本文針對能見度檢測儀實(shí)際應(yīng)用中功耗,、實(shí)時(shí)性、擴(kuò)展兼容性和成本等問題,，提出了一款基于Si4432散射式大氣低能見度儀的設(shè)計(jì)方案,。設(shè)計(jì)方案中根據(jù)測量前向散射光強(qiáng)度為能見度檢測原理，以Cortex-M3及RTOS 設(shè)計(jì)的嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取,、處理及系統(tǒng)管理,，預(yù)警數(shù)據(jù)采用三種輸出模式。場外實(shí)驗(yàn)表明樣機(jī)的功能和性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,，誤差控制在20%內(nèi),，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

　　以Cortex-M3架構(gòu)微處理器為核心的控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)處理部分采用基于ARM Cotex-M3內(nèi)核架構(gòu)的LPC17xx系列微處理器為核心的硬件平臺,。LPC17xx 系列具有較高的運(yùn)行速度和豐富的外設(shè)接口,，滿足系統(tǒng)低成本、低功耗,、高性能等方面的設(shè)計(jì)要求,。控制系統(tǒng)硬件主要包括微處理器及其支持電路,、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）,、SD 卡本地?cái)?shù)據(jù)存儲電路、數(shù)據(jù)傳輸接口電路,、AD 采樣電路,、溫度監(jiān)測電路等。AD 采樣使用16位精度具有自動(dòng)校準(zhǔn)功能的AD7705芯片,，使用SPI 總線與處理器連接,。溫度傳感器芯片選用LM75，使用IIC 總線連接到處理器,。數(shù)據(jù)傳輸主要通過USART 和SPI 數(shù)據(jù)總線接口實(shí)現(xiàn),。充分利用LPC17xx 的定時(shí)器，實(shí)現(xiàn)數(shù)字波形發(fā)生器和數(shù)字移相器，輸出用于發(fā)射光源調(diào)制的低頻方波信號,，以及用于鎖相放大器相敏檢波的移相參考波形,，采用負(fù)反饋比較測量法自動(dòng)確定所需調(diào)節(jié)的相位， 以替代傳統(tǒng)的模擬電路搭建的方波發(fā)生電路及移相電路,，可簡化硬件設(shè)計(jì)和相位調(diào)節(jié)的調(diào)試過程,，有利于提高穩(wěn)定性。

　　多種傳輸方式的預(yù)警數(shù)據(jù)輸出電路設(shè)計(jì)

　　低能見度預(yù)警檢測儀的數(shù)據(jù)輸出支持有線傳輸,、短距離無線數(shù)傳以及公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸多種方式,，以應(yīng)對現(xiàn)場復(fù)雜的安裝條件以及多樣的應(yīng)用需求，靈活方便地接入到預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),。有線傳輸使用MAX232和MAX13082接口芯片,，與微處理器UART 連接，完成TTL 電平到RS232和RS485電平標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換,。短距離RF 無線數(shù)傳采用Silicon Labs EZRadioPRO 系列ISM 頻段無線收發(fā)一體芯片SI4432,，該芯片最新版本為B1版，與微處理使用SPI 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)通信,，在240-960MHz 頻率下輸出功率可達(dá)+20dBm,，接收靈敏度-117dBm，實(shí)現(xiàn)500米范圍內(nèi)與可變信息牌,、路標(biāo)等現(xiàn)場預(yù)警執(zhí)行設(shè)備的可靠數(shù)據(jù)傳輸,。在沒有有線通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的地方，使用GPRS 或CDMA 公網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸,，將預(yù)警情況及時(shí)通報(bào)給指揮監(jiān)控中心及相關(guān)值班人員,。多種方式數(shù)據(jù)傳輸采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)傳輸模塊的配置和更換,，有助于降低設(shè)備成本,。低能見度預(yù)警檢測儀數(shù)據(jù)收發(fā)電路如圖2所示，其中U9為SI4432,，由于采用單天線形式,，使用了射頻收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)UPG2214T進(jìn)行收發(fā)切換。

　　散射式低能見度預(yù)警檢測儀主要由紅外光發(fā)射和接收裝置,、信號調(diào)理模塊,、控制模塊、預(yù)警數(shù)據(jù)輸出模塊和電源模塊組成,。本文提出的基于Si4432散射式大氣低能見度儀的設(shè)計(jì)方案,。方案中所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的控制和數(shù)據(jù)處理采用基于ARMCortex-M3內(nèi)核的新型微處理器，運(yùn)行RTOS 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),，有利于提高運(yùn)行效率和系統(tǒng)性能,，便于升級、維護(hù)和擴(kuò)展,。具有良好的社會效益和廣闊的產(chǎn)業(yè)化前景,。