据电脑出风口的温度来有效调整风扇的转速，不仅可以达到良好的散热目的，而且符合节能的环保理念。系统同时具备智能化、结构精简、安全系数高、可操作性强的优点，因此可以给电脑用户带来极大的便利。此外，若将电路和程序稍作修改，它还可以应用在多种场合，例如直流电机的调速系统，环境温度的监测[10]。因此该产品设计具有广阔的市场前景和广泛的实际应用需求。
参考文献
[1] 何可.笔记本坐上“冷板凳”[N].中国质量报，2012?05?10（8）.
[2] 姚永平.STC12C2052AD系列单片机器件手册[Z].北京：宏晶科技，2005.
[3] MA Jianhui， GUO Peng， MENG Kai. Study on intelligent temperature controller based on expert controlling [J]. Sensors & amp transducers， 2014， 171（5）： 20?24.
[4] 明德刚.DS18B20在单片机温控系统中的应用[J].贵州大学学报（自然科学版），2006，23（1）：106?110.
[5] 郭天祥.51单片机C语言教程[M].北京：电子工业出版社，2009.
[6] 焦玉朋.基于51单片机的PWM直流电机调速系统[D].呼和浩特：内蒙古大学，2013.
[7] 田云，史洁.基于51单片机的直流电机调速的方法[J].鸡西大学学报（综合版），2010，10（4）：51?52.
以下给大家介绍关于科学童话的
篇一：水中的金币
以前有一位老国王，他没有儿女。眼看年事已高，他想寻找一位聪明人来继承他的王位。于是他下令在一个装满水的盘子里放一枚金币，手不许触水，也不许把水倒出来，谁能够顺利地把金币取出来就让谁来继承王位。
国王下令后，有许多年轻人都跃跃欲试，他们尝试了很多办法，都没有人能够把金币顺利的从水里取出来，结果都以失败而告终。
一天天过去了，在国王为后继无人而发愁的时候，皇宫里来了一位五官端正、眉清目秀的年轻人，说能取出水里的金币。
国王半信半疑地看着他说：“你不会又让我失望吧？”
他诚恳地说：“陛下，请允许我试试吧。”
只见这个年轻人把一张纸片点燃，放入一个玻璃杯中，然后把杯子倒放在盘子里的金币旁边，这时，盘子里的水缓缓的上升到杯子中，让出了盘子里的金币，年轻人顺利地取出了金币。国王看着年轻人，由半信半疑的目光变成了赞许的眼神，微笑着问年轻人：“你为什么会想到用这个办法呢？”年轻人回答道：“纸片燃烧时，部分被加热而膨胀的空气从杯中溢出，杯子倒放后，因缺氧使火焰熄灭，杯子里的气体冷却，因而压力下降；为保持气压平衡，外面具有大气压的空气想进来，于是就会把盘子里的水挤进杯中，金币就自然可以拿出来了。”
国王听了年轻人的一番话，连声夸赞小伙子聪明，并且下令让他继承了王位。年轻人继承王位后凭着自己的聪明才智，把国家治理的更加繁荣富强了。
篇二：我是只蝙蝠
我是一只蝙蝠，自从科学家发现了我，就想从我身上发现些秘密。
科学家捉我在一间屋子里，把我的眼睛蒙上。我本以为科学家只是拿我玩玩，我便乱飞。幸好我从嘴巴里发出了超声波，我才知道屋子里挂着许多系着铃铛的绳子。超声波遇到铃铛反射到我的耳朵，我马上改变了飞行的方向。真险哪！
后来，科学家把我的嘴封上，又有一次把我的耳朵封上，害得我在屋子里乱撞。
于是，科学家模仿我探路的方法，给飞机装上了雷达。
然后，科学家放走了我。可怎么说，科学家也得给我颁发一枚奖章啊，要不飞机怎么能在夜里安全飞行呢？
篇三：田野上的三伏天
火辣辣的夏天来了，天阳烘烤着大地，花儿多无精打采的垂下了头。小狗、大象、小狐狸这三个形影不离的好朋友聚在一棵大树下玩耍。
小狐狸擦了擦满是汗水的额头，不高兴地说：“哎，今天怎么这么热！”大象听了，连忙捡起一片大叶子，轻轻为狐狸扇风；小狗听了，也轻轻地为狐狸吹着凉气。
小狐狸感觉舒服了许多，再抬头看看大象和小狗，奇怪呀！它们神态平静，似乎一点也不热似的，比爱你忍不住好奇问：“象哥哥，你为什么看上去一点都不热呢？”大象笑着说：“哈哈，我不怕热是因为我有两样‘法宝’呢！”“在哪里？”小狐狸连忙跑过去在大象身上这里瞧瞧，那里摸摸。可找了大半天，连个宝贝的影子都见不到，就更加纳闷了。
看到小狐狸这个模样，大象不禁笑了起来“呵呵，告诉你吧，这个”法宝“就是我的耳朵和鼻子！在我热的时候，我的`两只耳朵就像风扇一样为我扇风，如果惹得实在受不了了，我正需要来到池塘边，洗衣鼻子水，然后撒到我的身上，冲个凉水澡，又舒服又凉快！”大象得意地说。
小狐狸若有所思的点了点头，但很快又把头转向了小狗。“狗弟弟，那你是用什么办法来散热的呢？”小狗顽皮的吐了吐舌头，自豪的说“我的散热器就是舌头！当我赶到炎热时，我只需伸出舌头，不停的吸入来那个气，再通过舌头把凉分散到身体各个部分就可以了！”小狐狸听了，很是羡慕，说“你们的‘法宝’可真好！”大象它们两个听了，不好意思的笑了。
他们三个约好了，第二天还来这里展示各自的散热方法。
篇四：智能手机和电脑
随着科技的发展，智能手机越来越受人们的青睐。曾经红遍大江南北的电脑心里很不是滋味。于是，它发话了。
“你敢和我比智慧吗？”电脑自高自大地说。
“我不敢和你比，电脑兄弟。”手机谦逊地说。
“智商低下的东西。”电脑不耐烦地说：“你还不如跳进水里淹死算了。”
“怎么这么说话呢？”智能手机语重心长地说，“我并非智商低下，我跟你的智慧也差不多，再说……”
“给我闭上你的臭嘴！”电脑发火了，“你怎么敢和我相提并论，过不了几个月，你一定会被时代淘汰的……”
“为什么这么说呢？”智能手机温柔滴说，“我们还是和睦相处，做好朋友吧。”
“呸，和你结朋友，我都为你感到羞耻了，你一定会被主人抛弃、丢进垃圾桶里的。”电脑猖狂地说。从此以后，智能手机一直没有理会电脑。
几个月后，一件事情真是太让电脑惊讶了，智能手机不但没被时代淘汰，反倒变得更加流行了。人们几乎每时每刻都在看手机，电脑渐渐地，渐渐地如地电脑预言智能手机的那样被时代淘汰了。电脑被主人遗弃在一个角落里。
“电脑兄弟，电脑兄弟！我可怜的电脑兄弟啊！”智能手机好不容易抽出个空来探望电脑。可无论智能手机怎样竭嘶底里地呐喊、呼唤，都唤不回来电脑的意识。
就这样，电脑被主人抛弃在垃圾桶里，变成了一堆废铁。
大学生活将要谢下帷幕，
论文题目：浅论高职院校公共机房的管理与维护
论文关键词：机房管理 机房管理制度 计算机维护 硬盘保护
论文摘要：针对目前高职院校公共机房管理中普遍存在的问题，对如何管理好高职院校的公共计算机机房，充分发挥公共计算机机房在高职实验实训教学中的作用，本文根据笔者多年的机房管理经验，从硬件管理、软件管理、制度建设等方面进行了探讨。
随着计算机技术的不断发展，计算机的应用已经深入到各行各业，高职院校计算机公共机房已成为高职实践教学中重要的教学场所。公共机房主要承担全院学生计算机文化基础课、计算机专业课、课程设计、毕业设计等实践教学任务，同时还承担了学校以及来自其它部门的考试等任务，这就使公共机房的使用频率大大地增加，因此对公共机房的设备管理、日常管理都提出了更高的要求。
1.公共机房管理普遍存在的问题
1.1 公共机房管理员队伍薄弱
计算机机房管理事务繁杂，牵涉面广，对计算机管理员的技术素质、服务意识提出更高要求。机房管理工作主要包括：机房软硬件维护，计算机实验教学的课程安排、环境卫生管理、机房安全管理、机房资产管理等。
1.2 软硬件故障频繁
公共机房计算机使用频率高，使用人员范围广，因此在日常的使用过程中，计算机的硬件经常会出现各种各样的故障，如：因计算机的移动造成计算机掉电、硬件松动，键盘、鼠标、耳机等易耗品损坏显得更为突出。同时也会出现人为破坏，有些由于机房的计算机安全设置不到位，学生有意无意的使用删除命令、格式化命令、修改CMOS或注册表，造成系统被破坏。有的人会随意更改IP地址，可能导致局域网内计算机出现IP冲突。
1.3 软件维护难度大
公共机房承担着各种教学，且不同年级、不同专业有不同的实验内容，需要各种不同的教学环境，同时操作系统经常要安装补丁，杀毒软件不断更新病毒库。再加上要对应对各类考试、培训与平时的课外上机，使公共机房经常需要安装或更新各类软件，这让公共机房管理员必须耗费大量的时间安装系统及应用软件。
1.4 公共机房的环境差
公共机房的环境卫生状况不好，灰尘对计算机的破坏很大，易损坏机器内部硬件，灰尘多了会覆盖在主板上，灰尘会阻碍散热器散热，造成计算机内部温度过高，严重时会导致计算机经常死机或者重启，尤其是CPU风扇上灰尘过多，影响CPU散热，会有烧毁CPU的可能，所以保持计算机机房环境整洁能有效避免灰尘对电脑的危害，延长计算机的使用寿命。同时不良的卫生条件也会影响上机人员的身体健康。机房室内的温度、湿度、电源稳定性都会对计算机硬性的稳定性、可靠性及使用寿命有很大影响，容易出现运行速度慢，频繁死机，原件烧毁等问题。
2.硬件设备的管理维护
公共机房内的计算机因为使用频率高，硬件损坏率也高。为了保证机房正常运转，硬件设备维护要及时。定期检查接线，插口是否松动，定期打开机箱进行除尘，监督上机人员正常开关机，并且关闭显示器。建立易损件和常用耗材的备用库，保证已损坏的设备得以及时的更换，这样保证机器的及时正常运行，从而保证了学校正常的.教学秩序。
3.系统的维护和软件的管理
由于我院的公共机房是在不同时期建成的，机房的计算机就存在配置不同、品牌不同的情况，这给计算机的系统维护和软件管理带来了难度。目前，大多数高校计算机公共机房的软件系统管理方法都是采用硬盘保护卡，它也是最行之有效的软件系统管理方法。
公共机房软件系统日常管理的主要任务是操作系统被破坏后的恢复和批量安装更新软件、卸载软件等。用硬盘保护卡实现系统数据的恢复技术已经非常成熟了，只要将系统分区设置成“立即还原”，当系统出现问题时，重新启动计算机后，该分区就能恢复到原来的正常状态。软件安装我们可以利用硬盘保护卡的网络同传功能，做好一台母机，通过网络同传发送到各台子机即可。同时硬盘保护卡还具有增量同传、断点续传、远程唤醒、远程重启、远程关机、自动分配接收端IP地址和主机名、CMOS参数保护和恢复功能等，根据软件系统日常管理中的实际问题有选择的使用，可以很方便、很高效的进行软件系统管理。
机房日常管理中我们经常会需要重新做系统或更改系统设置，增删应用程序，在这过程中会意外造成系统破坏然后进行了保存，这样每次开机还原的系统就不是原安全稳定的系统了。所以，最好的方法是除了对系统进行保护以外，管理人员还应在系统安全、稳定、完整的情况下，应用ghost软件进行备份。这样即使系统出了问题，也可运用系统备份文件进行恢复系统。
4.计算机机房的病毒防护
病毒是公共机房面临的一大难题。由于公共机房上机人数众多，机房内的计算机难免被一些通过恶意网站、移动存储等传播的病毒所感染。现在的计算机病毒具有破坏性、潜伏性和传染性等特点，破坏性强、不易清除，再加上使用者计算机水平不一，公共机房计算机很容易感染病毒，而且一旦感染，可能造成整个局域网内计算机都不能正常运行，甚至造成全校范围的影响。对付计算机病毒必须以预防为主，首先要及时给系统安装补丁将系统漏洞给堵住，其次给每台计算机安装杀毒软件和防火墙，防止计算机在使用的时候感染来自网络或移动存储的病毒，并且要定时更新病毒库。
5.机房管理制度建设
机房管理历来是让许多机房管理员头疼的事。所谓“不以规矩，不成方圆”，为了规范机房管理，提高计算机的使用效率，保障公共机房的正常运作，制定出《机房管理员岗位职责》、《计算机机房安全制度》、《学生上机守则》、《设备损坏赔偿制度》等规章制度。有了科学、合理、可行的规章制度，日常的机房管理工作就有章可循。作为机房管理员必须严格遵守规章制度对机房进行日常管理和维护。上机人员在使用计算机时，也必须认真填写上机记录，遵守管理制度。
针对机房管理中经常出现故障机不能得到及时维修的问题，我们在机房中配备一本《设备运行情况记录本》，用于上机学生进行登记，上机时如发现自己使用的计算机有故障要及时报修并填写在《设备运行情况记录本》上，机房管理员根据每天的学生填写情况，进行有针对性的维修，节省了检查计算机故障的时间。维护人员对自己维护的计算机进行故障记录，故障现象及处理方法以及解决后的状况，这样不但可以掌握每台计算机的工作状况也可为今后的故障维修总结经验。
6.结束语
公共机房的管理与维护是一既复杂繁琐，又不断重复的工作，而且具有一定的不可预见性，因此，作为机房管理员必须不断的学习相关的专业知识，不断的进行总结，管理员之间要互相交流，提高自己的业务水平。同时，还要有服务意识，得到上机人员的理解和配合，实现机房管理的科学化、规范化和人性化，为学院的计算机实践教学提供良好的服务。
