张建

（西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安 710048）

我国对于积雪的实时检测技术还比较落后，如通过利用卫星来实时监视积雪融化动态，但在实际的运作中，由于地面环境的复杂性存在比较大的误差与缺陷[1]。早在1973年，MrClain等人指出雪的表面反射率可以作为雪深的指示因子[2]，但是由于地表土壤成分各不相同以及表面杂物不同，其检测效果也并不可观。因此，研制一套低功耗高精度的融雪测量仪是有必要的，而且具有广阔的应用前景。

1 总体设计方案

本设计提出以超声波传感器进行积雪厚度的实时监测，采用“渡越时间检测法”进行雪厚的测量。其测量原理为：超声波发射器垂直地向雪表面发射超声波，同时采集板上微控制器内部定时器开始计时，碰到雪面反射回来。当超声波接收器接收到反射波时，定时器就立即停止计时，根据定时值，计算出发射点距雪表面的距离 S。假设设备安装高度为 S0，雪厚值为 S0-S。最终控制器对采集板进行召测，对采集到的数据处理与分析，并做出相应的预警功能。

2 低功耗的实现方案

低功耗实现方案主要有：控制板的主控制器的选型以及工作模式的选择；控制AT89C2051单片机的工作模式和485通信状态的控制以及设置合理的采样周期。

（1）主控制器的选型及工作模式的选择

控制板的主控制器选择MSP430F149，这是一款16位超低功耗的混合信号处理器。电源电压采用1.8～3.6 V，在2.2 V、1 MHz的时钟条件下运行时，电流仅有160 μA。待机模式：1.6 μA。 关闭模式（RAM 保持）：0.1 μA。 平时让主控制器处于LPM3模式下，CPU停止工作，主时钟关闭，子时钟关闭，内部振荡器关闭，辅导时钟打开，其功耗为 2 μA。……