基于EM78P468單片機(jī)的電腦監(jiān)視器設(shè)計(jì)

引 言
    在計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸滲入社會(huì)生活各個(gè)層面的今天，使用計(jì)算機(jī)的人越來(lái)越多。在這些人群當(dāng)中，有很大一部分對(duì)電腦硬件并不熟悉，或不懂得維護(hù)。在此設(shè)計(jì)一個(gè)電腦監(jiān)控器，它的功能是及時(shí)反映出電腦主機(jī)內(nèi)部CPU溫度及風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況等，可及時(shí)有效地對(duì)電腦進(jìn)行維護(hù)。

1 系統(tǒng)組成及功能
1．1 系統(tǒng)的構(gòu)成
    電腦監(jiān)視器由EM78P468單片機(jī)、按鍵模塊、風(fēng)扇測(cè)速模塊、測(cè)溫模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊等組成，其系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1．2 系統(tǒng)的主要功能
    設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)的功能是及時(shí)檢測(cè)電腦CPU的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)則報(bào)警，同時(shí)檢測(cè)并顯示風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)風(fēng)扇不工作或工作出現(xiàn)故障時(shí)都可及時(shí)地從轉(zhuǎn)速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。另外，可顯示真實(shí)時(shí)間或電腦工作時(shí)間，以確定電腦工作壽命。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    系統(tǒng)硬件電路部分包括：EM78P468單片機(jī)、按鍵模塊、風(fēng)扇測(cè)速模塊、測(cè)溫模塊、顯示模塊、報(bào)警模塊。
2．1 EM78P468單片機(jī)
    EM78P468是采用低功耗高速CMOS工藝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出來(lái)的8位單片機(jī)。其內(nèi)部有4K×13位一次性編程ROM，集成了看門(mén)狗，RAM，可編程時(shí)鐘計(jì)數(shù)器，內(nèi)部和外部的中斷，掉電模式，LCD驅(qū)動(dòng)，紅外發(fā)射功能，三態(tài)雙向I／O口；并且提供程序保護(hù)位來(lái)防止寫(xiě)入的程序被他人非法讀出。其芯片為64引腳封裝，工作電壓為2．2～5．5 V，工作溫度在0～70℃之間。
2．2 RC測(cè)溫模塊
    RC測(cè)溫模塊實(shí)際上是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻和待測(cè)熱敏電阻的比例關(guān)系來(lái)求出當(dāng)前溫度。它的電路圖如圖3所示。電路由單片機(jī)和電阻Rs，Rm，Rd及電容C組成。在圖2中，Rs是標(biāo)準(zhǔn)電阻，用于校正和定標(biāo)；Rm是被檢測(cè)的熱敏電阻；Rd是一個(gè)限流電阻，為了使充電電流能保證單片機(jī)不會(huì)損壞，Rd一般取500 Ω左右?？梢詼y(cè)出標(biāo)定電阻和熱敏電阻的放電時(shí)間分別為ts。，tm，從而Rm=tmRs／ts。再根據(jù)熱敏電阻的分度表查出對(duì)應(yīng)的溫度。

2．3 報(bào)警模塊
    報(bào)警模塊的電路圖如圖3所示。電路由4．7 kΩ電阻、NPN三極管和蜂鳴器構(gòu)成。當(dāng)溫度超過(guò)報(bào)警溫度時(shí)，由P67腳發(fā)出一個(gè)4 kHz的方波來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲。
2．4 電壓檢測(cè)模塊
    電壓檢測(cè)模塊如圖4所示，通過(guò)P54腳檢測(cè)當(dāng)前電壓來(lái)決定是否進(jìn)入睡眠模式以省電。圖中的PowerJack相當(dāng)于一個(gè)多路開(kāi)關(guān)，提供多路電源并為系統(tǒng)供電，當(dāng)系統(tǒng)正常工作的時(shí)候，開(kāi)關(guān)接5 V電源，P54腳通過(guò)Power Detect檢測(cè)結(jié)果為高電平，由于二極管的單向?qū)ㄐ阅?，VCC左邊的二極管導(dǎo)通，而VCC右邊的二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，不使用電池；當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，PowerJack接的是地，所以P54腳通過(guò)Power Detect檢測(cè)結(jié)果為低電平，VCC左邊的二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，而VCC右邊的二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，系統(tǒng)直接進(jìn)入睡眠狀態(tài)。
2．5 風(fēng)扇測(cè)速模塊
    風(fēng)扇測(cè)速模塊如圖5所示。系統(tǒng)的三路風(fēng)扇分別接到三路風(fēng)扇插座上面，每路風(fēng)扇都由12 V電源供電；每路風(fēng)扇插座的1號(hào)端口由VCC(5 V)供電，并通過(guò)Rpm接到I／O端口上。當(dāng)風(fēng)扇正常工作的時(shí)候，會(huì)在每個(gè)插座的1號(hào)端口輸出一系列周期為毫秒級(jí)的方波，這樣只要測(cè)出相應(yīng)的I／O端口單位時(shí)間(1 s)內(nèi)的方波個(gè)數(shù)，就可以計(jì)算出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3．1 主程序流程圖
    系統(tǒng)軟件采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，程序主要流程圖如圖6所示。系統(tǒng)程序主要包括了初始化、按鍵子程序、A／D轉(zhuǎn)換子程序、報(bào)警子程序、風(fēng)扇測(cè)速子程序、工作時(shí)鐘子程序、顯示子程序、真實(shí)時(shí)鐘子程序總共8個(gè)模塊，共同作用完成本系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能。在本系統(tǒng)當(dāng)中，雖然按鍵僅只有“set”鍵、“up'’鍵和“down”鍵3個(gè)，但這是設(shè)計(jì)中的一個(gè)難點(diǎn)。下面重點(diǎn)介紹按鍵子程序。

3．2 按鍵子程序
3．2．1 按鍵要求實(shí)現(xiàn)的功能
    (1)溫度顯示單位℃／°F的切換：在初始狀態(tài)下，按“up"鍵可以切換溫度的顯示單位。
    (2)CPU報(bào)警溫度的設(shè)定：在初始狀態(tài)下，按“set”鍵，溫度顯示由實(shí)際溫度轉(zhuǎn)換為報(bào)警溫度(預(yù)設(shè)值為60℃＆140°F)。此時(shí)，按“up"或"down"鍵可以設(shè)定報(bào)警溫度，設(shè)定完后按“set”鍵鎖定進(jìn)入時(shí)間設(shè)定界面；當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)，蜂鳴器開(kāi)始報(bào)警，直到按一下“set”鍵后，方才能解除報(bào)警。
    (3)時(shí)間設(shè)定：在初始狀態(tài)下按“set”鍵，溫度顯示由實(shí)際溫度轉(zhuǎn)換為報(bào)警溫度(預(yù)設(shè)值為60 ℃＆140 °F)，再壓“set”鍵將進(jìn)入時(shí)間設(shè)定界面，按“up"或“down”鍵可以調(diào)整時(shí)針的整數(shù)值，調(diào)整完時(shí)針之后再按“set”鍵鎖定并進(jìn)入分針的設(shè)定模式，同樣按“up"或“down”鍵就可以調(diào)整它的值了，按“set"鍵鎖定。
    (4)真實(shí)時(shí)間和工作時(shí)間的轉(zhuǎn)換：在初始狀態(tài)下按“down”鍵可以切換時(shí)間模式的顯示，累計(jì)工作時(shí)間在24 h之內(nèi)顯示單位為時(shí)／分，超過(guò)24 h就顯示為天。
    (5)LCD Reset：同時(shí)按住“up"和“down”鍵約2 s，LCD將復(fù)位，所有值將回到出廠設(shè)置狀態(tài)。
3．2．2 按鍵子程序流程圖
    通過(guò)上面的按鍵功能的描述，可以把按鍵子程序理解成為可以通過(guò)“set”鍵調(diào)整狀態(tài)，然后每個(gè)狀態(tài)下又有各自的子狀態(tài)，這些子狀態(tài)可以通過(guò)“up”或者“down”鍵來(lái)進(jìn)行調(diào)整；最后還有2個(gè)特殊狀態(tài)，解除警報(bào)和LCD復(fù)位。按鍵子程序流程如圖7所示。

4 結(jié) 語(yǔ)
    經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行，本系統(tǒng)能及時(shí)檢測(cè)電腦CPU的溫度和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)溫度達(dá)到報(bào)警溫度時(shí)則報(bào)警，從風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可以判斷風(fēng)扇的情況。還可以顯示電腦的工作時(shí)間，了解電腦的壽命。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能齊全，具有低成本、低功耗、高可靠性等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了用戶的需求。