汽車電子智能安全系統(tǒng)的簡(jiǎn)單敘述
加入技術(shù)交流群
3.2.3 加速度傳感器 MMA1200D (MOTOROLA)
選擇MMA1200D 的理由是：
⑴ 大測(cè)量范圍+-250g，適用于由于碰撞造成的加速度測(cè)量。
⑵ 隨時(shí)可以自檢，提高系統(tǒng)可靠性。
⑶ 提供狀態(tài)輸出，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)錯(cuò)誤檢測(cè)。
3.3 數(shù)字量采集模塊
這里的數(shù)字量主要是兩個(gè)開關(guān)信號(hào)：
安全帶信號(hào)=>系了安全帶時(shí)為低點(diǎn)平；未系時(shí)為高電平。
3.4 硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)
同時(shí)在連接的PC上開發(fā)了一套模擬演示系統(tǒng)。PC上的演示程序向系統(tǒng)發(fā)出碰撞時(shí)候的加速度數(shù)據(jù)以及模擬判斷是否系上安全帶的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)將處理結(jié)果向CAN總線發(fā)送的同時(shí)向串口發(fā)送，并在演示程序的界面上實(shí)時(shí)的顯示出來。同時(shí)由傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)也通過串口向PC發(fā)送并動(dòng)態(tài)地顯示。
3.5 CAN 接口設(shè)計(jì)
CAN 總線接口電路如圖所示：68HC908GZ16 單片機(jī)有CAN 控制器，由82C250 組成CAN 總線系統(tǒng)，CAN 編程需要考慮的問題有CAN 協(xié)議、CAN 速率、CAN 中斷等。實(shí)現(xiàn)了CAN 協(xié)議的調(diào)試功能。
4.1 系統(tǒng)輸出控制信號(hào)的延遲時(shí)間控制
安全氣囊的控制要求有極高的實(shí)時(shí)性，一般情況下系統(tǒng)要在毫秒級(jí)的時(shí)間內(nèi)輸出控制信號(hào)。對(duì)于本系統(tǒng)而控制信號(hào)的輸出延遲為：
輸出延遲時(shí)間=硬件延遲時(shí)間+MCU 處理時(shí)間。
本系統(tǒng)硬件延遲時(shí)間主要有A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間決定，而MCU自帶的A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間略為17微秒。所以影響輸出延遲的主要因素是MCU處理時(shí)間。
本系統(tǒng)的輸出控制信號(hào)為氣囊的控制信號(hào)和安全帶預(yù)收緊的信號(hào)。氣囊的控制信號(hào)采取查表法來得到。輸入信號(hào)決定表的地址，表的內(nèi)容為輸出信號(hào)。查表時(shí)間為一個(gè)指令周期。
安全帶預(yù)收緊信號(hào)通過電傳感器的9 個(gè)電極測(cè)得電壓值構(gòu)成的電壓曲線與人在正確坐姿情況下得電壓曲線相比較，得到OOP 的程度。由OOP 的程度決定安全帶預(yù)收緊的程度。
查表所需時(shí)間為一個(gè)指令周期。測(cè)量比較OOP 程度所需時(shí)間在微秒級(jí)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)的控制信號(hào)輸出延遲（微秒級(jí)）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)行規(guī)定的汽車碰撞后氣囊打開時(shí)間（為毫秒級(jí)）。所以方案是切實(shí)可行的。
4.2 查表法的映射關(guān)系
4.2.1 決定查表地址的輸入信號(hào)
⑴經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的壓強(qiáng)參數(shù)。
⑵經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的汽車加速度參數(shù)
⑶是否系上安全帶信號(hào)
1.壓強(qiáng)參數(shù)：
因?yàn)橛蓚鞲衅鳒y(cè)得的壓強(qiáng)參數(shù)和人的體重成正比，我們先闡述人體重和查表地址之間的關(guān)系，然后體重乘以一個(gè)比例系數(shù)就可得到壓強(qiáng)和查表地址。這里采用線性量化方法以十公斤為間隔將人按體重分為16 種。
2.汽車加速度參數(shù)：
量化范圍為0—160g,通過線性量化為16 個(gè)值
3.安全帶系上與否的信號(hào)：
系了安全帶時(shí)為低點(diǎn)平0；未系時(shí)為高電平1。
4.3 軟件流程圖
主程序負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)初始化、檢驗(yàn)電源電壓是否正常，并在人坐上座位時(shí)通過讀取壓力傳感器的得到人的體型參數(shù)用以設(shè)定cpu工作速度。在汽車運(yùn)行時(shí)通過查詢循環(huán)不斷讀取新的電場(chǎng)成像器件輸出的參數(shù)。
因?yàn)橄到y(tǒng)對(duì)碰撞時(shí)刻加速度讀取的實(shí)時(shí)性要求很高，故采用外部中斷的方式控制。當(dāng)汽車發(fā)生碰撞時(shí)，加速度傳感器將輸出與中斷閥值電壓進(jìn)行比較，并在輸出大與中斷閥值時(shí)激活外部中斷。接下來的流程就如外部中斷流程圖所示。
5.系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)
5.1低功耗設(shè)計(jì)
本方案所選MCU具有高速模式和低速模式兩種。在汽車內(nèi)無人時(shí)，芯片處于低速運(yùn)行狀態(tài)，功耗低。當(dāng)有人進(jìn)入車內(nèi)坐在座位時(shí)，壓強(qiáng)傳感器將產(chǎn)生信號(hào)傳給MCU，使單片機(jī)由待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為高速工作狀態(tài)。
5.2可靠性設(shè)計(jì)
本方案所選MCU具有系統(tǒng)操作正常監(jiān)視模塊COP，即看門狗，其功能是在MCU工作不正常時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。防止單片機(jī)在不斷查詢乘員位置∕姿勢(shì)參數(shù)時(shí)，陷入死循環(huán)狀態(tài)。
6.參考資料
1《智能汽車乘員約束系統(tǒng)的開發(fā)方法》，張君媛，公路交通科技
2《汽車智能乘員約束系統(tǒng)效能的仿真研究》，張君媛 林逸華 偉張歌，設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究
3 《Air Bag Crash Investigations》，John C. Kindelberger，NHTSA
4 《Assessment of Advanced Air Bag Technology and Less Aggressive Air Bag Designs Through Performance Testing》，Glen C. Rains Federal Office of Road Safety ，Australia Paper ，Number: 9%SS-O-06
5 Libratory Test Procedure For FMVSS 201 Rigid Pole Side Impact Test(end)
評(píng)論