汽車安全氣囊控制系統(tǒng)以及調(diào)試方法研究分析 車輛工程管理專業(yè)

汽車安全氣囊控制系統(tǒng)以及調(diào)試方法研究摘要：安全氣囊體系是汽車中的一種裝置。一旦發(fā)生車禍，安全氣囊能夠保護(hù)乘客，避免傷害。目前，在全世界已經(jīng)成為了汽車標(biāo)配。在現(xiàn)如今大多數(shù)的中高端車型中，安全氣囊體系不但包含一對前氣囊，還安裝了針對后排乘客的氣囊，以及對側(cè)面撞擊有保護(hù)作用的氣簾。和它同時配置的還有系統(tǒng)的加速敏感裝置，這一變化會影響安全氣囊體系決策和對車輛控制復(fù)雜度的變化。安全氣囊體系的性能是否良好與乘車人員的人身安全密切相關(guān)。為了在發(fā)生任何突發(fā)情況時，都能保護(hù)乘客的安全，需要不斷的進(jìn)行車輛碰撞試驗(yàn)，可是，進(jìn)行碰撞試驗(yàn)必定消耗極大的人力資源、金錢，所以，快速并高質(zhì)量地調(diào)試控制安全氣囊的系統(tǒng)是一項困難的工作?，F(xiàn)在汽車氣囊主要有以下三種方進(jìn)行調(diào)試：（1）靜態(tài)起爆法。不可以近似還原實(shí)際車禍情況。（2）電腦仿真法?？梢詸z測安全氣囊程序穩(wěn)定性，不可以準(zhǔn)確的測定軟硬件的實(shí)際性能。（3）臺車碰撞法。雖然不存在以上這些問題，但是試驗(yàn)費(fèi)用很高。在這種背景下，研究一種用仿真軟硬件內(nèi)外部測試方法，設(shè)計出一種適合出低端車型以外車的安全氣囊決策指導(dǎo)體系。論文具體的工作如下：以安全氣囊的控制體系以及調(diào)試氣囊方法的研究為前提，提出一種以軟件和硬件的模擬科技手段為基礎(chǔ)的安全氣囊的控制體系和硬件調(diào)試方法，此方式使用DA轉(zhuǎn)換器和相應(yīng)的放大電路進(jìn)行汽車加速度的模擬實(shí)驗(yàn)測試，使用光電藕合器和MCU進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。在制定好安全氣囊的控體系測試方法的思路后，就可以準(zhǔn)備開始測試平臺。整個體系分支可以分為三個部分：模擬加速度信號設(shè)備、氣囊模擬設(shè)備和PC機(jī)的操作軟件。使用MCU型排列的框架，實(shí)現(xiàn)多個信號同時輸出;內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部結(jié)構(gòu)分隔開，使MCU間加速信號輸出阻礙減少。對轎車的安全氣囊的中控體系提出問題，在測試器上結(jié)束測試任務(wù)。臺車實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明我們在研究中取得了初步的成功。我們研究的安全氣囊中控體系測試法，耗費(fèi)金額少，加速度的圖表錯誤少，有著很高的價值和廣的適用范圍。關(guān)鍵詞:安全氣囊;碰撞實(shí)驗(yàn);加速度傳感器;調(diào)試方法Abstract:Theairbagsystemisadeviceinacar.Itcanprotecttheoccupantfromsomedamageinacaraccident.Becauseitcangreatlyreducethepersonalinjurysufferedbythepassengersinthecaraccident,ithasbecomethenecessaryequipmentforthenewcarinthewholeworldarea.Nowadaysmostofthemediumandhigh-endmodels,theairbagsystemnotonlycontainsapairoffrontairbags,alsoaddedforafteraroworseveralrowsofpassengerstodefendairbags,andforsideimpactofaprotectiveeffectofaircurtain.Atthesametime,itincreasesthenumberofmachinesequippedtospeedupthesensitivityofthesystem.Thischangewillinevitablyaffecttheairbagsystem'sdecisionstrategyandtheincreaseofvehiclecontrolcomplexity.Theperformanceofairbagsystemisrelatedtothesafetyofpassengers.Inordertomakeithappeninavarietyofcollisionconditionatthesametime,caneffectivelyprotectthetrainpersonnel,oftenneedalotoftheexperimentsofvehiclecollision,obviouslydoimpacttestmustconsumeagreatdealofhumanresources,resourcesandmoney,thus,fastandhighqualitytodebugairbagcontrolsystemrequirestoomucheffort.Nowautoairbagmulti-purposetestthefollowingthreemethods:staticdetonationmethodhaveabilitytoapproximatereductionactualcrash,computersimulationmethodcanknowairbagprogramiscorrect,justnotsuretheperformanceofthesystemhardwareandsoftware.Theseproblemsdonotexistinthevehiclecollisionmethod,butthetestcostisveryhigh.Gassourcecarairbagcontrolsystemisaproblemthat,moneyandmanpowermaterialresourcesareinsufficient,inthiscontext,thesimulationsoftwareandhardwareisusedtostudyakindofinternalandexternaltestingmethods,designasuitableforthelow-endmodelsoutsidecarairbagdecision-makingguidancesystem.Thespecificworkofthethesisisinthefollowingparagraphs:Theairbagswerestudied.Basedonthestudyofthefollowingtwomethods:airbagcontrolsystemandmethodofcontrolairbags,putforwardakindofbasedonthesoftwareandhardwareofthesimulationtechnologyofairbagairbagcontrolsystemsoftwareandhardwaredebuggingmethod,usingDAconverter,andthemethodanditsmatchingamplifiedcircuittorealizetheautoaccelerationcurvesimulation,usingphotoelectriccouplingdevicedistributionwaytoimplementthesimulationofvehicleaccelerationcurveandMCUtorealizesimulatedairbagsAftertheoverallthinkingofthetestplatformofthecontrolsystemoftheairbag,thetestplatformcanbeconceivedandcompleted.Thewholesystemcanbedividedintothreeparts:themachinethatsimulatestheaccelerationsignal,theairbagsimulatorandtheoperatingsoftwareofthePC.WiththeM-shapedframe,thesignalcangooutatthesametimeinseveralways.Theinternalstructureisseparatedfromtheexterior,sothattheaccelerationsignalbetweenMCUandtheexitobstaclewillnotoccur.Thesourceofthecentralcontrolsystemfortheairbagofthemid-aircarisproblematic,sotherulesaresettocomplywiththesystemandendthetesttasksonthetester.Theinformationofthecarexperimentindicatesthatthecontrolsystemofairbagissuccessful.Wethinkofthesafetyairbagcontrolsystemtestmethod,thecostissmall,theaccelerationcharterrorissmall,hashighvalueandwideapplicationscope.Keywords:airbag;Collisionexperiment;Accelerationsensor;Debugmethod目錄29623_WPSOffice_Level1第1章緒論 123442_WPSOffice_Level21.1研究背景及意義 123442_WPSOffice_Level31.1.1選題背景 125036_WPSOffice_Level31.1.2研究意義 125036_WPSOffice_Level21.2安全氣體系調(diào)試方法研究的現(xiàn)狀 122538_WPSOffice_Level31.2.1計算機(jī)仿真方法 25374_WPSOffice_Level31.2.2實(shí)車碰撞方法 222538_WPSOffice_Level21.3本文章節(jié)安排 223442_WPSOffice_Level1第2章安全氣囊系統(tǒng)的調(diào)試方法研究 35374_WPSOffice_Level22.1碰撞檢測以及氣囊控制方法研究 34043_WPSOffice_Level32.1.1碰撞檢測方法的研究 36228_WPSOffice_Level32.1.2氣囊控制方法的研究 34043_WPSOffice_Level22.2安全氣囊系統(tǒng)的調(diào)試方案 310778_WPSOffice_Level32.2.1安全氣囊模擬方法 328694_WPSOffice_Level32.2.2加速度傳感器自檢的模擬 36228_WPSOffice_Level22.3汽車安全氣囊控制系統(tǒng)以及調(diào)試方法研究、 425036_WPSOffice_Level1第3章安全氣囊控制系統(tǒng)的設(shè)計 528694_WPSOffice_Level23.1安全氣囊控制系統(tǒng)的整體設(shè)計 520494_WPSOffice_Level23.2安全氣囊控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 52544_WPSOffice_Level23.3對安全氣囊的控制體系進(jìn)行軟件設(shè)計 68647_WPSOffice_Level33.3.1下位機(jī)軟件設(shè)計 61423_WPSOffice_Level33.3.2上位機(jī)軟件設(shè)計 61423_WPSOffice_Level1第4章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 710133_WPSOffice_Level1結(jié)論 813833_WPSOffice_Level1參考文獻(xiàn) 915689_WPSOffice_Level1致謝 10第1章緒論1.1研究背景及意義1.1.1選題背景汽車的安全技術(shù)有兩大類：有主動安全技術(shù)和被動安全技術(shù)。主動安全技術(shù)就是在汽車的設(shè)計以及制造過程中，對汽車的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效設(shè)計，運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)和配置，用主動預(yù)防法來降低汽車的安全事故發(fā)生率，提高汽車安全性能。[1]被動安全技術(shù)則相反，它是由于車輛駕駛不當(dāng)而導(dǎo)致的交通事故后，通過內(nèi)部保護(hù)系統(tǒng)，對車上的所有人員還有車附近的行人進(jìn)行保護(hù)，使人員受傷程度降到最低直至零傷害。安全氣囊控制系統(tǒng)在很多汽車上的都有被動安保裝置，如果駕駛中發(fā)生意外車禍，這個體系可以保護(hù)駕駛員安全，還有車上其他人員和車身間的再次碰撞受傷。到現(xiàn)在為止，前排安全氣囊在世界范新型生產(chǎn)汽車均有配備。[2]早期的汽車安全氣囊一般有兩個，車身前端的方向盤有一個，副駕駛座位前的平臺下端也有一個，能保證后排乘車人以外人免于傷害。現(xiàn)如今，除低端車型以外很多車，安全氣囊體系在傳統(tǒng)兩排氣囊的基礎(chǔ)上，不但增加了在前排座位靠里面的氣囊，還創(chuàng)新的增加了車窗旁的氣簾，還有專門保護(hù)頭膝部的系統(tǒng)。安全氣囊數(shù)量和它的體系搭配的傳感器成正比，同步增加。在某些高級車上，加速度傳感器數(shù)目己達(dá)6個，而且可能會不斷增加。[3]安全氣囊數(shù)量的增加會使其系統(tǒng)的反應(yīng)速度變慢，加速傳感器數(shù)量的增加指令試驗(yàn)變得不夠靈活，從而使安全氣囊體系測試過程變得低效。安全氣囊體系的性能良好與否關(guān)系到乘車人員的人身安全。為使它在多種多樣的碰撞狀況發(fā)生同時，都可以有效地保衛(wèi)乘車人員，經(jīng)常需要大量的進(jìn)行車輛碰撞的試驗(yàn)，顯然做碰撞試驗(yàn)必定消耗極大的人力、資源和金錢，由此可見，快速并高質(zhì)量地調(diào)試控制安全氣囊的系統(tǒng)需要付出極大的努力。[4]1.1.2研究意義開始構(gòu)思安全氣囊操縱體系時，肯定要進(jìn)行很多次實(shí)驗(yàn)，判定安全氣囊體系功能質(zhì)量是否合格，然后再決定是否要改良?xì)饽业膬?nèi)部程序。現(xiàn)在，我們有很多方法調(diào)整測試安全氣囊的體系。例如：靜態(tài)起爆方法、計算機(jī)仿真方法、臺車碰撞方法和實(shí)車碰撞法。第一種辦法車輛撞擊后，加速度是未知且無規(guī)則的，所以做不到完全還原車輛撞擊的圖像。用計算機(jī)做的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚧具€原車輛互相撞擊的過程中乘員和氣囊體系之間的相互作用，加上MATLAB軟件參與，我們也能判斷汽車氣囊能不能真的起作用以及效果好不好。但是它只能判定程序的準(zhǔn)確性，不能知道體系中其他設(shè)計和內(nèi)部構(gòu)思是否準(zhǔn)確。臺車碰撞法沒有這些問題，加速度相應(yīng)還原也做的很好，但是臺車碰撞的試驗(yàn)非常貴，要很多成員參與并費(fèi)時長，算法進(jìn)步見效慢。實(shí)體車輛撞擊法的結(jié)果最真實(shí)。[5]但是這個方法也是所有方法中最貴的。所以設(shè)計一種不貴且迷你的加速信號模擬器來還原加速度曲線是非常必要的。[6]在臺車實(shí)驗(yàn)時，高速攝像頭可以對氣囊著火的時間靈敏的感知。由于一般用的是真的安全氣囊，這樣的話，爆破時噪音響，動作也大。破壞性不小，因?yàn)槭且淮涡灾破?，還特別費(fèi)錢。所以設(shè)計一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、保障安全的安全氣囊模擬設(shè)置是非常迫切而且很必要的，這可以完全替代安全氣囊，而且也能檢測點(diǎn)火脈沖。[7]我們希望在我們的研究下，能夠解決一部分安全氣囊體系研發(fā)中的難題。為了達(dá)到在這個目的，我們將更深層次探討安全氣囊體系測試方法和氣囊操縱，然后想出一種以內(nèi)外部件的近似還原技術(shù)為基礎(chǔ)的安全氣囊操縱體系測試法。1.2安全氣體系調(diào)試方法研究的現(xiàn)狀安全氣囊的原型是安全氣墊，安全氣墊的設(shè)計者是美國的JohnW.Hetrick。1952年時他發(fā)明了一種能夠減少急剎車或車輛碰撞等事故危害的機(jī)械裝置，此裝置被稱為“安全氣囊”。氣囊可以安裝到汽車的三個位置，分別是駕駛座的方向盤中、儀表板的上部以及前排座椅后面的靠背中，通過壓縮空氣使氣囊膨脹。質(zhì)量塊與彈簧互相連接，作用是感應(yīng)汽車發(fā)生碰撞，并且在發(fā)生碰撞時減緩速度，原理是在質(zhì)量塊發(fā)生位移時，壓縮器的閥門將打開，將空氣壓縮并釋放到容器外面，將氣囊充氣。[8]起初，安全氣囊是安全裝置的一部分，作用是使飛機(jī)能夠平穩(wěn)的著陸。二十世紀(jì)六十年代開始有民眾使用安全氣囊，而且還對它加以改進(jìn)。二十世紀(jì)末，安全氣囊使用規(guī)則在美國被提出。目的就是為了安全氣囊技術(shù)發(fā)展的更好，讓更多人去研究它。再過了十年，美國福特、通用，日本豐田，以及一些其他國的汽車公司，例如德國的奔馳公司、美國TRW公司、ICT研究院、瑞典AUTOLIV公司等都想盡一切方法去研發(fā)安全氣囊技術(shù)，安全氣囊的技術(shù)由于他們的不懈努力逐漸的向更好的方向去前進(jìn)。1.2.1計算機(jī)仿真方法計算機(jī)仿真方法以有限元為小單位，1970s初第一個安全氣囊電腦模型問世。橢型是最初的安全氣囊雛形，立體的平面的都有，而在相同的時期模型的乘車人是硬質(zhì)的仿真模型。模型人受到作用力是按凹痕高度算出來的。而且與此同時非線性的有限元技術(shù)和計算機(jī)軟件硬件技術(shù)迅速的發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)以有限元法為基礎(chǔ)，這個技術(shù)正逐步規(guī)?；?，商業(yè)化，幫助分析結(jié)構(gòu)工程里面各種問題，越來越強(qiáng)大。現(xiàn)如今，有限元方法也應(yīng)用于其他方面，例如：現(xiàn)代力學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)等。[9]1.2.2實(shí)車碰撞方法實(shí)車的碰撞實(shí)驗(yàn)具體操作是用汽車與之前固定好的障礙物相碰撞，作用是可以判定氣囊體系功能好壞。但是實(shí)車的碰撞試驗(yàn)是不可重復(fù)的、一次性的，它綜合運(yùn)用多種學(xué)科技術(shù)，分別包括機(jī)械運(yùn)動學(xué)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、電子以及光學(xué)等，實(shí)驗(yàn)耗資昂貴，而且即使微小事故也會發(fā)生巨額損失。因而，要做好實(shí)體車撞擊試驗(yàn)，必須準(zhǔn)備好精密儀器設(shè)備，還需要經(jīng)驗(yàn)豐富技術(shù)嫻熟的實(shí)驗(yàn)員，還有極度認(rèn)真的試驗(yàn)準(zhǔn)備。實(shí)體車碰撞試驗(yàn)可以綜合的對車輛的安全性能進(jìn)行評估，優(yōu)點(diǎn)是由于是實(shí)體碰撞所以此實(shí)驗(yàn)最有說服力，缺點(diǎn)是由于實(shí)驗(yàn)的不可重復(fù)性該實(shí)驗(yàn)耗資巨大。[10]1.3本文章節(jié)安排本文的章節(jié)安排如下:第1章，緒論。對于論文的選題背景和研究安全氣囊的的意義和作用以及安全氣囊在國內(nèi)和國外的發(fā)展現(xiàn)狀和前景進(jìn)行詳細(xì)的介紹。第2章，關(guān)于調(diào)試氣囊系統(tǒng)研究。在掌握了安全氣囊的碰撞的檢測方法和如何控制氣囊的方法之后更深入的去探究調(diào)制安全氣囊系統(tǒng)的方法。提出一種軟硬件調(diào)試氣囊系統(tǒng)的方法。并且將氣囊控制系統(tǒng)的各種調(diào)試方法進(jìn)行總結(jié)。然后又通過對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析設(shè)計通信協(xié)議。并且對其中很重要的三個部分進(jìn)行設(shè)計，分別包括Pc機(jī)操作軟件、氣囊模擬器和加速度信號模擬器等。第3章，對于安全氣囊控制系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)設(shè)計轎車安全氣囊控制系統(tǒng)時所出現(xiàn)的問題，經(jīng)改良后，設(shè)計出了一款新的安全氣囊控制系統(tǒng)，并且分別從五個方面介紹該系統(tǒng)的設(shè)計方法，該五個方面包含系統(tǒng)總框架、硬件的選型、設(shè)計電路、上下位機(jī)軟件設(shè)計。第4章，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的描述及分析。首先呢將安全氣囊控制系統(tǒng)進(jìn)行獨(dú)立測試通過后再進(jìn)行聯(lián)機(jī)實(shí)驗(yàn)最后進(jìn)行臺車試驗(yàn)。然后將測試結(jié)果進(jìn)行描述和分析。驗(yàn)證了本篇論文提出的調(diào)試方法是有效的。最后在結(jié)尾高度的概括全文所描述的工作，并且分析當(dāng)下，提出當(dāng)下的不足，然后展望未來，提出下一步該完成的目標(biāo)。第2章安全氣囊系統(tǒng)的調(diào)試方法研究2.1碰撞檢測以及氣囊控制方法研究2.1.1碰撞檢測方法的研究碰撞傳感器可以對車輛碰撞進(jìn)行檢測，常用的碰撞傳感器大體型號有兩種分別為機(jī)電式和電子加速度式。這兩種傳感器都能檢測，而后者只有這個功能，前者不只是檢測，還能點(diǎn)火，制造方式大都落后，導(dǎo)致它被幾乎淘汰。電子式加速度傳感器功能專一，微控器負(fù)責(zé)點(diǎn)火，因此機(jī)器比較靈活，可以隨意搭配算法，且后者技術(shù)改進(jìn)降低制作成本，使用頻率范圍大大增加。加速度傳感器功能是計算加速度，至今為止大部分的加速度傳感器制造技術(shù)都為微電機(jī)械系統(tǒng)。采用MEMS技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小、可靠性強(qiáng) 。2.1.2氣囊控制方法的研究電點(diǎn)火器是一種開始發(fā)射裝置，在安全氣囊氣體發(fā)生器和預(yù)緊式安全帶氣體發(fā)生器中，在駕駛員的乘員輔助約束系統(tǒng)中有應(yīng)用。當(dāng)收到電控單元的點(diǎn)火脈沖時，點(diǎn)火器便立即以最快的速度將下級的引藥點(diǎn)燃。點(diǎn)燃后充氣劑會立馬感應(yīng)到然后釋放出一種使安全氣囊膨脹的氣體并且在短時間內(nèi)將安全帶拉緊使乘員所受到的傷害大大減少。近年來，外國一直在研究電點(diǎn)火器內(nèi)外部結(jié)構(gòu)。普遍特點(diǎn)都是要容易大批量的自動化生產(chǎn)，然后在保證產(chǎn)品質(zhì)量一致的基礎(chǔ)上降低成本。其中數(shù)剛性電發(fā)火頭式和玻璃燒結(jié)電極塞式電打火器最為典型。國外在研究電點(diǎn)火器上重點(diǎn)是高安全、高可靠性和環(huán)保。2.2安全氣囊系統(tǒng)的調(diào)試方案測試安全氣囊的操控系統(tǒng)，原理是將實(shí)車碰撞的實(shí)時加速度通過模擬法輸入到安全氣囊體系中，并檢測安全氣囊體系輸出點(diǎn)火脈沖的時候。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)上的和現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的點(diǎn)火時刻對氣囊的控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行評估并且提高它算法的精密度。所以，能實(shí)現(xiàn)對加速度信號的模擬并且成功檢測氣囊點(diǎn)火脈沖是安全氣囊調(diào)試平臺設(shè)計的關(guān)鍵。2.2.1安全氣囊模擬方法臺車試驗(yàn)里，常常將安全氣囊安裝在臺車上，利用高速攝像頭的靈敏感應(yīng)并記下氣囊的著火時間。由于一般用的是真的安全氣囊，這樣的話，爆破時噪音響，動作也大。破壞性不小，因?yàn)槭且淮涡灾破罚€特別費(fèi)錢。所以能夠設(shè)計一種經(jīng)濟(jì)、環(huán)境友好、安全能夠得到保障的安全氣囊模擬裝置很迫切，而且設(shè)計的出來的安全氣囊模擬裝置一定得完完全全替代真實(shí)的安全氣囊，并且能夠?qū)c(diǎn)火脈沖進(jìn)行檢測。點(diǎn)火器作用還有將真實(shí)的安全氣囊引爆，根據(jù)前面所介紹的USCAR標(biāo)準(zhǔn)，點(diǎn)火器的發(fā)火電流不能大于1.2A,持續(xù)時間少于2ms。用內(nèi)部的高內(nèi)阻導(dǎo)體絲紅熱點(diǎn)燃點(diǎn)火器，所以可以用大功率電阻代替真實(shí)點(diǎn)火器，通過定時器MCU，可記錄開始著火時間從而記錄通電時長，點(diǎn)火大小電流的判斷由光電禍合器完成，通過它隔絕點(diǎn)火脈沖對于MCU系統(tǒng)干擾。2.2.2加速度傳感器自檢的模擬車內(nèi)加速度傳感器一般都可以自我檢查，可以方便的操控系統(tǒng)并隨時了解傳感器的損壞情況。一旦發(fā)現(xiàn)傳感器故障，儀表盤表面警報燈會立即亮起來提醒駕駛員。自檢是由微控器將自檢命令傳播到傳感器，然后回復(fù)響應(yīng)加速度。自檢的過程中，STATUS為保持高電平。所以，在設(shè)計調(diào)試平臺時還需要參照傳感器的廠商的規(guī)則，基本還原傳感器的自我檢查。2.3對安全氣囊控制系統(tǒng)以及調(diào)試方法的分析確定好氣囊的調(diào)試控制系統(tǒng)的整體方案后，便出現(xiàn)了該調(diào)試控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)分為三個部分，分別是加速度信號模擬器、氣囊模擬器和PC機(jī)操作軟件。具體如圖1圖1安全氣囊控制系統(tǒng)以及調(diào)試方法的分析第3章對于安全氣囊控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1安全氣囊控制系統(tǒng)的整體設(shè)計針對轎車安全氣囊控制系統(tǒng)的設(shè)計所出現(xiàn)的問題，提出了一種新的氣囊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的總體框架見下圖：圖2安全氣囊控制系統(tǒng)系統(tǒng)中存在的加速傳感器有六個，有兩個主控板上安裝了，還有四個裝在車輛左右兩側(cè)還有這兩邊的偏前方的位置，主控板用電纜把他們連起來。主控MCU將六個加速傳感器的加速度的信號集中，然后八條電路里的安全氣囊的點(diǎn)火線路開啟。常規(guī)電源為主控MCU、點(diǎn)火驅(qū)動還有加速度傳感器供給電能;一旦發(fā)生事故，電源就若被切斷，備用電源就會啟動，保證即使在斷電時傳感器和MCU也能在六秒內(nèi)正常爆破安全氣囊。傳感器和安全氣囊的自我檢查可通過自我檢查提醒模塊做到，若有故障發(fā)生并被檢測到，方向盤旁的盤上有關(guān)的故障報警燈就會發(fā)光，這樣可以提醒駕駛員去處理問題。系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)通過MCU向CAN的總線傳播，上位機(jī)軟件對CAN的總線進(jìn)行監(jiān)測，可以在同一時間得到系統(tǒng)的所有量并且在電腦上記錄、在軟件界面顯示。若想這個過程成功實(shí)現(xiàn)則需要隨時監(jiān)控系統(tǒng)各種狀態(tài)3.2安全氣囊控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計安全氣囊的控制系統(tǒng)的硬件類型有傳感器芯片、點(diǎn)火驅(qū)動芯片、主控MCU芯片。(1)傳感器芯片選型不同的加速傳感器的效率，功能等都有差異。安全氣囊體系要求高實(shí)時性，這要求加速傳感器對信號應(yīng)答決策快捷。相對于不停振動的來說能夠選擇立刻靜止的傳感器能夠?qū)⑵骷姆磻?yīng)時間縮短。通常一個低通濾波（約400Hz)就完全可以將加速度傳感器信號中存在的高頻噪聲抵消，這樣在撞擊產(chǎn)生到時候MCU的安全氣囊操縱程序可以判定車禍?zhǔn)欠癜l(fā)生。對于大多數(shù)用戶來說比較方便的是現(xiàn)在感應(yīng)器的芯片上都有相關(guān)的電路。除了這個以外，如果加速傳感器的自我檢查功能夠好的話，傳感器就是有了問題也能立刻被駕駛員發(fā)現(xiàn)。(2)點(diǎn)火式驅(qū)動芯片的選型MCU下令點(diǎn)火，同時電路發(fā)出點(diǎn)火脈沖，它的I多少還有時間長短如果符合安全氣囊要求，說明它是比較有用的。反之，則是沒有用的。安全氣囊的點(diǎn)火回路中點(diǎn)火的機(jī)器有短路或者斷路，內(nèi)阻大小體積溫度不合適，只要出現(xiàn)一個說明點(diǎn)火器的自我檢查功能不夠完善。(3)主控芯片的選型系統(tǒng)的主控芯片是由加速傳感器和點(diǎn)火式驅(qū)動芯片一同的選型結(jié)果共同確定的。不能少于六路AD轉(zhuǎn)換器的微控器才能將加速傳感器的輸出成功的測出，1路CAN總線控制器作用是監(jiān)控上位機(jī)，1路SPI控制器作用是控制MC33797點(diǎn)火驅(qū)動芯片。系統(tǒng)要求同一時刻微控制器的運(yùn)行速度，引腳數(shù)量，存儲器大小都在合適的范圍內(nèi)。3.3對安全氣囊的控制體系軟件設(shè)計3.3.1下位機(jī)軟件設(shè)計構(gòu)思做下機(jī)位軟件時，吸收了分塊的設(shè)計理念，這是因?yàn)樾枰龅酵瑫r，穩(wěn)定，效率高。圖4.10為下位機(jī)軟件的全部流程。通電自我檢查塊，開始塊，同時采集塊，操控安全氣囊塊，同時自我檢查塊這幾個分區(qū)，組成了這個軟件。前兩個模塊只是工作一次，剩下的都是按對應(yīng)的周期循環(huán)工作。作為初始化模塊的功能的系統(tǒng)參數(shù)和系統(tǒng)模塊，他們的工作模式的設(shè)定一定要適當(dāng)。上電自檢是在系統(tǒng)通電后對整個系統(tǒng)全面檢查;自檢模塊可以在固定的周期對氣囊控制系統(tǒng)進(jìn)行自檢;軟件的重點(diǎn)是控制氣囊模塊，大體上功能是判斷車輛碰撞。實(shí)時采集模塊可以對多路加速度傳感器進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換并且采集樣品，定時器Timer1在每250時會觸發(fā)一次實(shí)時采集模塊。如圖3圖3下位機(jī)軟件自我檢察模塊能夠使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，自檢的有點(diǎn)火驅(qū)動電路、通信端口、加速度傳感器。在系統(tǒng)中自檢模塊包括同時兩塊分別是自檢和上電自檢。同時自檢模塊也在固定周期對安全氣囊控制系統(tǒng)、點(diǎn)火驅(qū)動電路以及加速傳感進(jìn)行自檢。每350ms定時器Timer2會將自檢模塊觸發(fā)，而上電自檢模塊的作用是在系統(tǒng)上電后對所有模塊自檢，以上的三項便為它的全部自檢項目，完成上電自檢后便可以開始運(yùn)行氣囊的控制程序，如果儀表盤上的安全氣囊故障燈變亮那便表示在自檢時發(fā)現(xiàn)了故障，以及時提醒駕駛員。安全氣囊控制系統(tǒng)的經(jīng)典之處便是氣囊控制模塊中的點(diǎn)火控制算法，算法的原理是實(shí)時處理各路加速度的數(shù)據(jù)，判斷汽車是否發(fā)生碰撞事故和是否打開安全氣囊。當(dāng)前，速度變化量法、移動窗積分法、加速度閡值法以及比功率法等都被稱為是最典型的安全氣囊點(diǎn)火控制算法。車子的型號不同，氣囊的點(diǎn)火控制算法的設(shè)計也有很大差異，而且在設(shè)計完成后還要經(jīng)過大量的現(xiàn)實(shí)實(shí)踐來進(jìn)行測試并不斷地進(jìn)行調(diào)試改良。這之后所得出的算法的可靠性和抗干擾能力會大大的提升。3.3.2上位機(jī)軟件設(shè)計CAN總線負(fù)責(zé)收集氣囊操縱體系用相關(guān)程序發(fā)送的檢測日記，而它則被檢測去獲取實(shí)時體系狀態(tài)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有各路收集到的加速度曲線，體系自我檢查數(shù)據(jù)，是否出現(xiàn)問題，氣囊爆破指令時間等。CAN在下位機(jī)可收到兩類數(shù)據(jù)，分別是與加速度相關(guān)的數(shù)據(jù)和EUC狀態(tài)數(shù)據(jù)，前者大體包括3種碰撞狀態(tài)、8個通道的點(diǎn)火狀態(tài)和6個通道的AD值，每250時下位機(jī)便采集一次數(shù)據(jù)向CAN總線發(fā)送，一次發(fā)1幀數(shù)據(jù)，，這當(dāng)中6路加速度傳感器的輸出值是ByteO一Byte5，狀態(tài)信息是Byte6和Byte7的第4位，數(shù)據(jù)類型是Byte7的高4位。后者包括加速度傳感器故障、點(diǎn)火電壓、氣囊短路等幾個狀態(tài)。上位機(jī)發(fā)1次狀態(tài)數(shù)據(jù)的時間間隔為一秒，一次發(fā)2幀數(shù)據(jù)，每8個字節(jié)為一幀。上位機(jī)軟件根據(jù)通信協(xié)議解析并保存收到的數(shù)據(jù)。第4章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析本章單獨(dú)測定了安全氣囊操控體系測試平臺的性質(zhì)效率，表示基礎(chǔ)功能很好，依據(jù)是每條道的加速度數(shù)值都符合規(guī)定。為達(dá)到中氣轎車的氣囊要求，我們在平臺上測試了我們的氣囊操控體系，外部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思驗(yàn)