基于Arduino模塊的燃?xì)舛〞r(shí)器設(shè)計(jì)

初紅霞，許　航，倪鵬飛，魏明闖

（黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，哈爾濱　150001）

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基于Arduino模塊的燃?xì)舛〞r(shí)器設(shè)計(jì)

初紅霞，許航，倪鵬飛，魏明闖

（黑龍江工程學(xué)院電氣與信息工程學(xué)院，哈爾濱150001）

摘要：設(shè)計(jì)了一種利用Arduino技術(shù)與集成電路（STM8L152）構(gòu)成的燃?xì)舛〞r(shí)開關(guān)系統(tǒng)。通過Arduino構(gòu)成遠(yuǎn)程控制模塊，可利用Wi-Fi等無線方式傳遞控制信號(hào)。信號(hào)傳遞給STM8L15和LCD筆段液晶-3位構(gòu)成定時(shí)顯示裝置。收到定時(shí)關(guān)閉信號(hào)后啟動(dòng)定時(shí)和報(bào)警裝置，待定時(shí)器時(shí)間結(jié)束后，電磁閥自動(dòng)旋緊，關(guān)閉燃?xì)馔ǖ馈?/p>

關(guān)鍵詞：STM8L15微控芯片；智能家居；Arduino模塊；Edison

0　引言

家庭安全防范的目的是保證家庭成員人身不受傷害和家庭財(cái)產(chǎn)不受侵犯。家庭安防系統(tǒng)、新的安防技術(shù)和方法，要有效地保證和實(shí)現(xiàn)家庭安全防范。

燃?xì)馐侨藗兗彝ケ貍涞娜剂?，它的主要成分是一氧化碳（CO）、氫和烷烴等。煤氣有毒是因?yàn)槠渲械腃O、芳烴等能造成缺氧，使人昏迷不醒甚至死亡，即使在低濃度下也能使人頭暈、惡心及虛脫。由于發(fā)生一氧化碳中毒事件的普遍性和隱蔽性，迫切需要一種能夠很好地控制閥門來控制煤氣在用完后保持關(guān)閉狀態(tài)，保護(hù)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)普通的閥門會(huì)發(fā)生沒擰緊導(dǎo)致泄露的問題，少則造成環(huán)境污染，多則威脅生命安全。本文設(shè)計(jì)了一種基于Arduino和STM8L152的燃?xì)舛〞r(shí)開關(guān)系統(tǒng)，通過Wi-Fi等遠(yuǎn)程控制方式傳遞控制信號(hào)，并在STM8L15和LCD筆段液晶-3位構(gòu)成的顯示裝置上顯示。收到定時(shí)關(guān)閉信號(hào)后啟動(dòng)定時(shí)和報(bào)警裝置，待定時(shí)器時(shí)間結(jié)束后，電磁閥自動(dòng)旋緊，關(guān)閉燃?xì)馔ǖ?，從而?shí)時(shí)、可靠、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了燃?xì)獗O(jiān)控及報(bào)警。

1　系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1硬件電路

硬件電路為定時(shí)控制部分、遠(yuǎn)程控制部分、顯示部分、電磁閥控制部分（如圖1所示）?；驹硎峭ㄟ^遠(yuǎn)程控制芯片Arduino進(jìn)行信號(hào)采集和數(shù)據(jù)傳遞[1]，將采集到的信號(hào)傳遞給定時(shí)控制模塊STM8L15[2]，STM8L15進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并通過筆段液晶-3位將定時(shí)時(shí)間顯示出來，待定時(shí)時(shí)間到達(dá)后關(guān)閉電磁閥門。定時(shí)閥也設(shè)有按鍵模塊，若無Wi-Fi等遠(yuǎn)程信號(hào)控制也可使用按鍵直接控制定時(shí)閥的開關(guān)。

1.2定時(shí)器控制顯示模塊設(shè)計(jì)

（1）控制模塊

定時(shí)控制芯片選用的是STM8L15芯片，該器件是超低功耗器件、截至32KB中等密度的嵌入式閃存程序存儲(chǔ)器，集成了定時(shí)器、計(jì)時(shí)器、比較器、ADC、DAC以及SPI、I2C標(biāo)準(zhǔn)通訊接口，如圖2所示。

圖2　STM8L152芯片電路圖

（2）顯示模塊

顯示模塊采用了筆段液晶-3位集成模塊，通過主控芯片STM8L152驅(qū)動(dòng)液晶顯示，將定時(shí)時(shí)間顯示出來，如圖3所示。

圖3　3位筆段液晶電路

1.3 Arduino遠(yuǎn)程控制芯片

該芯片能通過有線或者無線的方式，使其他設(shè)備能從任何地方都能訪問你的設(shè)備和數(shù)據(jù)。設(shè)備服務(wù)器應(yīng)用程序和協(xié)議棧支持設(shè)備數(shù)據(jù)無縫的遠(yuǎn)程訪問，簡化設(shè)計(jì)，同時(shí)提供強(qiáng)大的連接——包括從任何移動(dòng)設(shè)備訪問數(shù)據(jù)的能力,包括智能手機(jī)和平板電腦，通過Intel Edison開發(fā)板實(shí)現(xiàn)連接。

Intel Edison嚴(yán)格來說只是個(gè)開發(fā)板，尺寸僅為35.5×25毫米，搭載了一顆22nm Atom 500MHz雙核心處理器(Silverm ont架構(gòu))，整合Quark 100MHz微控制器，1GB LPDDR3內(nèi)存，4GB eMMC閃存，支持802.11n和藍(lán)牙4.0。我們應(yīng)用其Edison Kit for Arduino模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的實(shí)現(xiàn)。

2　軟件實(shí)現(xiàn)

本設(shè)計(jì)主要通過Edison Kit for Arduino模塊的遠(yuǎn)程控制功能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳送，傳送到STM8L15模塊，STM8L15微控制器驅(qū)動(dòng)顯示和定時(shí)，電磁閥門是常閉式閥門，接收到控制信號(hào)時(shí)打開，等到時(shí)間到了，信號(hào)消失，閥門關(guān)閉。按鍵還可以控制閥門的定時(shí)關(guān)閉，啟動(dòng)按鍵按下后閥門就自動(dòng)開啟，定時(shí)器定時(shí)30分鐘以后關(guān)閉，軟件實(shí)現(xiàn)框圖如圖4所示。

圖4　軟件實(shí)現(xiàn)框圖

3　結(jié)語

本文從實(shí)際的大眾需求、市場(chǎng)需求、節(jié)能安全角度出發(fā)，利用新技術(shù)Intel Edison的Edison Kit for Arduino無線網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)庠畹倪h(yuǎn)程智能定時(shí)關(guān)閉控制，給出了基于STM8L15的定時(shí)控制及顯示模塊的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)方法。在硬件設(shè)計(jì)過程中引入有效的安全節(jié)能思想，可以大大降低功耗，延長設(shè)備壽命，安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]佟源洋，趙鈺，方圓.基于Arduino平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī). 2015，（31）：66-71.

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[3]趙艷秋. Edison:讓創(chuàng)客想干什么就干什么[J]. IT經(jīng)理世界. 2014，（9）：1.

初紅霞（1976-），女，講師,哈爾濱，博士,研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別、智能控制

許航（1994-），男，本科，學(xué)生，自動(dòng)化專業(yè)

倪鵬飛（1994-），男，本科，學(xué)生，自動(dòng)化專業(yè)

魏明闖（1991-），男，本科，學(xué)生，自動(dòng)化專業(yè)

Design of Gas Timer Based on Arduino Module

CHU Hong-xia，XU Hang，NI Peng-fei，WEI Ming-chuang
（College of Electrical and Information Engineering, Heilongjiang Institute of Technology, Harbin 150001）

Abstract：Designs a timing switch system of gas composed by Arduino technology and integrated circuit (STM8L152). A remote control module is constituted through the Arduino. Wi-Fi such as wireless is used to transmit control signal. Signals are transmitted to timing display device which is made from STM8L15 and pen segment LCD liquid crystal three bit. A timing and alarm devices is started after receiving the timing off signal. The electromagnetic valve is automatically tightened and the gas channel is turned off after the timer time is over.

Keywords：STM8L15 Micro Control Chip; Smart Home; Arduino Module; Edison

收稿日期：2016-01-12修稿日期：2016-03-10

作者簡介：

文章編號(hào)：1007-1423（2016）09-0056-03

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.09.014

基金項(xiàng)目:黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（No.201511802018）