汽車(chē)座椅方向盤(pán)加熱系統(tǒng)

在《2024 DigiKey 汽車(chē)應(yīng)用創(chuàng)意挑戰(zhàn)賽》中，設(shè)計(jì)一個(gè)創(chuàng)新的汽車(chē)座椅和方向盤(pán)加熱系統(tǒng)是一個(gè)非常有潛力的方向，也是我接下來(lái)需要完成的項(xiàng)目任務(wù)。

下面是一些創(chuàng)意設(shè)計(jì)思路和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，詳細(xì)的介紹。

基于樹(shù)莓派PI5汽車(chē)座椅方向盤(pán)加熱系統(tǒng)

本項(xiàng)目是利用樹(shù)莓派PI5作為核心處理器，結(jié)合多種傳感器和執(zhí)行器，包含多個(gè)加溫控制模塊，風(fēng)扇等，，實(shí)現(xiàn)一個(gè)智能化的汽車(chē)座椅和方向盤(pán)加熱系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)AHT10溫濕度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度，利用STO21加熱片模塊進(jìn)行加熱，并通過(guò)Motor Module直流電機(jī)控制風(fēng)扇散熱，確保系統(tǒng)在舒適和安全的環(huán)境下運(yùn)行。串口屏用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)和用戶交互。

樹(shù)莓派PI5：核心處理器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理、邏輯控制和通信。

AHT10溫濕度傳感器：用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度。 GPIO2(SDA,I2C1),GPIO3(SCL,I2C1)

STO21加熱片模塊：用于座椅和方向盤(pán)的加熱。GPIO4

Motor Module直流電機(jī)：用于控制風(fēng)扇散熱。GPIO17

串口屏：用于顯示系統(tǒng)狀態(tài)和用戶交互。TX(GPIO15),RX(GPIO14)

溫濕度監(jiān)測(cè)：通過(guò)AHT10傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車(chē)內(nèi)溫濕度。

加熱控制：根據(jù)用戶設(shè)置和環(huán)境溫度，控制STO21加熱片模塊進(jìn)行加熱。

散熱控制：通過(guò)Motor Module直流電機(jī)控制風(fēng)扇，確保系統(tǒng)不過(guò)熱。

用戶交互：通過(guò)串口屏顯示系統(tǒng)狀態(tài)，用戶可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設(shè)置和操作。

AHT10傳感器：通過(guò)I2C接口連接到樹(shù)莓派PI5。

STO21加熱片模塊：通過(guò)GPIO口控制，連接到樹(shù)莓派PI5。

Motor Module直流電機(jī)：通過(guò)PWM控制，連接到樹(shù)莓派PI5。

串口屏：通過(guò)UART接口連接到樹(shù)莓派PI5。

系統(tǒng)初始化：

初始化I2C、GPIO、PWM和UART接口。

初始化AHT10傳感器、STO21加熱片模塊、Motor Module直流電機(jī)和串口屏。

溫濕度讀?。?/div>

三、實(shí)物圖

四、軟件工作流程

連接圖：

六、代碼

class AHT10:
    def __init__(self, bus=1, address=0x38):
        self.bus = smbus2.SMBus(bus)
        self.address = address

    def read_data(self):
        self.bus.write_i2c_block_data(self.address, 0xAC, [0x33, 0x00])
        time.sleep(0.1)
        data = self.bus.read_i2c_block_data(self.address, 0x00, 6)
        if not (data[0] & 0x80):
            raise RuntimeError("Device not ready")
        raw_temp = ((data[3] & 0x0F) << 16) | (data[4] << 8) | data[5]
        temperature = (raw_temp * 200.0 / 1048576) - 50
        return temperature


class CONTROLLER:
    def __init__(self):
        self.temp = 0
        # 正向控制 on是開(kāi) off是關(guān)
        self.fan = LED(17)
        # 反向控制 off是開(kāi)  on是關(guān)  是否加熱從硬件外觀是看不出的 加熱比較慢 耐心等待
        self.heat_board = LED(4)
        self.aht10 = AHT10()
        self.init()

    def init(self):
        self.fan.off()
        self.heat_board.on()
        self.temp = self.aht10.read_data()

    def heat(self):
        self.fan.off()
        self.heat_board.off()
        self.temp = self.aht10.read_data()

    def cool(self):
        self.fan.on()
        self.heat_board.on()
        self.temp = self.aht10.read_data()


ser = serial.Serial("/dev/ttyAMA0", 9600)
device = CONTROLLER()
device.init()
ser.write('t2.txt="20"'.encode("GB2312"))
ser.write(bytes.fromhex("ff ff ff"))
aim = 20
while 1:
    target = ser.read_all()
    print("---------------")
    if target != b"":
        aim = target[-4]
        print(aim)
    temp = device.temp
    print(temp, aim)
    temp_str = "{0:.2f}".format(temp)
    if int(temp) < aim:
        device.heat()
        ser.write("p3.pic=1".encode("GB2312"))
        ser.write(bytes.fromhex("ff ff ff"))
    elif int(temp) > aim:
        device.cool()
        ser.write("p3.pic=2".encode("GB2312"))
        ser.write(bytes.fromhex("ff ff ff"))
    else:
        device.init()
        ser.write("p3.pic=3".encode("GB2312"))
        ser.write(bytes.fromhex("ff ff ff"))
    time.sleep(0.05)
    ser.write('t2.txt="{}"'.format(temp_str).encode("GB2312"))
    ser.write(bytes.fromhex("ff ff ff"))

    time.sleep(0.9)

七、屏軟件操作界面

整體界面

多組選擇菜單：

模塊圖：

八、計(jì)劃框架圖

主要是多級(jí)控制時(shí)的一個(gè)架構(gòu)圖：

軟件控制操作圖：

九、原理圖：

十、視頻講解：