基于ARM的汽车安全气囊控制系统设计

　　2.2 系统的硬件设计

　　2.2.1 加速度测量电路

　　本文选择飞思卡尔公司的硅电容加速度传感器MMA7260。它具有信号放大调理、低通滤波和补偿功能。该器件的零加速度偏置、满量程范围和滤波特性均由制造厂家调定，不需要外接无源元件。由于该传感器制作工艺上的高集成度和可靠性，最大程度地降低了外界的干扰。MMA7260直接采用IC集成封装，可直接焊在PCB板上，调试方便。

　　LM3S1138处理器内置8通道10位ADC,采样速率可达1M/s,精度足够用于安全气囊。传感器测得加速度后，从相应的输出管脚输出电压值。通过LM3S1138处理器内置的ADC对电压值进行模数转换，再存入到软件设定的数组中。

　　加速度测量电路的硬件原理图如图2所示。

　　本系统只使用MMA7260三轴加速度传感的X和Z两轴来进行水平方向的碰撞判断。X轴方向测量汽车正面碰撞的加速度，Z轴方向测量汽车垂直方向的加速度。当汽车高速驶过沟、坎路面时，会导致传感器即使在没有发生碰撞的情况下，也产生较大信号。此信号叠加在低速碰撞的碰撞波形上，导致微控制器误认为高速碰撞，进而发生误启爆。鉴于此，当汽车Z轴（垂直方向）。产生较大的加速度时，无论X轴方向加速度如何，安全气囊均设计为不启爆。避免了因为汽车高速驶过地面路障时，安全气囊引爆所造成的不必要的损失，增强了路面抗干扰性。

　　2.2.2 点火触发电路

　　由于气囊气体发生器的点爆时需20mA电流脉冲。若直接用LM3S1138的I/O口输出高电平进行引爆，驱动过小，无法满足要求。系统选用电磁式继电器，在LM3S1138输出口的控制下可驱动大功率的负载。由于继电器会产生较明显的干扰，故在继电器周围加抗干扰电路的同时与光电耦合器配合使用，使得处理器与触发电路光电隔离。当碰撞发生时，安全气囊对身材过于矮小的成年人或儿童不但没有保护作用，引爆的巨大冲击力甚至会将其弹死。为了更好地实现安全点火和智能化点火，系统在触发回路上设置一个座位压力感应装置。如果有成年人入座，则装置闭合，点火电路可正常工作。相反，如果装置断开，则表明无人入座或只有矮小成年人或儿童入座，触发电路不能形成回路。此时，即使汽车发生碰撞且算法发出点火信号，安全气囊也不爆破。这样，既防止在无人入座的状态下引爆气囊而造成的经济损失，又避免了气囊对矮小成年人和儿童造成的伤害。点火触发电路的原理图如图3所示。