一、項(xiàng)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(xiàng)目概述：

本項(xiàng)目旨在設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)采集溫度數(shù)據(jù)，結(jié)合電容式觸摸開關(guān)檢測(cè)用戶手部狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)恒溫加熱、自動(dòng)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(jìn)行人機(jī)交互，可自定義溫度檔位，適用于傳統(tǒng)方向盤升級(jí)或DIY場(chǎng)景。

1、項(xiàng)目原理：

1）核心功能

溫度智能調(diào)節(jié)：通過熱敏電阻（NTC）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)方向盤表面溫度，使用PID算法動(dòng)態(tài)調(diào)整加熱膜功率，維持用戶設(shè)定的目標(biāo)溫度。

手部狀態(tài)檢測(cè)：電容式觸摸開關(guān)檢測(cè)用戶是否握持方向盤，若無人操作則自動(dòng)關(guān)閉加熱，切換供電模式，降低功耗。

人機(jī)交互界面：通過LCD顯示屏顯示當(dāng)前溫度、目標(biāo)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(jī)/異常狀態(tài)。

2）節(jié)能邏輯

開機(jī)后，無人操作時(shí)（電容開關(guān)未觸發(fā)），系統(tǒng)進(jìn)入低功耗待機(jī)模式（預(yù)加熱模式）。

檢測(cè)到手握后進(jìn)入加熱模式，同時(shí)溫度達(dá)到設(shè)定值后，采用PWM脈寬調(diào)制動(dòng)態(tài)控制加熱膜功率，避免持續(xù)全功率加熱。

2、硬件方案

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(shè)（ADC、PWM、GPIO中斷）、加載默認(rèn)溫度設(shè)定。

主循環(huán)：

讀取按鍵輸入，更新目標(biāo)溫度（范圍：20°C–45°C）；

通過ADC獲取熱敏電阻溫度值，計(jì)算實(shí)際溫度。

檢測(cè)電容開關(guān)狀態(tài)，判斷手部是否接觸；

若手部接觸且實(shí)際溫度 < 目標(biāo)溫度：啟動(dòng)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(jìn)入預(yù)加熱模式；

刷新LCD顯示內(nèi)容，更新RGB燈狀態(tài)；

2）關(guān)鍵算法

PID溫度控制：根據(jù)設(shè)定值與實(shí)際溫度差值，動(dòng)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(duì)ADC采集的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，消除噪聲干擾。

更新服務(wù)：電容開關(guān)觸發(fā)中斷，立即更新手部狀態(tài)標(biāo)志位，響應(yīng)優(yōu)先級(jí)高于主循環(huán)。

4、預(yù)期成果

實(shí)現(xiàn)溫度設(shè)定范圍18°C–40°C，控制精度±1°C。

手部離開后5秒內(nèi)關(guān)閉加熱，進(jìn)入預(yù)加熱模式。

5、應(yīng)用場(chǎng)景

傳統(tǒng)車輛方向盤升級(jí)。

冬季戶外設(shè)備（如摩托車把手、健身器材）的加熱改造。

智能家居場(chǎng)景（如恒溫杯墊、桌面加熱墊）。

三、作品實(shí)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(xiàng)目文檔

參考附件