便携式取暖器

1.简介  

        随着生活水平的提高，消费者对取暖设备的需求日益多样化。便携式取暖器因其小巧、轻便、易于携带的特点，满足了人们在不同场景下对取暖的需求。特别是在户外露营、家庭旅行、办公室取暖等场景中，便携式取暖器具有广泛的应用前景。
  根据市场调研数据，取暖设备行业的市场规模在过去几年中呈现出快速增长的趋势。预计未来几年，随着消费者对取暖设备需求的不断增加和技术的持续创新，市场规模将继续扩大。越来越多的企业进入取暖器市场，市场竞争日益激烈。这要求取暖器企业不断提升产品质量、创新技术和服务水平，以满足消费者的需求和期望。智能化和绿色化是未来取暖器行业的发展趋势。基于STM32的便携式取暖器通过集成智能控制技术和采用高效节能技术，符合这一发展趋势，具有广阔的市场前景。
  未来几年，便携式取暖器行业有望继续保持增长态势。随着技术的不断进步和市场的不断扩大，行业的竞争格局也将发生深刻变化。一方面，国际知名品牌和地区性品牌之间的竞争将更加激烈；另一方面，新兴技术和创新模式也将不断涌现，为行业带来新的发展机遇。

2.功能实现

1. 初始化各个外围设备，设计系统启动界面；
2. 海凌科语音模块驱动，上电播报特定语音词条；
3. 配置WIFI工作模式为STA，连接网络，实现网络校时；连接腾讯物联网平台，实现设备远程控制；
4. 驱动DHT11温湿度模块，实时采集当前温湿度信息，并实时上报至微信小程序，设计温湿度显示界面；
5. 驱动取暖器片，通过PWM调节取暖器档位。
6. 通过语音控制取暖器开关和档位调节；实现语音完成界面切换；
7. 通过按键调节取暖器档位和页面切换；
8. 实习微信小程序控制取暖器开关和档位控制；

3.运行效果

  系统上电，时间显示界面，进行网络校时，显示当前实时时间。

温湿度显示界面
  进入系统后实时采集温湿度数据，可通过按键和语音实现温湿度界面显示。

4.系统整体设计 

      本次系统总体包含软件和硬件两部分组成，其中硬件部分组成部分如下：

      主控制器STM32F103C8T6，该芯片是ST公司开发的一款32位基于ARM Cortex-M3内核MCU，属于M3系列。这款单片机拥有64KB的闪存和20KB的SRAM，工作频率72MHz，具有丰富的外围接口设备。芯片的内部资源丰富(3个串口，4个定时器，2个12位ADC共10通道,1个CAN,2个I2C、I2S、SPI，1个2.0USB Slave)。能很好的满足本设计要求。STM32F103C8T6系统的总体结构分为Armsfirm和Matrixbus开发出来的Cortex M3、DMA、AHB、APB1、APB2和ST公司优化的外围设备。

      海凌科语音识别模块，持多种语言：支持中文和英文识别，但每个模块只能烧录一种语言，不可中英文同时使用。用户可以根据应用使用场景自定义唤醒词、免唤醒应答词和命令词。HLK-V20支持最多5个唤醒词、10条免唤醒应答词（包含5个唤醒词）和150条语音指令。
EPD墨水屏，墨水屏依靠反射外界环境光实现画面显示，无需背光，因此没有蓝光危害和频闪，对眼睛更加友好，长时间阅读也不易感到视觉疲劳。在静态画面显示时，墨水屏不耗电，因此具有极低的能耗特点，既环保又节能。提供高清晰度、高对比度的显示效果，文字清晰可见，视觉体验自然舒适。墨水屏薄膜本身是柔性的，可以贴覆在柔性的塑料基板上，构成可弯折的电子纸显示屏。

      PTC加热器电发热片PTC加热器利用PTC陶瓷材料的正温度系数特性，即电阻随温度升高而增加，通过电流激发PTC陶瓷发热元件产生热量。同时，内置的风扇将热空气吹出，形成热风，从而加速热量的传递和扩散，达到取暖的效果。
DHT11温湿度模块，DHT11采用单总线数字信号传输和湿度电容传感技术。它由湿度感应器和温度感应器组成，可以测量环境中的温度和湿度。使用一个负温度系数（NTC）热敏电阻来测量温度。当温度上升时，其电阻值下降；当温度下降时，其电阻值上升。DHT11通过测量热敏电阻的电阻值变化来计算环境的温度。使用一种薄膜电容湿度传感材料来测量湿度。薄膜电容湿度传感材料的电容值随着湿度的增加而增加。DHT11通过测量湿度传感材料的电容值变化来计算环境的湿度。

      电容式触摸按键，PT8042 是一款电容式触摸控制 ASIC，支持双通道触摸输入和双路同步开关输出，可引脚配置同步输出的有效电平。PT8042 实现触摸同步开关控制。适用于雾化器、车载用品、电子玩具、消费类电子产品等领域，具有低功耗、高抗干扰、宽工作电压范围、高穿透力的突出优势。

      软件部分系统设计框图如下：

      以STM32F103C8作为主控MCU。系统上电初始化各个外围接口设备，设计屏幕初化页面，将WIFI设置为STA模式，连接网络，获取网络时间进行时间校准。网络教室成功后开始连接腾讯物联网平台，实现设备远程控制，并实时上报当前环境的温湿度数据，在微信小程序腾讯连连上实时显示温度湿度数据，并可实现在小程序上控制取暖器加热档位。进入主程序后可通过语音控制取暖器开关和档位调节，或者通过红外遥控进行控制；可通过语音实现温湿度界面和时间界面切换，也可以通过电容式按键实现界面切换和取暖器档位调节。

5.软件设计

      墨水屏接口电路如下图所示，使用SPI驱动。

取暖器驱动

  风扇陶瓷PTC加热器利用PTC陶瓷材料的正温度系数特性，即电阻随温度升高而增加，通过电流激发PTC陶瓷发热元件产生热量。同时，内置的风扇将热空气吹出，形成热风，从而加速热量的传递和扩散，达到取暖的效果。其硬件接口电路如下：

      取暖器采用双MOS管驱动，采用PWM调节取暖器档位。驱动引脚为PB0，工作电压为12V。
     使用TIM3通道1输出PWM，设置工作频率20KHZ，通过条件CH1占空比实现取暖器档位调节。