2024年5月20日发(作者：伊朗)
2020.30科学技术创新
-
93
-
一种智能温控笔记本电脑散热器设计
殷智慧王彩霞胡瑶
湖南
长沙410000）（湖南第一师范学院信息科学与工程学院
，
核心
处理器为单片机，
通过温度传感器
DS18B20采集电脑当前温度
，处理
摘要：本文设计的智能控制型笔记本散热系统
，
三个
独立按键可分别实现设定、
上调温度、下调
器对比用户设定温度实现散热器风扇的自动调速，显示部分采用共阴极数码管
，
避免电脑
高温受损
。
温度的功能，报警系统提示用户注意电脑高温现象
，
关键词：单片机
；
DS18B20；智能温控；笔记本散热器
中图分类号：TP303.2文献标识码：A文章编号：2096-4390（2020）30-0093-02
已经
随着时代和科技的进步，笔记本电脑不再是奢侈品
，
成为人们生活和工作中不可或缺的智能工具。
人们对笔记本电
机体内部空间无
脑的便捷性需求，促使电脑体积越来越小巧
，
限压缩，随之而来的便是笔记本电脑的散热问题。高温可能会
使电脑卡顿，影响用户的体验，严重的会损坏配件，缩短电脑的
底座散热器是用
使用寿命。这种情况下，外部散热器应时而生
。
户最常选购的散热器，其通过风扇将电脑内部产生的热量尽快
目前市面上常见的底座散热
扩散，从而达到降温的效果。但是，
不利于降耗节能。
器风速固定，缺少温度显示和自动控制功能
，
因此，本文设计了一种基于AT89C52单片机的智能控制型散热
实现风速自动调节，从而
器系统，它可以根据电脑发热的情况
，
用户也可以根据数码管显
达到节能和散热的双重效果。此外
，
示的温度，通过按键设置自己想要的风速效果，使用户的体验
感更强。
1系统整体设计
通过
DS18B20温该系统以AT89C52单片机为核心处理器
，
测量的数据交由
度传感器实时测量笔记本电脑出风口的温度
；
单片机处理后，将风速档位与实时温度通过数码管显示给用
根据当前温度控制
户；同时单片机对比所设置的温度上下限
，
三个独
IP口输出PWM脉冲，自动调节散热器风扇的转动速度
；
立按键用以调节温度的上下界限
，满足不同用户的风速需求；
温度持续高于上限值，单片机将启动蜂鸣器报警
。系统整体架
构如图1所示。
兼容标准
采用ATMEL公司之高密度、非易失性存储技术制造
，
价格低廉，因此散热器
MCS-51指令系统功能强大、性能稳定
，
系统选取AT89C52作为核心控制器
。
2.2温度测量电路
DS18B20温度传感器是数字式温度感器，相对于传统温度
控制方便，只通过一条数据
器精度更高、性能更好、电路简单
、
测温范围在负
55℃和正125℃之间，线即可实现通信
，
最大精度
在
93.75ms可完成9bit数字量，
是
0.0625℃，并且读取速度快
，
本系统中
DS18B20的数据通信常用家电测量温度的不二之选
。
端外接4.7K的上拉电阻后与单片机的P1.6号引脚连接通信
，
电路仿真图如图2所示
。
图2DS18B20温度采集仿真电路
图1系统结构框图
2硬件电路设计
2.1单片机主控模块
高性能的
CMOS8位微控制器
，该
AT89C52是一款低功耗
、
器件
芯片拥有32个I/O口，内部有3个16bit的定时/计数器
，
图3温度显示电路
（
1998-）
河南
睢县人
，
作者简介：殷智慧，女，汉族
，
本科，主要研究方向：单片机及智能控制等。
-
94
-
科学技术创新2020.30
如果温度高于上限值并持续10分钟，报警电路中的蜂鸣器会鸣
笛警示
。
3仿真设计
温度采集与读取、
根据设计需要，程序设计了系统初始化
、
按键扫描、报警预处理、
数码管显示当前温度与风速档位
、
PWM
电机控制等主要功能
。本系统程序采用
C语言编写
，在美国
KeilSoftware公司开发的KeiluVision5软件环境下进行编译与
调试。KeilC51拥有丰富的数据库函数，支持51系列单片机的开
发与应用。仿真采用英国Labcenterelectronics公司出版的
整体仿真
Proteus软件。该软件常用于单片机等数字电路仿真
，
图如图6所示
。
2.3温度显示模块
显示器采用4位共阴极数码管
。
4位共阴管单片机可以直
单片机
P0端接数码管的段码
，并用
8接驱动，不另加驱动电路
。
只500欧左右排阻上拉,P2口的4位I/O口接数码管的位选
。
具体电路仿真图如图3所示。四位数码管分别显示不同字符
。
第一位在工作状态显示风扇档位“0”“1”或“2”挡，当用户使用按
显示
键调节上下限温度时，“L”低温和"H"高温，便于用户区分
上下界限；第二位是分隔符；第三位和第四位用于显示两位数
的温度
。
2.4风扇驱动及调速模块
由于单片机
I/O口输出的散热器采用5V工作电压的电扇
，
需要外加驱动电路将单片
电流比较微弱，风扇无法正常运转
，
机电流信号放大
。驱动电路采用
PNP和NPN的级联放大电路
，
电路仿真如图4所示。风扇电机的速度是根据单片机P1.0口输
出的PWM脉冲控制的。利用定频调宽的方法改变PWM占空
比。控制原理如图5所示，脉冲信号由导通电压的T1秒和断开
电压的T2秒组成，占空比D=T1/T2，电机的平均电压为：
Ud=D*Um。因此，定频调宽的原理就是保持T不变，单片机通过
改变T1，T2来调节占空比，从而使风扇电机获得不同的平均电
压，达到调节速度的效果
。
图6整体仿真图
4结论
温度传感器采用精
本文以AT89C52单片机为核心处理器
，
准度高、读取速度快的DS18B20，通过I/O口输出不同的PWM
脉冲控制散热器风扇的转速，四位共阴数码管显示设定数据和
实现了基于单片机的智
实时状态温度，并具有报警提示功能
，
能控制型笔记本散热器设计
。
参考文献
[1]厉俊.基于单片机的智能温控风扇系统的设计与实现[J].智能
计算机与应用，2019（6）：206-209.
[2]张少康，尹睿，鲍琦，等.基于单片机的智能温控风扇系统设
计.电子测试
，
2019（1）：19-20，32.
[3]邓春林.基于PWM调速技术的智能温控风扇系统[J].电子制
作，2015（7）：88-89.
图4风扇驱动电路
图5PWM控制原理
2.5温度设置按键和报警模块
散热器系统设有3个独立按键，均是一端引脚接地，一端引
此
脚接单片机的P3口。按键按下，单片机引脚与低电平导通
，
时单片机接收到信号，依据程序要求完成温度上下限的设定
。
第二次按下设置温度下
温度设置键第一次按下设置温度上限
，
上调键用于增大温度值，下调键
限，第三次按下退出设置模式，
用于减小温度值。温度上下限的设定是用来设置风扇的工作状
风扇停止运转，第一个数
态，电脑当前温度低于设定的下限值
，
风扇低速运行，此时显
码管显示“0”档；当温度介于上下值之间
，
示“1”档；当温度高于上限值，风扇高速运行，数码管显示“2”档，
2024年5月20日发(作者：伊朗)
2020.30科学技术创新
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一种智能温控笔记本电脑散热器设计
殷智慧王彩霞胡瑶
湖南
长沙410000）（湖南第一师范学院信息科学与工程学院
，
核心
处理器为单片机，
通过温度传感器
DS18B20采集电脑当前温度
，处理
摘要：本文设计的智能控制型笔记本散热系统
，
三个
独立按键可分别实现设定、
上调温度、下调
器对比用户设定温度实现散热器风扇的自动调速，显示部分采用共阴极数码管
，
避免电脑
高温受损
。
温度的功能，报警系统提示用户注意电脑高温现象
，
关键词：单片机
；
DS18B20；智能温控；笔记本散热器
中图分类号：TP303.2文献标识码：A文章编号：2096-4390（2020）30-0093-02
已经
随着时代和科技的进步，笔记本电脑不再是奢侈品
，
成为人们生活和工作中不可或缺的智能工具。
人们对笔记本电
机体内部空间无
脑的便捷性需求，促使电脑体积越来越小巧
，
限压缩，随之而来的便是笔记本电脑的散热问题。高温可能会
使电脑卡顿，影响用户的体验，严重的会损坏配件，缩短电脑的
底座散热器是用
使用寿命。这种情况下，外部散热器应时而生
。
户最常选购的散热器，其通过风扇将电脑内部产生的热量尽快
目前市面上常见的底座散热
扩散，从而达到降温的效果。但是，
不利于降耗节能。
器风速固定，缺少温度显示和自动控制功能
，
因此，本文设计了一种基于AT89C52单片机的智能控制型散热
实现风速自动调节，从而
器系统，它可以根据电脑发热的情况
，
用户也可以根据数码管显
达到节能和散热的双重效果。此外
，
示的温度，通过按键设置自己想要的风速效果，使用户的体验
感更强。
1系统整体设计
通过
DS18B20温该系统以AT89C52单片机为核心处理器
，
测量的数据交由
度传感器实时测量笔记本电脑出风口的温度
；
单片机处理后，将风速档位与实时温度通过数码管显示给用
根据当前温度控制
户；同时单片机对比所设置的温度上下限
，
三个独
IP口输出PWM脉冲，自动调节散热器风扇的转动速度
；
立按键用以调节温度的上下界限
，满足不同用户的风速需求；
温度持续高于上限值，单片机将启动蜂鸣器报警
。系统整体架
构如图1所示。
兼容标准
采用ATMEL公司之高密度、非易失性存储技术制造
，
价格低廉，因此散热器
MCS-51指令系统功能强大、性能稳定
，
系统选取AT89C52作为核心控制器
。
2.2温度测量电路
DS18B20温度传感器是数字式温度感器，相对于传统温度
控制方便，只通过一条数据
器精度更高、性能更好、电路简单
、
测温范围在负
55℃和正125℃之间，线即可实现通信
，
最大精度
在
93.75ms可完成9bit数字量，
是
0.0625℃，并且读取速度快
，
本系统中
DS18B20的数据通信常用家电测量温度的不二之选
。
端外接4.7K的上拉电阻后与单片机的P1.6号引脚连接通信
，
电路仿真图如图2所示
。
图2DS18B20温度采集仿真电路
图1系统结构框图
2硬件电路设计
2.1单片机主控模块
高性能的
CMOS8位微控制器
，该
AT89C52是一款低功耗
、
器件
芯片拥有32个I/O口，内部有3个16bit的定时/计数器
，
图3温度显示电路
（
1998-）
河南
睢县人
，
作者简介：殷智慧，女，汉族
，
本科，主要研究方向：单片机及智能控制等。
-
94
-
科学技术创新2020.30
如果温度高于上限值并持续10分钟，报警电路中的蜂鸣器会鸣
笛警示
。
3仿真设计
温度采集与读取、
根据设计需要，程序设计了系统初始化
、
按键扫描、报警预处理、
数码管显示当前温度与风速档位
、
PWM
电机控制等主要功能
。本系统程序采用
C语言编写
，在美国
KeilSoftware公司开发的KeiluVision5软件环境下进行编译与
调试。KeilC51拥有丰富的数据库函数，支持51系列单片机的开
发与应用。仿真采用英国Labcenterelectronics公司出版的
整体仿真
Proteus软件。该软件常用于单片机等数字电路仿真
，
图如图6所示
。
2.3温度显示模块
显示器采用4位共阴极数码管
。
4位共阴管单片机可以直
单片机
P0端接数码管的段码
，并用
8接驱动，不另加驱动电路
。
只500欧左右排阻上拉,P2口的4位I/O口接数码管的位选
。
具体电路仿真图如图3所示。四位数码管分别显示不同字符
。
第一位在工作状态显示风扇档位“0”“1”或“2”挡，当用户使用按
显示
键调节上下限温度时，“L”低温和"H"高温，便于用户区分
上下界限；第二位是分隔符；第三位和第四位用于显示两位数
的温度
。
2.4风扇驱动及调速模块
由于单片机
I/O口输出的散热器采用5V工作电压的电扇
，
需要外加驱动电路将单片
电流比较微弱，风扇无法正常运转
，
机电流信号放大
。驱动电路采用
PNP和NPN的级联放大电路
，
电路仿真如图4所示。风扇电机的速度是根据单片机P1.0口输
出的PWM脉冲控制的。利用定频调宽的方法改变PWM占空
比。控制原理如图5所示，脉冲信号由导通电压的T1秒和断开
电压的T2秒组成，占空比D=T1/T2，电机的平均电压为：
Ud=D*Um。因此，定频调宽的原理就是保持T不变，单片机通过
改变T1，T2来调节占空比，从而使风扇电机获得不同的平均电
压，达到调节速度的效果
。
图6整体仿真图
4结论
温度传感器采用精
本文以AT89C52单片机为核心处理器
，
准度高、读取速度快的DS18B20，通过I/O口输出不同的PWM
脉冲控制散热器风扇的转速，四位共阴数码管显示设定数据和
实现了基于单片机的智
实时状态温度，并具有报警提示功能
，
能控制型笔记本散热器设计
。
参考文献
[1]厉俊.基于单片机的智能温控风扇系统的设计与实现[J].智能
计算机与应用，2019（6）：206-209.
[2]张少康，尹睿，鲍琦，等.基于单片机的智能温控风扇系统设
计.电子测试
，
2019（1）：19-20，32.
[3]邓春林.基于PWM调速技术的智能温控风扇系统[J].电子制
作，2015（7）：88-89.
图4风扇驱动电路
图5PWM控制原理
2.5温度设置按键和报警模块
散热器系统设有3个独立按键，均是一端引脚接地，一端引
此
脚接单片机的P3口。按键按下，单片机引脚与低电平导通
，
时单片机接收到信号，依据程序要求完成温度上下限的设定
。
第二次按下设置温度下
温度设置键第一次按下设置温度上限
，
上调键用于增大温度值，下调键
限，第三次按下退出设置模式，
用于减小温度值。温度上下限的设定是用来设置风扇的工作状
风扇停止运转，第一个数
态，电脑当前温度低于设定的下限值
，
风扇低速运行，此时显
码管显示“0”档；当温度介于上下值之间
，
示“1”档；当温度高于上限值，风扇高速运行，数码管显示“2”档，