能式汽车安全气袋控制系统的设计方案

作者：时间：2012-03-27 来源：网络收藏

1.3.2单片机

根据气袋控制系统的要求，选择MOTOROLA公司的MC68HC11E9单片机，它具有以下性能４：

·有512字节RAM：可以在发生碰撞时采集一定数量的加速度信号，作为判断点火的依据。

·有512字节EEPROM：所记录的事故数据可在失去电源的情况下长久保存，以备事故分析。

·有12K字节EPROM：可以把程序固化在单片机中而不用外扩存储器，减少了系统的复杂程度，提高可靠性。

·有足够数量的A/D转换通道：可以直接对加速度信号及气袋和点火电路的检查结果进行A/D转换，从而节省了专用A/D芯片，提高了系统的可靠性。

·具有异步串行通讯接口，可以实现系统与计算机的通讯。

可见该型号单片机具有气袋控制系统所需的多种性能，可大大节省各种专用芯片的数量，减小系统的复杂程度。单片机的时钟频率选择为3MHz，这个速度可完全满足气袋控制系统的工作要求。

1.3.3 电源

在点爆气袋的瞬时，系统的电流相当大，如果电源选择不当，无力提供大的瞬时电流而引起点火电压大幅降低，就可能无法点火甚至因电源电压过低而使系统停止工作。汽车用的电瓶可以提供短时间、高强度的电流，一般情况下完全满足点火要求，可以选择它作为控制单元电源和点火电源，同时也可降低系统的复杂程度。但是，汽车电瓶工作时电压波动非常大，因此电源部分需采取滤波等相应措施。为了减少元件数量，提高可靠性，要求所选元件的工作电压均为+5V。

为了保证在失去电源的情况下系统仍能正常工作数百毫秒并能可靠地点爆气袋，在电源部分设计了大电容蓄能。

为了防止在电压过低时系统误操作，还设计了电源监测电路，用以实现低电压禁止的功能。

1.3.4 加速度测量电路

系统选用MOTOROLA公司生产的气袋系统专用电容式硅微加速度传感器。与传统的压阻传感器相比，它有以下几个优点：

1实现全电路诊断，提高了系统的可靠性。

2集成度提高，不用放大电路等即可进行A/D转换。

为了消除高频噪声的干扰，控制系统中一般都需对加速度信号进行滤波。而滤波器的特性和滤波频率对点火控制有很大影响，参考汽车碰撞试验方法，本电路的滤波频率选择为100Hz。滤波器使用MAXIM公司的滤波电路MAX291。它是8阶巴特沃兹低通开关电容滤波芯片，可以采用单电源+5V供电。开关电容滤波器是集成器件，性能可靠、结构紧凑，可以较好地满足控制系统的要求。经过滤波后的加速度信号即可进入单片机进行A/D转换。

1.3.5 点火电路及气袋检测电路

气体发生器的点爆条件为2A、2ms的电流脉冲。显然，如果直接用单片机的输出口驱动，虽然可提供足够的电压，但无法提供如此大的电流，因此要设计一个点火电路来完成这个任务。点火电路起到一个开关的作用，平时处于常开状态，点火时由单片机发出的点火信号控制开关闭合，把点火电压加在气体发生器桥丝的两端，并持续一定时间。为了可靠点火，点火电压应大于4V，在这里使用电控单元的电源(即车载电瓶)作为点火电路的电源2。图3为点火电路的示意图。

在驱动电路中，利用光电耦合实现控制电路与主电路之间的隔离，以保证电路的安全并提高抗干扰能力。为了防止误点火，点火电路和气袋之间串联一个机械式安全传感器。它在原理上是一个机械式加速度传感器，正常情况下处于常开状态，当减速度达到一定强度时，传感器闭合，允许点火电流通过。而一般的路面干扰不足以使之闭合，此时，即使有错误的点火信号，也不能点爆气袋。

为了提高系统的可靠性，点火电路设计有自检能力和检测气袋状况的能力，当发现不能可靠点爆气袋时，通过系统驱动指示灯显示故障信息，通知驾驶员及时修理。检测气袋时可以分辨正常、短路、断路及接触不良等几种情况。

1.4 控制系统软件

1.4.1 单片机软件

单片机的软件有两方面的用途，一方面是用于实现汽车碰撞中的实时车载数据采集和安全气袋的点火控制；另一方面是实现车载数据采集系统同微机进行通信。

系统主程序包括系统初始化、系统自检、故障代码设置、指示灯驱动等程序。流程如图4所示。