基于ARM的汽車安全氣囊控制系統設計

　　2.2 系統的硬件設計

　　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。它具有信號放大調理、低通濾波和補償功能。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，調試方便。

　　LM3S1138處理器內置8通道10位ADC,采樣速率可達1M/s,精度足夠用于安全氣囊。傳感器測得加速度后，從相應的輸出管腳輸出電壓值。通過LM3S1138處理器內置的ADC對電壓值進行模數轉換，再存入到軟件設定的數組中。

　　加速度測量電路的硬件原理圖如圖2所示。

　　本系統只使用MMA7260三軸加速度傳感的X和Z兩軸來進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。當汽車高速駛過溝、坎路面時，會導致傳感器即使在沒有發生碰撞的情況下，也產生較大信號。此信號疊加在低速碰撞的碰撞波形上，導致微控制器誤認為高速碰撞，進而發生誤啟爆。鑒于此，當汽車Z軸（垂直方向）。產生較大的加速度時，無論X軸方向加速度如何，安全氣囊均設計為不啟爆。避免了因為汽車高速駛過地面路障時，安全氣囊引爆所造成的不必要的損失，增強了路面抗干擾性。

　　2.2.2 點火觸發電路

　　由于氣囊氣體發生器的點爆時需20mA電流脈沖。若直接用LM3S1138的I/O口輸出高電平進行引爆，驅動過小，無法滿足要求。系統選用電磁式繼電器，在LM3S1138輸出口的控制下可驅動大功率的負載。由于繼電器會產生較明顯的干擾，故在繼電器周圍加抗干擾電路的同時與光電耦合器配合使用，使得處理器與觸發電路光電隔離。當碰撞發生時，安全氣囊對身材過于矮小的成年人或兒童不但沒有保護作用，引爆的巨大沖擊力甚至會將其彈死。為了更好地實現安全點火和智能化點火，系統在觸發回路上設置一個座位壓力感應裝置。如果有成年人入座，則裝置閉合，點火電路可正常工作。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，觸發電路不能形成回路。此時，即使汽車發生碰撞且算法發出點火信號，安全氣囊也不爆破。這樣，既防止在無人入座的狀態下引爆氣囊而造成的經濟損失，又避免了氣囊對矮小成年人和兒童造成的傷害。點火觸發電路的原理圖如圖3所示。