汽車電子智能安全系統(tǒng)的簡單敘述
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3.2.3 加速度傳感器 MMA1200D (MOTOROLA)
選擇MMA1200D 的理由是：
⑴ 大測量范圍+-250g，適用于由于碰撞造成的加速度測量。
⑵ 隨時可以自檢，提高系統(tǒng)可靠性。
⑶ 提供狀態(tài)輸出，實現(xiàn)自動錯誤檢測。
3.3 數(shù)字量采集模塊
這里的數(shù)字量主要是兩個開關信號：
安全帶信號=>系了安全帶時為低點平；未系時為高電平。
3.4 硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)
同時在連接的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)將處理結果向CAN總線發(fā)送的同時向串口發(fā)送，并在演示程序的界面上實時的顯示出來。同時由傳感器測量的數(shù)據(jù)也通過串口向PC發(fā)送并動態(tài)地顯示。
3.5 CAN 接口設計
CAN 總線接口電路如圖所示：68HC908GZ16 單片機有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。實現(xiàn)了CAN 協(xié)議的調試功能。
4.1 系統(tǒng)輸出控制信號的延遲時間控制
安全氣囊的控制要求有極高的實時性，一般情況下系統(tǒng)要在毫秒級的時間內輸出控制信號。對于本系統(tǒng)而控制信號的輸出延遲為：
輸出延遲時間=硬件延遲時間+MCU 處理時間。
本系統(tǒng)硬件延遲時間主要有A/D轉換的時間決定，而MCU自帶的A/D轉換時間略為17微秒。所以影響輸出延遲的主要因素是MCU處理時間。
本系統(tǒng)的輸出控制信號為氣囊的控制信號和安全帶預收緊的信號。氣囊的控制信號采取查表法來得到。輸入信號決定表的地址，表的內容為輸出信號。查表時間為一個指令周期。
安全帶預收緊信號通過電傳感器的9 個電極測得電壓值構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收緊的程度。
查表所需時間為一個指令周期。測量比較OOP 程度所需時間在微秒級。這樣，整個系統(tǒng)的控制信號輸出延遲（微秒級）遠遠小于現(xiàn)行規(guī)定的汽車碰撞后氣囊打開時間（為毫秒級）。所以方案是切實可行的。
4.2 查表法的映射關系
4.2.1 決定查表地址的輸入信號
⑴經過A/D轉換的壓強參數(shù)。
⑵經過A/D轉換的汽車加速度參數(shù)
⑶是否系上安全帶信號
1.壓強參數(shù)：
因為由傳感器測得的壓強參數(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系，然后體重乘以一個比例系數(shù)就可得到壓強和查表地址。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 個值
3.安全帶系上與否的信號：
系了安全帶時為低點平0；未系時為高電平1。
4.3 軟件流程圖
主程序負責對系統(tǒng)初始化、檢驗電源電壓是否正常，并在人坐上座位時通過讀取壓力傳感器的得到人的體型參數(shù)用以設定cpu工作速度。在汽車運行時通過查詢循環(huán)不斷讀取新的電場成像器件輸出的參數(shù)。
因為系統(tǒng)對碰撞時刻加速度讀取的實時性要求很高，故采用外部中斷的方式控制。當汽車發(fā)生碰撞時，加速度傳感器將輸出與中斷閥值電壓進行比較，并在輸出大與中斷閥值時激活外部中斷。接下來的流程就如外部中斷流程圖所示。
5.系統(tǒng)的低功耗設計和可靠性設計
5.1低功耗設計
本方案所選MCU具有高速模式和低速模式兩種。在汽車內無人時，芯片處于低速運行狀態(tài)，功耗低。當有人進入車內坐在座位時，壓強傳感器將產生信號傳給MCU，使單片機由待機狀態(tài)轉化為高速工作狀態(tài)。
5.2可靠性設計
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，產生一個復位信號。防止單片機在不斷查詢乘員位置∕姿勢參數(shù)時，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，設計·計算·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)
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