初红霞，许　航，倪鹏飞，魏明闯

（黑龙江工程学院电气与信息工程学院，哈尔滨　150001）



基于Arduino模块的燃气定时器设计

初红霞，许航，倪鹏飞，魏明闯

（黑龙江工程学院电气与信息工程学院，哈尔滨150001）

摘要：设计了一种利用Arduino技术与集成电路（STM8L152）构成的燃气定时开关系统。通过Arduino构成远程控制模块，可利用Wi-Fi等无线方式传递控制信号。信号传递给STM8L15和LCD笔段液晶-3位构成定时显示装置。收到定时关闭信号后启动定时和报警装置，待定时器时间结束后，电磁阀自动旋紧，关闭燃气通道。

关键词：STM8L15微控芯片；智能家居；Arduino模块；Edison

0　引言

家庭安全防范的目的是保证家庭成员人身不受伤害和家庭财产不受侵犯。家庭安防系统、新的安防技术和方法，要有效地保证和实现家庭安全防范。

燃气是人们家庭必备的燃料，它的主要成分是一氧化碳（CO）、氢和烷烃等。煤气有毒是因为其中的CO、芳烃等能造成缺氧，使人昏迷不醒甚至死亡，即使在低浓度下也能使人头晕、恶心及虚脱。由于发生一氧化碳中毒事件的普遍性和隐蔽性，迫切需要一种能够很好地控制阀门来控制煤气在用完后保持关闭状态，保护人们的生命财产安全。同时普通的阀门会发生没拧紧导致泄露的问题，少则造成环境污染，多则威胁生命安全。本文设计了一种基于Arduino和STM8L152的燃气定时开关系统，通过Wi-Fi等远程控制方式传递控制信号，并在STM8L15和LCD笔段液晶-3位构成的显示装置上显示。收到定时关闭信号后启动定时和报警装置，待定时器时间结束后，电磁阀自动旋紧，关闭燃气通道，从而实时、可靠、自动地实现了燃气监控及报警。

1　系统硬件设计

1.1硬件电路

硬件电路为定时控制部分、远程控制部分、显示部分、电磁阀控制部分（如图1所示）。基本原理是通过远程控制芯片Arduino进行信号采集和数据传递[1]，将采集到的信号传递给定时控制模块STM8L15[2]，STM8L15进行数据处理，并通过笔段液晶-3位将定时时间显示出来，待定时时间到达后关闭电磁阀门。定时阀也设有按键模块，若无Wi-Fi等远程信号控制也可使用按键直接控制定时阀的开关。

1.2定时器控制显示模块设计

（1）控制模块

定时控制芯片选用的是STM8L15芯片，该器件是超低功耗器件、截至32KB中等密度的嵌入式闪存程序存储器，集成了定时器、计时器、比较器、ADC、DAC以及SPI、I2C标准通讯接口，如图2所示。

图2　STM8L152芯片电路图

（2）显示模块

显示模块采用了笔段液晶-3位集成模块，通过主控芯片STM8L152驱动液晶显示，将定时时间显示出来，如图3所示。

图3　3位笔段液晶电路

1.3 Arduino远程控制芯片

该芯片能通过有线或者无线的方式，使其他设备能从任何地方都能访问你的设备和数据。设备服务器应用程序和协议栈支持设备数据无缝的远程访问，简化设计，同时提供强大的连接——包括从任何移动设备访问数据的能力,包括智能手机和平板电脑，通过Intel Edison开发板实现连接。

Intel Edison严格来说只是个开发板，尺寸仅为35.5×25毫米，搭载了一颗22nm Atom 500MHz双核心处理器(Silverm ont架构)，整合Quark 100MHz微控制器，1GB LPDDR3内存，4GB eMMC闪存，支持802.11n和蓝牙4.0。我们应用其Edison Kit for Arduino模块进行远程控制的实现。

2　软件实现

本设计主要通过Edison Kit for Arduino模块的远程控制功能实现远程数据的传送，传送到STM8L15模块，STM8L15微控制器驱动显示和定时，电磁阀门是常闭式阀门，接收到控制信号时打开，等到时间到了，信号消失，阀门关闭。按键还可以控制阀门的定时关闭，启动按键按下后阀门就自动开启，定时器定时30分钟以后关闭，软件实现框图如图4所示。

图4　软件实现框图

3　结语

本文从实际的大众需求、市场需求、节能安全角度出发，利用新技术Intel Edison的Edison Kit for Arduino无线网络模块实现对燃气灶的远程智能定时关闭控制，给出了基于STM8L15的定时控制及显示模块的硬件和软件实现方法。在硬件设计过程中引入有效的安全节能思想，可以大大降低功耗，延长设备寿命，安全可靠。

参考文献：

[1]佟源洋，赵钰，方圆.基于Arduino平台的智能家居系统模型设计[J].现代计算机. 2015，（31）：66-71.

[2]谭靖. STM8L15X系列微处理器的超低功耗设计技术[J].电子测试. 2015，（21）：5-6.

[3]赵艳秋. Edison:让创客想干什么就干什么[J]. IT经理世界. 2014，（9）：1.

初红霞（1976-），女，讲师,哈尔滨，博士,研究方向为模式识别、智能控制

许航（1994-），男，本科，学生，自动化专业

倪鹏飞（1994-），男，本科，学生，自动化专业

魏明闯（1991-），男，本科，学生，自动化专业

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

作者简介：

文章编号：1007-1423（2016）09-0056-03

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.09.014

基金项目:黑龙江省大学生创新创业训练计划项目（No.201511802018）