基于ARM的汽車安全氣囊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　2.2.1 加速度測量電路

　　本文選擇飛思卡爾公司的硅電容加速度傳感器MMA7260。它具有信號放大調(diào)理、低通濾波和補(bǔ)償功能。該器件的零加速度偏置、滿量程范圍和濾波特性均由制造廠家調(diào)定，不需要外接無源元件。由于該傳感器制作工藝上的高集成度和可靠性，最大程度地降低了外界的干擾。MMA7260直接采用IC集成封裝，可直接焊在PCB板上，調(diào)試方便。

　　LM3S1138處理器內(nèi)置8通道10位ADC,采樣速率可達(dá)1M/s,精度足夠用于安全氣囊。傳感器測得加速度后，從相應(yīng)的輸出管腳輸出電壓值。通過LM3S1138處理器內(nèi)置的ADC對電壓值進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，再存入到軟件設(shè)定的數(shù)組中。

　　加速度測量電路的硬件原理圖如圖2所示。

　　本系統(tǒng)只使用MMA7260三軸加速度傳感的X和Z兩軸來進(jìn)行水平方向的碰撞判斷。X軸方向測量汽車正面碰撞的加速度，Z軸方向測量汽車垂直方向的加速度。當(dāng)汽車高速駛過溝、坎路面時(shí)，會導(dǎo)致傳感器即使在沒有發(fā)生碰撞的情況下，也產(chǎn)生較大信號。此信號疊加在低速碰撞的碰撞波形上，導(dǎo)致微控制器誤認(rèn)為高速碰撞，進(jìn)而發(fā)生誤啟爆。鑒于此，當(dāng)汽車Z軸（垂直方向）。產(chǎn)生較大的加速度時(shí)，無論X軸方向加速度如何，安全氣囊均設(shè)計(jì)為不啟爆。避免了因?yàn)槠嚫咚亳傔^地面路障時(shí)，安全氣囊引爆所造成的不必要的損失，增強(qiáng)了路面抗干擾性。

　　2.2.2 點(diǎn)火觸發(fā)電路

　　由于氣囊氣體發(fā)生器的點(diǎn)爆時(shí)需20mA電流脈沖。若直接用LM3S1138的I/O口輸出高電平進(jìn)行引爆，驅(qū)動(dòng)過小，無法滿足要求。系統(tǒng)選用電磁式繼電器，在LM3S1138輸出口的控制下可驅(qū)動(dòng)大功率的負(fù)載。由于繼電器會產(chǎn)生較明顯的干擾，故在繼電器周圍加抗干擾電路的同時(shí)與光電耦合器配合使用，使得處理器與觸發(fā)電路光電隔離。當(dāng)碰撞發(fā)生時(shí)，安全氣囊對身材過于矮小的成年人或兒童不但沒有保護(hù)作用，引爆的巨大沖擊力甚至?xí)⑵鋸椝?。為了更好地?shí)現(xiàn)安全點(diǎn)火和智能化點(diǎn)火，系統(tǒng)在觸發(fā)回路上設(shè)置一個(gè)座位壓力感應(yīng)裝置。如果有成年人入座，則裝置閉合，點(diǎn)火電路可正常工作。相反，如果裝置斷開，則表明無人入座或只有矮小成年人或兒童入座，觸發(fā)電路不能形成回路。此時(shí)，即使汽車發(fā)生碰撞且算法發(fā)出點(diǎn)火信號，安全氣囊也不爆破。這樣，既防止在無人入座的狀態(tài)下引爆氣囊而造成的經(jīng)濟(jì)損失，又避免了氣囊對矮小成年人和兒童造成的傷害。點(diǎn)火觸發(fā)電路的原理圖如圖3所示。