智能方向盘加热控制系统 - 基于Raspberry Pi Pico的恒温节能解决方案

一、项目名称：

智能方向盘加热控制系统——基于Raspberry Pi Pico的恒温节能解决方案

二、项目概述：

本项目旨在设计一款低成本、智能化的外置方向盘加热控制系统，通过热敏电阻实时采集温度数据，结合电容式触摸开关检测用户手部状态，实现恒温加热、自动启停及节能控制。系统基于Raspberry Pi Pico主控芯片（RP2040），搭配PIM543显示屏模块（含用户按键和RGB指示灯）进行人机交互，可自定义温度档位，适用于传统方向盘升级或DIY场景。

1、项目原理：

1）核心功能

温度智能调节：通过热敏电阻（NTC）实时监测方向盘表面温度，使用PID算法动态调整加热膜功率，维持用户设定的目标温度。

手部状态检测：电容式触摸开关检测用户是否握持方向盘，若无人操作则自动关闭加热，切换供电模式，降低功耗。

人机交互界面：通过LCD显示屏显示当前温度、目标温度及工作状态，用户按键调节温度档位，RGB灯指示加热/待机/异常状态。

2）节能逻辑

开机后，无人操作时（电容开关未触发），系统进入低功耗待机模式（预加热模式）。

检测到手握后进入加热模式，同时温度达到设定值后，采用PWM脉宽调制动态控制加热膜功率，避免持续全功率加热。

2、硬件方案

硬件连接示意图：

3、软件方案

1）主程序流程

初始化：配置外设（ADC、PWM、GPIO中断）、加载默认温度设定。

主循环：

读取按键输入，更新目标温度（范围：20°C–45°C）；

通过ADC获取热敏电阻温度值，计算实际温度。

检测电容开关状态，判断手部是否接触；

若手部接触且实际温度 < 目标温度：启动PID算法调节PWM占空比，加热膜工作；

若手部离开：停止加热，进入预加热模式；

刷新LCD显示内容，更新RGB灯状态；

2）关键算法

PID温度控制：根据设定值与实际温度差值，动态调整PWM输出，公式：

Output = Kp*e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt  

低通滤波：对ADC采集的温度数据进行滤波处理，消除噪声干扰。

更新服务：电容开关触发中断，立即更新手部状态标志位，响应优先级高于主循环。

4、预期成果

实现温度设定范围18°C–40°C，控制精度±1°C。

手部离开后5秒内关闭加热，进入预加热模式。

5、应用场景

传统车辆方向盘升级。

冬季户外设备（如摩托车把手、健身器材）的加热改造。

智能家居场景（如恒温杯垫、桌面加热垫）。

三、作品实物图

四、演示视频

【智能方向盘加热控制系统功能性展示】

https://www.bilibili.com/video/BV1mPXXYvECf/?share_source=copy_web&vd_source=b04da51472e5874aa452f4a273672c46

五、项目文档

参考附件