一、功能概述

项目名称：基于单片机的天然气泄漏报警系统设计

项目编号：dz-914

主控芯片：STC89C52

本系统具备以下核心功能：

• 采用MQ-5气体传感器实时监测环境中天然气浓度，当浓度超过设定上限时，自动启动通风装置，并触发声光报警机制；
• 利用DS18B20温度传感器采集当前环境温度，若温度超出预设阈值，系统将自动开启通风并同步启动声光报警；
• 配备按键模块，支持用户自定义设置温度与天然气浓度的报警阈值；
• LCD1602液晶显示屏用于实时显示环境温度及可燃气体浓度数据；
• 集成蓝牙通信模块，实现检测数据上传至手机端，用户可通过手机远程配置参数并控制通风设备的启停。

二、系统结构框图

设计工具：VISIO

本系统以STC89C51单片机作为核心控制单元，协同多个功能模块共同构成完整的控制系统架构。整个系统由中央处理单元、输入模块和输出模块三大部分组成。

中央控制器：选用STC89C51单片机，负责接收来自各输入模块的数据信号，进行逻辑分析与判断，并据此发出相应的控制指令驱动输出设备工作。

输入部分包含四个子模块：

1. 温度检测模块：通过DS18B20传感器获取当前环境温度信息；
2. 天然气检测模块：利用MQ-5传感器配合ADC转换模块，对环境中可燃气体浓度进行采样；
3. 按键输入模块：实现界面切换、数值调整以及工作模式选择等功能；
4. 电源供电模块：为整个系统提供稳定电力支持。

输出部分包括三个关键模块：

1. 显示模块：使用LCD1602屏幕展示实时监测数据及参数设置界面；
2. 继电器控制模块：通过继电器通断控制外部通风电机的运行状态；
3. 声光报警模块：一旦监测值超过设定限值，立即启动灯光闪烁与蜂鸣器报警。

此外，蓝牙模块兼具输入与输出双重功能：一方面将现场采集的数据无线传输至用户手机；另一方面接收来自手机端的控制命令，用于修改报警阈值或远程操控通风开关。系统整体结构如图3.1所示。

三、实物展示图

所用单片机型号：STM32F103C8T6

PCB板为绿色双层设计，板厚1.2mm，上下两面均覆铜接地，提升系统抗干扰能力。元器件以直插式为主，部分电源管理芯片采用贴片封装以节省空间。

供电接口类型：Type-C 接口，便于连接常用充电线缆。

四、电路原理图说明

设计软件版本：Altium Designer 2013

电路连接方式采用网络标号进行电气连接，提高图纸可读性与布线效率。

请注意：所提供的原理图仅展示各功能模块的外部引脚连接关系，并未涉及模块内部具体电路结构。

五、PCB布局图说明

PCB图由原理图导入生成，大部分元器件封装由作者自行绘制完成，不单独提供封装库文件，仅提供已完整连线的源工程文件。PCB采用双层板设计，顶层与底层均做覆铜处理并接地，增强电磁兼容性能。

板上设有项目编号标识，位置隐藏于单片机插座下方，安装单片机后该编号将被遮挡不可见。

六、程序代码片段展示

开发环境：Keil uVision5

软件架构采用模块化设计，主控逻辑代码位于main.c文件中，各类外设驱动程序则分别置于独立的.c源文件中，实现功能解耦，便于维护与升级。

/**********************************
函数名：处理函数
传参值：无
返回值：无
**********************************/
void Manage_Function(void)
{
	if(display_num == 0)																							//测量界面
	{
		if(temp_value > temp_max || TRQ_value >  TRQ_max)								//温度大于设置最大值或者天然气大于最大值时，通风机打开，并声光报警
		{
			RELAY_TF = 0;
			flag_TF = 0;
			
			if(time_num % 20 == 0)
			{
				ALERT = !ALERT;								
			}
		}
		else																														//否则，停止通风，停止声光报警
		{
			if(flag_TF == 0)
			{
				RELAY_TF = 1;
			}
			
			ALERT = 1;	
		}
	}