摘 要

随着经济水平的不断提高，高速公路事业使世界各个国家的经济发展更加迅猛。我国的高速公路事业发展速度很快，就连偏远的落后地区也都通上了高速公路。迄今为止，我国的高速公路已突破十三万公里总里程，现居世界高速公路总里程榜首。高速公路的不断发展，使我们的出行更加方便，同时也让我们的活动范围变得更宽广，而且高速公路事业也正在不断地改变着我们的生活出行方式和推动世界各国的经济发展。但与此同时，在高速公路上发生的一系列交通事故，对我们的生活造成了很大的影响，特别是在雾天能见度很低的情况下，高速公路上发生的交通事故更为频繁，这严重的影响着我们的生命财产安全和国家经济的发展。因此，为了减少低能见度天气造成的交通事故和经济损失，就必须对高速公路上的低能见度天气进行监测和预警，通过相应的预防措施来预防交通事故的发生。

本次毕业设计首先从高速公路的发展历程出发，进而介绍能见度的定义以及四种能见度监测仪的监测原理，然后着重论述了能见度监测预警系统的组成和相关技术，并且对其系统硬件和软件模块进行了设计。本次能见度监测预警系统的硬件模块包括光发射装置与接收装置、光电转换装置、信号处理模块、信号控制模块和预警模块；软件设计部分使用嵌入式系统对能见度监测预警系统进行设计和调试仿真。

本次毕业论文所设计出的能见度监测预警系统，能够对高速公路上的能见度情况进行全程监控和预警，并且能将实时数据传输至控制中心，再由控制中心将预警信息传送至高速公路警示牌上，进而指挥高速公路上的车辆行驶。

关键词：能见度，监测仪，信号检测，预警系统

ABSTRACT

With the continuous improvement of economic level, the cause of the highway to the world's economic development more rapid.China's rapid development of the cause of the highway, the annual increase in the speed of thousands of kilometers, the national highway mileage has exceeded 130,000 km, is the first in the world. The continuous development of the highway has improved people's travel conditions, shortened the distance between different places, and is changing the way of life and the world's economic development at an unprecedented rate. But at the same time, a series of traffic accidents on the highway have had a great impact on the stability of our lives and property and the stable development of our economy, especially in the case of low visibility on the fog traffic accidents are more frequent. Therefore, the low visibility weather monitoring and early warning, can make timely preventive measures, which can greatly reduce the low visibility weather caused by traffic accidents and economic losses.

The graduation design begins with the development course of the highway, and introduces the definition of visibility and the monitoring principle of four kinds of visibility monitors, and then discusses the composition and related technology of the visibility monitoring and early warning system, and analyzes its system hardware and software modules was designed. The hardware module of the visibility monitoring and early warning system is mainly composed of infrared light transmitting and receiving device, photoelectric conversion device, signal processing module, control module and early warning output module. The software design part adopts the modular design concept and uses the embedded real-time operating system Design and implementation.

The visibility monitoring and warning system designed by the graduation design can monitor the real-time monitoring and early warning of expressway visibility and transmit the real-time data to the control center, and then send the warning information to the expressway warning card by the control center. Direct the traffic on the highway.

Keywords: visibility, monitor, signal detection, early warning

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

目 录 3

1绪论 1

1.1 引言 1

1.2 能见度的定义和检测方法 2

1.2.1能见度的定义 2

1.2.2 能见度的监测原理^[4] 2

1.2.3 能见度仪的器测原理 5

1.3 能见度的等级划分和预警值设定 7

1.3.1 能见度的等级划分 7

1.4 本次毕业论文结构安排 10

2 系统总体设计 11

2.1 系统组成和总体设计 11

2.2 系统硬件设计 12

2.2.1 系统信号检测单元电路设计 12

2.2.2 系统通信网络单元电路设计 13

2.3 系统软件设计 15

2.4 章末总结 15

3 系统的硬件设计模块 16

3.1 能见度信号检测 16

3.1.1 远距离光电传感器 16

3.1.2 锁相检测电路 17

3.1.3温度信号检测与控制 17

3.2 系统通信模块 19

3.3 MSP430介绍 21

3.4 章末总结 22

4 系统软件设计 23

4.1 MSP430集成开发环境 23

4.2 AD转换模块 24

4.3 温度检测与控制模块 25

4.4 RS485串口通信模块 26

4.5 本章总结 28

总结 29

致谢 30

参考文献 31

第1章 绪论

1.1 引言

随着经济水平的不断提高，高速公路事业使世界各个国家的经济发展变得更加迅猛，而且高速公路事业在世界各国也取得了长远的进步。目前，我国的高速公路事业发展很快，每年增加几千公里长度，连西部偏远落后地区也都有了高速公路。到目前为止，我国高速公路突破十三万公里总里程，现居世界高速公路总里程榜首^[1]。自建国以来，中国的高速公路事业发展很快，从无到有，其里程现居世界第一，使中国经济建设和现代化建设发展更快。与此同时，不断延伸的高速公路为道路运输行业的不断发展营造了更加有利的条件，近十年来，随着高速公路的增加，运输行业的效率和服务水平也不断提高。高速公路建设和快速运输势必成为推动世界各国经济发展和现代化建设的必要条件。

高速公路的不断延伸发展，使我们的出行更加便利，也使我们的活动范围变得更加辽阔，而且高速公路也正在不断地改变着我们的生活出行方式和世界各国的经济发展。但与此同时，高速公路的不断发展也给我们带来很多的不良影响。高速公路在促进人类生活进步的同时，在高速公路上发生交通事故概率和造成死亡的概率也在不断上升，使我们的生命财产安全得不到保障，也无法促进国民经济水平的进一步提高。速度快、交通便捷、行驶安全和车流流量高是高速公路的优点，而且高速公路比较平坦笔直。在高速公路上发生交通事故的总数和造成死亡的人数虽然分别只是普通公路的0.5倍和0.33倍，但是，高速公路发生交通事故的概率和伤员死亡的概率却比普通公路高很多。

根据公安交通管理局统计：