芯耀
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一、項目名稱：
智能方向盤加熱控制系統(tǒng)——基于Raspberry Pi Pico的恒溫節(jié)能解決方案
二、項目概述：
本項目旨在設計一款低成本、智能化的外置方向盤加熱控制系統(tǒng)，通過熱敏電阻實時采集溫度數(shù)據(jù)，結合電容式觸摸開關檢測用戶手部狀態(tài)，實現(xiàn)恒溫加熱、自動啟停及節(jié)能控制。系統(tǒng)基于Raspberry Pi Pico主控芯片（RP2040），搭配PIM543顯示屏模塊（含用戶按鍵和RGB指示燈）進行人機交互，可自定義溫度檔位，適用于傳統(tǒng)方向盤升級或DIY場景。
1、項目原理：
1）核心功能
溫度智能調(diào)節(jié)：通過熱敏電阻（NTC）實時監(jiān)測方向盤表面溫度，使用PID算法動態(tài)調(diào)整加熱膜功率，維持用戶設定的目標溫度。
手部狀態(tài)檢測：電容式觸摸開關檢測用戶是否握持方向盤，若無人操作則自動關閉加熱，切換供電模式，降低功耗。
人機交互界面：通過LCD顯示屏顯示當前溫度、目標溫度及工作狀態(tài)，用戶按鍵調(diào)節(jié)溫度檔位，RGB燈指示加熱/待機/異常狀態(tài)。
2）節(jié)能邏輯
開機后，無人操作時（電容開關未觸發(fā)），系統(tǒng)進入低功耗待機模式（預加熱模式）。
檢測到手握后進入加熱模式，同時溫度達到設定值后，采用PWM脈寬調(diào)制動態(tài)控制加熱膜功率，避免持續(xù)全功率加熱。
2、硬件方案
| 模塊 | 硬件選型/參數(shù) | 功能描述 |
| 主控芯片 | Raspberry Pi Pico H RP2040 | 負責數(shù)據(jù)處理、算法控制及外設通信。 |
| 顯示屏模塊 | PIM543 - RP2040 LCD 1.14" | 顯示溫度、狀態(tài)，集成4個按鍵和RGB燈。 |
| 加熱模塊 | 外置加熱膜（模擬） | 通過PWM控制加熱功率，模擬真實加熱。 |
| 溫度傳感器 | 熱敏電阻（NTC 10K） | 采集方向盤表面溫度，反饋至主控。 |
| 手部狀態(tài)檢測 | 電容式觸摸開關 | 檢測用戶是否握持方向盤，觸發(fā)加熱啟停。 |
| 供電模塊 | 5V適配器 | 為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力輸入。 |
硬件連接示意圖：
3、軟件方案
1）主程序流程
初始化：配置外設（ADC、PWM、GPIO中斷）、加載默認溫度設定。
主循環(huán)：
讀取按鍵輸入，更新目標溫度（范圍：20°C–45°C）；
通過ADC獲取熱敏電阻溫度值，計算實際溫度。
檢測電容開關狀態(tài)，判斷手部是否接觸；
若手部接觸且實際溫度 < 目標溫度：啟動PID算法調(diào)節(jié)PWM占空比，加熱膜工作；
若手部離開：停止加熱，進入預加熱模式；
刷新LCD顯示內(nèi)容，更新RGB燈狀態(tài)；
2）關鍵算法
PID溫度控制：根據(jù)設定值與實際溫度差值，動態(tài)調(diào)整PWM輸出，公式：
Output = Kp*e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt 低通濾波：對ADC采集的溫度數(shù)據(jù)進行濾波處理，消除噪聲干擾。
更新服務：電容開關觸發(fā)中斷，立即更新手部狀態(tài)標志位，響應優(yōu)先級高于主循環(huán)。
4、預期成果
實現(xiàn)溫度設定范圍18°C–40°C，控制精度±1°C。
手部離開后5秒內(nèi)關閉加熱，進入預加熱模式。
5、應用場景
傳統(tǒng)車輛方向盤升級。
冬季戶外設備（如摩托車把手、健身器材）的加熱改造。
智能家居場景（如恒溫杯墊、桌面加熱墊）。
三、作品實物圖
四、演示視頻
【智能方向盤加熱控制系統(tǒng)功能性展示】
https://www.bilibili.com/video/BV1mPXXYvECf/?share_source=copy_web&vd_source=b04da51472e5874aa452f4a273672c46
五、項目文檔
參考附件
