一种用于笔记本电脑的智能散热系统的制作方法

本实用新型涉及单片机技术及其智能控制，具体是一种基于语音控制和温度控制的智能散热系统。

背景技术：

近年来，随着人们生活水平的提高以及科技水平的进步，智能设备被广泛应用于日常生活。笔记本电脑成为大学生必备用具，虽然笔记本电脑使用功能强大、携带方便，但是它普遍都存在一个散热困难的问题。由于该类设备的外观设计要求轻薄，不能装入大型的散热扇，而且系统的密封性较好，导致CPU经常过热，影响设备的使用。

目前市场上也有许多针对此设备的散热扇，其中大多都是利用全硬件电路实现。其功能单一不说，还存在硬件电路复杂，出现故障不好维修等问题。因为电脑CPU工作方式在运行不同软件时的发热状况不同的，所以单一调速的散热扇可能会浪费不必要的电力，也会对原设备造成一些损坏。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：针对传统的散热扇存在的无法调速、调速不智能、占用电脑连接接口的问题，提供一种用于笔记本电脑的智能散热系统，能够实时对散热扇的转速进行控制，同时具有语音控制、温度控制、温度显示、USB扩展的四个功能特点。

本实用新型解决其技术问题采用以下的技术方案：

本实用新型提供的用于笔记本电脑的智能散热系统，是一种基于语音控制和温度控制的智能散热系统，其设有散热架，该散热架上装有控制模块和与之相连的温度检测采集单元、语音识别单元、电机驱动单元、电平转换模块、温度显示单元、USB扩展模块，以及与控制模块和电机驱动模块连接的上位机电源。

所述控制模块设置在散热架的中部，该控制模块采用STM32F103CBT6控制器和传感器扩展板。

所述温度检测采集单元设置在散热架的中部上方，并且通过数据线与控制模块连接，该模块采用DS18B20数字温度传感器。

所述语音识别单元设置在散热架的中部下方，并且通过数据线与STC11L08XE单片机连接，该模块由LD3320语音识别芯片和STC11L08XE单片机组成。

所述电平转换模块设置在散热架的中部下方，并且通过数据线与STC11L08XE单片机连接，实现LD3320语音控制输出的电平转换，该模块采用74LVC164245A电平转换器。

所述的温度显示单元为LED温度显示单元，其设置在散热架的左下方，并且通过数据线与控制模块连接，该模块采用SM420564四位共阴极数码管构成。

所述的电机驱动单元设置在散热架的两侧中部，并且通过数据线与控制模块连接，该电机驱动单元采用两个同步直流电机TYJ50-8A7。

所述的USB扩展模块设置在散热架的右下方，通过PIDUSB12转换芯片来实现单片机的USB扩展。

本实用新型与现有技术相比具有以下的主要的优点：

1、将语音控制运用到散热系统的调速中。通过可识别的语音控制指令，对语音识别芯片发出指令。接收到指令后，会向控制模块发送相应的信息，控制模块针对接收到的信息来控制电机的驱动单元，从而控制电机的转速。

2、将温度控制和温度显示运用到散热系统的调速中。通过所设置的温度传感器，可以检测出硬件周围的温度情况，把检测到的实时温度传输给控制模块。控制模块在接收到温度信息后会发出两种指令，其一是根据温度情况控制电机的驱动单元，调整散热扇转速。其二是把温度信息再传输给温度显示单元，把实时温度显示出来。

3、将USB扩展接口作为一个扩展功能运用到该系统中。通过USB扩展芯片与上位机USB接口和控制模块连接，扩展出更多需要的USB接口，使上位机的数据传送更为方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型的总体设计结构示意图。

图2为本实用新型的总体硬件结构示意图。

图3为本实用新型的控制模块详细结构示意图。

图4为语音识别单元的工作过程示意图。

图5为驱动单元的模块原理图。

图6为温度检测采集单元仿真示意图。

图7为温度显示单元的SM420564四位共阴极数码管引脚示意图。

图8为USB扩展单元的扩展原理示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步地详细说明，但不限定本实用新型。

本实用新型提供的用于笔记本电脑的智能散热系统，是一种基于语音控制和温度控制的智能散热系统。为了使其易于维护，具有可扩展性、重构性和可操作性，可在其开发设计过程中采用单元化方法，具体结构如图1所示，系统以控制模块为主体，并设有与控制模块相连的温度检测采集单元、语音识别单元、电机驱动单元、温度显示单元、USB扩展模块，以及与控制模块和电机驱动模块连接的上位机电源。

所述的控制模块设置在散热架的中部，用于控制各个传感器和信号处理。该控制模块采用STM32F103CBT6控制器和传感器扩展板。其中：所述控制模块结构如图3所示，由STM32F103CBT6控制芯片完成的3个功能，分别是：温度实时调速功能、语音调速功能、温度显示功能。由STM32F103CBT6作为控制智能散热的系统，可以接收到由DS18B20数字温度传感器发送的实时温度信号，控制器接收到温度信号后，发出指令控制直流电机驱动板，调节电机的转速以适应当前的温度，实现温度实时的调速功能。由STM32F103CBT6作为控制智能散热的系统，可以接收到由LD3320语音识别芯片和STC11L08XE单片机发送的实时语音指令，待其接收到指令后向直流电机发出调速指令，以此实现语音的实时调速功能。在控制器接收到实时的温度信号后，再把得到的温度信号发送给SM420564四位共阴极数码管，以此来显示当前的实时温度信息。

所述的语音识别单元设置在散热架中部下方，用于检测语音信号，将信号送到专门控制LD3320语音识别芯片的单片机STC11L08XE，再由STC11L08XE单片机将数据传送到主控制器STM32F103CBT6。

该语音识别单元的工作过程如图4所示：首先通过麦克风录入语音命令，命令被LD3320A芯片获取后进行频谱分析，包括语音信号的采样、反混叠滤波、语音增强等；然后把处理后的声音进行特征提取，得到语音(即关键词)的特征信息；这两步完成以后，关键词列表(训练模板)中的数据与特征信息进行匹配，把得分最高的关键词语作为识别结果通过语音识别控制器输出给MCU。MCU得到语音识别器的相应识别码，进行后续的指令操作。由于可能会存在一定的误差，在后面增加“垃圾关键词语”，可以吸收错误的识别。

所述的电机驱动单元设置在散热架的中部，用于控制电机的单向运行，在电机需要调速时可以使电机反应迅速，而且也可以减弱电流对电机的冲击，减小电机损耗。该驱动单元由L298N电机驱动模块组成。

该电机驱动单元的模块(ENA)原理图如图5所示，其工作过程是：当ENA引脚为低电平时，OUT1与OUT2四个三极管都处于关断状态，两个端口之前没有电位差，所以加在电机两端的电压为0，电机不会转动。当ENA引脚为高电平IN1＝1，IN2＝0时，OUT1输出高电平12V，OUT2输出低电平0V。OUT1和OUT2之间就有12V的电位差，所以加在电机两端的电压为12V，电机正转。当ENA引脚为高电平IN1＝0，IN2＝1时，OUT1输出低电平0V，OUT2输出高电平12V。OUT1和OUT2之间就有-12V的电位差，所以加在电机两端的电压为-12V，电机反转。

所述的温度检测采集单元设置在散热架中部上方，用于采集周围的温度，把采集的温度变换为信号传输给控制模块。该单元由DS18B20数字温度传感器组成。该温度检测采集单元仿真图如图6所示，其中数据端口DQ接主控芯片STM32，以此来实现温度的读取与显示，继而控制电动机的转速。其工作过程为：用命令指示DS18B20完成温度测量，然后测量的结果放入DS18B20的高速暂存存贮器中，然后MCU发出读暂存存贮器指令可以读出此结果，读数的值还是一个二进制数值，然后通过设定的精度，换算成相应的温度值。

所述的温度显示单元为LED温度显示单元，其设置在散热架的左侧下方，用于显示实时的温度状况。该单元由SM420564四位共阴极数码管构成。该温度显示单元的SM420564四位共阴极数码管引脚如图7所示，该单元的工作过程是：当它们的阳极为高电平时候，该二极管就亮，当它们的阳极为低电平时候，该二极管就不亮。四个数码管的段选端分别连着一起接在某个I/O口上面，就是为了选择数码管所要显示的内容。而选中哪个数码管工作则是位选的问题，位选的端口分别对应图7的“1、2、3、4”这四个端口，当这四个端口的某一个为低时，该数码管工作，当为高时，该数码管不工作，当四个都为低时，则四个数码管同时工作，但四个显示的数字完全相同。

所述的USB扩展单元设置在散热架的右下方，用于扩展上位机的USB外接接口，使USB接口使用更加方便，支持热插、热拔。该单元由PIDUSB12芯片构成。该USB扩展单元的扩展原理图如图8所示，PIDUSB12的DATA0～DATA7数据与STM32的数据端口连接，用来传输要交换的数据。PIDUSB12的D+和D-端加上+5V电源和地就构成了USB接口，通过JI和计算机相连。PIDUSB12与USB的连接通过1.5K上拉电阻将D+置为高实现。

所述电平转换模块设置在散热架的中部下方，并且通过数据线与STC11L08XE单片机连接，实现LD3320语音控制输出的电平转换，该模块采用74LVC164245A电平转换器。

上述实施例提供的基于语音控制和温度控制智能散热系统，其工作过程如下：

在基于语音控制和温度控制的智能散热系统接入电源后，系统会有两种工作方式：其中一个是通过温度传感器检测上位机的主机温度，并把检测信息进行采集，传送给主控制模块。主控模块根据所得到的实时温度信息，控制电机驱动单元，进而控制电机风扇的转速，此系统根据温度情况的不同分为三个转速等级。另一个是通过语音控制芯片来识别使用者语音，此语音控制转速也分为三个等级，即低速、中速、高速。当使用者发出以上三个指令其中一个时，电机就会随之发生对应转速的旋转。由于系统工作时有两种工作方式，接通电源后系统就按照温度控制系统来进行工作，出现语音指令后自动切换到语音控制系统。该系统是由上位机进行供电的，它们之间通过USB接口连接，PIDUSB12芯片在两者之间搭起桥梁，实现USB接口的扩展。