暖手宝宝&恒温水杯台

项目简介

冬天手冷吗（手动滑稽），因此我使用CW32L010单片机，结合PID温控和蓝牙控制，制作了一个小巧暖手宝&恒温水杯台

项目功能

本设计是基于CW32L010低功耗单片机设计暖手宝宝；设置有两个独立按键和蓝牙控制功能（如果不使用蓝牙功能可以不焊接），按键功能分别为切换界面、加/减，能实现PID自动温控，且根据人体低温烫伤温度区间将温度上限定额到43度，同时也可以通过蓝牙来控制目标温度加减和界面切换，并且可以通过蓝牙来切换屏幕旋转方向和接收单片机采样的数据，切换界面一共有五个，上电自动进入界面一，该界面显示单片机采集的各种数据和运行时间，通过模式切换按键来依次切换界面，界面二主要显示目标温度曲线和电池电压，界面界面三和四分别是控制目标温度加减界面，通过加/减按键来增大或者减小目标温度，界面五则是显示两个DS18B20温度值和调光界面，调光可以调节lcd屏幕的亮度；
更新功能：
增加了低电压关闭加热铝基板供电和屏幕低电压提示功能
屏幕主界面运行时间只显示铝基板正常运行时间，如果电池电压低于3.4V则会停止计时并且保持当前计时时间，当电池电压高于3.4V则继续计时并且恢复铝基板加热功能

项目参数冬天手冷吗（手动滑稽），因此我使用CW32L010单片机，结合PID温控和蓝牙控制，制作了一个小巧暖手宝&恒温水杯台

• 本设计采用IP2312U三元铁锂电池充电管理芯片，可以最高5V3A对设备进行15W快速充电，充电红灯，充满绿灯；
• 本设计采用0.96寸LCD彩色屏幕显示，使用五个界面来具体显示；
• 选用两个全数字型温度传感器DS18B20，具有较宽的温度测量范围，可以满足一般需求；
• 当设备蓝牙和手机连接后，板载绿灯亮起，断开连接绿灯熄灭；
• 使用TLV62569DBVR降压芯片把输入电压降为3.3V给单片机和周围用电模块供电，可提供2A大电流带载能力；
• 采用ams1117 ldo稳压精准的3.3V电压给单片机供电，从而使得单片机参考电压更加稳定，采样的电压数据更准确；
• 使用嘉立创的免费铝基板工艺免费打样了五块铝基加热板，加热效果很理想
• 采用FP6296XR升压芯片来将电池电压升压到12V给加热板铝基板供电加热
• 采用INA199A1电流采样芯片配合电压采样来估算设备运行时候功率大小，直观感受pid温控过程；
• 屏幕采样驱动芯片为st7735的0.96寸 lcd 8pin插接长排线屏幕，使用驱动芯片为st7735s的程序也支持，但是需要更改一下，我会将两份源码放到压缩包，解决购买错屏幕导致反色和偏移问题（购买链接：https://e.tb.cn/h.Tk5TCYcvctoIEEW?tk=mrauedDgjdp）

本次更新增加了3D打印外壳，在PCB工程里面，目前已验证

软件代码

//用于初始化pid参数的函数
void PID_Init(PID *pid, float p, float i, float d, float maxI, float maxOut)
{
    pid->kp = p;
    pid->ki = i;
    pid->kd = d;
    pid->maxIntegral = maxI;
    pid->maxOutput = maxOut;
}
 
//进行一次pid计算
//参数为(pid结构体,目标值,反馈值)，计算结果放在pid结构体的output成员中
void PID_Calc(PID *pid, float reference, float feedback)
{
 	//更新数据
    pid->lastError = pid->error; //将旧error存起来
    pid->error = reference - feedback; //计算新error
    //计算微分
    float dout = (pid->error - pid->lastError) * pid->kd;
    //计算比例
    float pout = pid->error * pid->kp;
    //计算积分
    pid->integral += pid->error * pid->ki;
    //积分限幅
    if(pid->integral > pid->maxIntegral) pid->integral = pid->maxIntegral;
    else if(pid->integral < -pid->maxIntegral) pid->integral = -pid->maxIntegral;
    //计算输出
		if(reference>(feedback-1))   ////测量值距离目标值较远时只使用PD控制
		{
            pid->output = pout+dout; 
		}	
	
		if(reference<(feedback-1))   ////测量值距离目标值非常近时加入积分控制
		{
    pid->output = pout+dout + pid->integral;
		}			
		
//    pid->output = pout+dout + pid->integral;
    //输出限幅
    if(pid->output > pid->maxOutput) pid->output =   pid->maxOutput;
    else if(pid->output < -pid->maxOutput) pid->output = -pid->maxOutput;
}

这是代码中一部分，也是PID温控核心代码。

注意事项

*注意点

• 修改后PCB增加一个拨动开关用于单面加热和双面加热开关控制
• 支撑用塑料支撑，开孔大小是M3孔，4个长度21mm的的六角尼龙单通塑料柱和4个长度8mm的双通六角塑料尼龙柱，以及8个长度8mm的M3螺栓
• 需要将两个ds18b20温度传感器分别固定到上下两块加热铝基板丝印面

实物图

图1：开机界面

图2：切换界面一

图3：切换界面二

图4：切换界面三，按下加/减按键会增加设定温度

图5：切换界面四，按下加/减按键会减小设定温度

图8：连接上蓝牙的主界面浅蓝色分割线变绿，此时板载绿灯亮起

图9：低电压主界面分割线变成红色

图10：手机蓝牙APP进行控制

烧录方法有两种
1.一种就是使用KEIL5软件进行编译使用DAPLINK/STLINK等烧录器从板子上的烧录口SDO,SCLK,GND（连接三根线就行了，此时需要将右边开关拨到最右侧才能烧录，切记），同市面上ARM单片机烧录工程一样

2.另外一种则是使用官方的烧录软件通过KEIL5编译生成的hex文件将程序烧录到设备中，丢一个链接，该链接有使用CH340和官方软件进行程序烧录
https://makerworld.com/zh/models/782870#profileId-720190

使用反馈：使用单片铝基板加热功率大概35W左右，可以插充电器（比如小米充电器），电路设计了取电自动切换电路，没有充电时候采用电池供电，充电时候使用输入的充电器供电，如果串联功率会较低，因为铝基加热板内阻增大，根据Q-I^2RT可知电流越小发热率越低，单面加热时候功率大概有35W，双面加热功率大概有20W，初代板子问题目前已经解决，打样验证成功