基于ARM的汽车安全气囊控制系统设计
基于MATLAB的汽车动力性仿真分析毕业设计任务书
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年 年
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日 日
二级学院 专 班 学 业 级 生
机电工程学院
车辆工程
指导教师 负责教师
毕 业 设 计 (论 文 )任 务 书
毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目
基于 MATLAB 的汽车动力性仿真分析 毕业设计（论文）时间 2014 年 毕业设计（论文）进行地点 毕业设计（论文）内容及要求： (一)主要内容 1.根据所给参数，运用 MATLAB 软件绘制该车各项性能曲线。 2.运用汽车设计、汽车理论等相关知识，根据所绘曲线分析汽车各项性能。 3.利用 MATLAB 软件编制图形界面，实现界面输入参数，即完成部分曲线的自 动绘制。 4 .撰写设计说明书和英文资料翻译。 设计所需参数: 汽油发动机使用外特性的 Tq—n 曲线的拟合公式为 月 日至 2014 年 月 日
式
传动系机械效率 波动阻力系数 空气阻力系数×迎风面积 主减速器传动比 飞轮转功惯量 二前轮转动惯量 四后轮转功惯量 变速器传动比
η т ＝0.85 f＝0.013 CDA＝2.77 i0＝5.83 If＝0.218kg• Iw1＝1.798kg• Iw2＝3.598kg• ig(数据如下表)
轴距 质心至前铀距离(满载) 质心高(满载) （二）基本要求
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n n 2 n 3 n 4 Tq 19.13 295 .27( ) 165 .44( ) 40.874( ) 3.8445( ) 1000 1000 1000 1000
中, Tq 为发功机转矩(N•m)；n 为发动机转速(r／min)。 发动机的最低转速 nmin=600r/min ，最高转速 nmax=4000 r／min 装载质量 整车整备质量 总质量 车轮半径 2000kg 1800kg 3880 kg 0.367 m
安全气囊控制模块 工作原理
安全气囊控制模块工作原理
安全气囊控制模块是一种电子控制单元，用于控制车辆的安全气囊系统。
它的工作原理如下：
1. 检测撞击：安全气囊控制模块通过安装在车辆中的各种传感器来检测车辆是否发生了碰撞或撞击。
传感器可以包括加速度传感器、车辆碰撞传感器等。
2. 信号处理：一旦传感器监测到碰撞或撞击事件，它会将相应的信号发送给安全气囊控制模块。
安全气囊控制模块会对接收到的信号进行处理和分析，以确定是否需要激活安全气囊系统。
3. 决策逻辑：根据处理后的信号，安全气囊控制模块会根据预设的决策逻辑来判断是否需要部署安全气囊。
决策逻辑可以包括判断碰撞的严重程度、车辆的速度、是否有乘客等因素。
4. 激活安全气囊：如果安全气囊控制模块判断需要部署安全气囊，它会通过车辆电气系统发送信号给相应的安全气囊装置。
安全气囊装置接收到信号后会迅速充气，填充气囊，以保护车辆乘客免受碰撞产生的冲击。
5. 事件记录：安全气囊控制模块还可以记录与碰撞相关的数据，如撞击强度、车速、安全气囊是否正常部署等信息，以供事故调查和保险索赔等用途。
总的来说，安全气囊控制模块通过检测车辆的碰撞事件，并且
根据事先设定的决策逻辑来决定是否部署安全气囊，以确保车辆乘客在碰撞事故中得到保护。
NXPS32K11632位ARMMCU通用汽车应用解决方案
nxp公司的S32K116是满足AEC-Q100规范的基于ARM® Cortex®-M4F和ARM® Cortex®-M0+核32位MCU,集成了128KB闪存,CAN/CAN-FD控制器,遵从SHE指标的安全模块,工作电压2.7 V 到 5.5 V, RUN模式工作温度-40℃到105℃,RUN模式工作温度-40℃到125℃,主要用在汽车电子如车身和底盘控制,信息娱乐系统连接模块,车内空调控制(HVAC),车窗/车门/天窗,动力总成配套芯片以及PMSM/BLDC电机控制,停车辅助系统,发动机防盗锁止系统,触摸感应,安防性应用,摩托车CDI/EFI,电池管理,安全气囊,尾气后处理以及网关以及高可靠性工业应用.本文介绍了S32K116主要特性,S32K14x和S32K11x系列高级架构框图,评估板S32K116EVB主要特性和电路图.S32K is a scalable family of AEC-Q100 qualified 32-bit Arm® Cortex®-M4F and Cortex-M0+ based MCUs targeted for general purposeautomotive and high-reliability industrial applications.The S32K1xx product series further extends the highly scalable portfolio of Arm®Cortex®-M0+/M4F MCUs in the automotive industry. It builds on the legacy of the KEA series, while introducing higher memory optionsalongside a richer peripheral set extending capability into a variety ofautomotive applications. With a 2.70–5.5 V supply and focus onautomotive environment robustness, the S32K product series devices are well suited to a wide range of applications in electrically harshenvironments, and are optimized for cost-sensitive applications offeringlow pin-count options.The S32K product series offers a broad range of memory, peripherals, and package options. It sharescommon peripherals and pin counts,allowing developers to migrate easily within anMCU family or among the MCU families to take advantage of more memory or feature integration. This scalability allows developers to use the S32K product series as the standard for their end product platforms, maximizing hardware andsoftware reuse and reducing time to market.sS32K116主要特性:• Operating characteristics– Voltage range: 2.7 V to 5.5 V– Ambient temperature range: -40℃ to 105℃ forHSRUN mode, -40℃ to 125℃ for RUN mode• Arm™ Cortex-M4F/M0+ core, 32-bit CPU– Supports up to 112 MHz frequency (HSRUN mode)with 1.25 Dhrystone MIPS per MHz– Arm Core based on the Armv7 Architecture andThumb?-2 ISA– Integrated Digital Signal Processor (DSP)– Configurable Nested Vectored Interrupt Controller(NVIC)– Single Precision Floating Point Unit (FPU)• Clock interfacesNXP S32K11632位ARM MCU通用汽车应用解决方案– 4 - 40 MHz fast external oscillator (SOSC) with upto 50 MHz DC external square input clock inexternal clock mode– 48 MHz Fast Internal RC oscillator (FIRC)– 8 MHz Slow Internal RC oscillator (SIRC)– 128 kHz Low Power Oscillator (LPO)– Up to 112 MHz (HSRUN) System Phased LockLoop (SPLL)– Up to 20 MHz TCLK and 25 MHz SWD_CLK– 32 kHz Real Time Counter external clock(RTC_CLKIN)• Power management– Low-power Arm Cortex-M4F/M0+ core withexcellent energy efficiency– Power Management Controller (PMC) with multiplepower modes: HSRUN, RUN, STOP, VLPR, andVLPS. Note: CSEc (Security) or EEPROM writes/erase will trigger error flags in HSRUN mode (112MHz) because this use case is not allowed toexecute simultaneously.The device will need toswitch to RUN mode (80 Mhz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– Clock gating and low power operation supported onspecific peripherals.• Memory and memory interfaces– Up to 2 MB program flash memory with ECC– 64 KB FlexNVM for data flash memory with ECCand EEPROM emulation. – Up to 256 KB SRAM with ECC– Up to 4 KB of FlexRAM for use as SRAM orEEPROM emulation Note: CSEc (Security) orEEPROM writes/erase will trigger error flagsinHSRUN mode (112 MHz) because this use case isnot allowed to execute simultaneously. The devicewill need to switch to RUN mode (80 MHz)toexecute CSEc (Security) or EEPROM writes/erase.– Up to 4 KB Code cache to minimize performanceimpact of memory access latencies– QuadSPI with HyperBus™ support• Mixed-signal analog– Up to two 12-bit Analog-to-Digital Converter(ADC) with up to 32 channel analog inputs permodule– One Analog Comparator (CMP) with internal 8-bitDigital to AnalogConverter (DAC)• Debug functionality– Serial Wire JTAG Debug Port (SWJ-DP) combines– Debug Watchpoint and Trace (DWT)– Instrumentation Trace Macrocell (ITM)– Test Port Interface Unit (TPIU)– Flash Patch and Breakpoint (FPB) Unit• Human-machine interface (HMI)– Up to 156 GPIO pins with interrupt functionality– Non-Maskable Interrupt (NMI)• Communications interfaces– Up to three Low Power Universal Asynchronous Receiver/Transmitter(LPUART/LIN) modules with DMA supportand low power availability– Up to three Low Power Serial Peripheral Interface (LPSPI) modules with DMA support and low power availability– Up to two Low Power Inter-Integrated Circuit (LPI2C) modules with DMA support and low power availability– Up to three FlexCAN modules (with optional CAN-FD support)– FlexIO module for emulation of communication protocols and peripherals (UART, I2C, SPI, I2S, LIN, PWM, etc).– Up to one 10/100Mbps Ethernet with IEEE1588 support and twoSynchronous Audio Interface (SAI) modules.• Safety and Security– Cryptographic Services Engine (CSEc) implements a comprehensive set of cryptographic functions as described in theSHE (Secure HardwareExtension) Functional Specification. Note: CSEc (Security) or EEPROMwrites/erase willtrigger error flags in HSRUN mode (112 MHz) because this use case is not allowed to execute simultaneously.Thedevice will need to switch to RUN mode (80 MHz) to execute CSEc(Security) or EEPROM writes/erase.– 128-bit Unique Identification (ID) number– Error-Correcting Code (ECC) on flash and SRAM memories– System Memory Protection Unit (System MPU)– Cyclic Redundancy Check (CRC) module– Internal watchdog (WDOG)– External Watchdog monitor (EWM) module• Timing and control– Up to eight independent 16-bit FlexTimers (FTM) modules, offering up to 64 standard channels (IC/OC/PWM)– One 16-bit Low Power Timer (LPTMR) with flexible wake up control– Two Programmable Delay Blocks (PDB) with flexible trigger system– One 32-bit Low Power Interrupt Timer (LPIT) with 4 channels– 32-bit Real Time Counter (RTC)• Package– 32-pin QFN, 48-pin LQFP, 64-pin LQFP, 100-pin LQFP, 100-pin MAPBGA, 144-pin LQFP, 176-pin LQFP packageoptions• 16 channel DMA with up to 63 request sources usingDMAMUXapplications, which include but not limited to:• Exterior and interior lighting• HVAC• Door/Window/Wiper/Seat controller• BLDC/PMSM motor control• Park assistant• E-shifter• TPMS• Real time control in infotainment system• Battery management system• Human machine interface such as touch sense control • Secured vehicle data transfer• Safety controller• Over the air update图1:S32K14x系列高级架构框图图2:S32K11x系列高级架构框图。
基于ARM的汽车CAN总线控制系统的研究与实现
３ 基于 Ａ 的嵌入式系统 Ｉ
３１ ＡＲ 体 系 ． Ｍ Ａ Ｍ （ ｄ ａ ｃ ｄＲ Ｓ ａ ｈ ｎ ｓ Ｒ Ａ ｖ ｎ ｅ ＩＣＭ ｃ ｉ ｅ ）是 微 处 理 器 行 业 的一 家
种可加载的 内核模块 ，具有高 的优先级 。另外，所有的中
断都先 由 Ｒ — ｉｕ ＴＬ ｎｘ来 处理 ， 之后才 由标准 的内核来处理 。 非 实时任务通过 Ｒ — ｉ ｕ Ｔ Ｌ ｎ ｘ提供的 Ｆ Ｆ 一种透明的管道 ）与 ＩＯ（ 实时任务通信 。
需要进行数据交换 。
ｕ － ｉｕ Ｃ Ｌ ｎ ｘ系统和 Ｌｎ ｘ系统一样，属于类 Ｕ ｉ ｉｕ ｎ ｘ系统 ， 有很高 的可靠性与 网络特性 ，但实 时性不强 ，针对车辆仪表 对实行性 的严格要求 ，因此必须解决实时性 的问题 ，本系统 采取打入 Ｒ Ｔ补丁的方法。 Ｒ — ｉｕ Ｔ Ｌ ｎ ｘ是美 国Ｎ Ｔ大学对标准 Ｌ ｎ ｘ Ｍ ｉｕ 的一个实时扩展
Ａｂ ｔａ ｔ ＣＡＮ ｌｙ ａｒ ｌ ｆ ｏ ｓ ｃ： ｒ ｐａ ｏ ｅ ｏ ｍｍｕ ｉａ ｎ ， ｘ ｈ ｎ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ｂ ｔ ｅ ｃ ｎ ｃ ｔ ｇ ｅ ｃ ａ ｇ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｅｗｅ ｎ ＥＣＵｓ ｎ ｃ ｒ Ｓ ｎ ｎ ｏ ｍ ａ ｏ ｏ ｎ ｓｃ ｕ ｓｓｔ ａ ｉ ｏ ａ ． ｏ ｍａ ｙ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ｐ ｉ ｔ ｏ ｒｅ ｈ ｔ ｉ ｉ ｔ ｅ ｅａ ｅ ｈ ｇ ｎ ｗ ｕ ｅ ｄ Ｔｈ ｓ ａ ｅ ｕ ｙ ｔ ａ ｋ ｎ ｄ ａ ｍｇ ｓ ｆ ｈ ｒ ｒ Ｊ ｈ ａ ｄ ｌ ｂ ｓ ｐ ｅ ． ｉ ｐ ｐ ｒｓ ｄ ｔ ａ ｉ ｇ ａ ｖ ｎ ｅ ＡＲＭ ’ ｈ ｅ ｏ ｍ ａ ｃ ｎ ｄｆ ａ ｏ ， ｓｎ ｏ ｓ ｔ ｈ ｔ ｏ Ｓ ｉ ｈ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅａ ｄ ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｕ ｉ ｇ ＡＲＭ ｏ ｂ ｇ ｆ ｉ ｉ ｔ ｅ ｔ ｅ ｃ ｒｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｒａ ｄ ｎ ｔａ ｅ Ｄａａ ｃ ｕ ｄ ｂ ａ ｅ ｎ ｌ ｃ Ｈ ｏ ｌ ｒ ｏ ｒ ｉａ ｉ ｎ Ｔｈ ｓ ａ ｈ ａ ｏ ｍａ ｏ ｏ ｔ ｅ ｅｇ ｔ ． ｔ ｏ ｌ ｅ ｓ ｒ ｄ ａ ｄ ａ ｅ ｓｃ ｕ ｄ ｗｏ ｋ ｉ ｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ． ｉ ｃ ｎ ｉ ｒ ｖ ｕ ｆ ｃｅ ｃ ． ｎ ｉ ｏ ｎ ｈ ｌ ｎ ｏ ｍｐ ｏ ｅｂ ｓｅ ｉ ｉｎ ｙ
汽车电子控制技术第8章电子控制安全气囊系统
在点火器引爆点火剂的瞬间，点火剂会产 生大量热量，氮化钠受热立即分解释放氮气， 并从充气孔充入气囊。
(2) 点火器 点火器外包铝箔，安装在气体发生器内部 中央位置，其分解图如图8.10所示。 点火剂包括引爆炸药和引药，引出导线与 气囊连接器插头连接，连接器中没有短路片(铜 质弹簧片)。
当连接器插头拔下或插头与连接器未完全 结合时，短路片将两根引线短接，防止静电或 导电将电热丝电路接通而造成气囊误膨开。
当汽车遭受碰撞且减速度达到设定值时， SRS ECU发出控制指令将气囊组件中的点火器 (电雷管)电路接通，电雷管引爆使点火剂(引药) 受热爆炸(即电热处通电发热引爆炸药)。 点火剂引爆时，迅速产生大量热量，使充 气剂(叠氮化钠固体药片)受热分解并释放出大 量氦气充入气囊，气囊便冲开气囊组件上的装 饰盖板鼓向驾驶员和乘员； 使驾驶员和乘员面部和胸部压靠在充满气 体的气囊上，在人体与车内构件之间铺垫一个 气垫，将人体与车内构件之间的碰撞变为弹性 碰撞。
汽车电子控制技术
第8章 电子控制安全气囊系统
8.1 概 述
安全气囊(Supplemental Restraint System， SRS)，也称辅助乘员保护系统。 它是一种当汽车遇到冲撞而急剧减速时能 很快膨胀的缓冲垫，可以保护车内乘员不致撞 到车厢内部，是一种被动安全装置，具有不受 约束、使用方便和美观等优点。 近年来随着世界汽车市场的竞争愈演愈烈， 以及安全气囊制造成本的降低，以往只在高档 轿车作为选装件的安全气囊，现已逐步发展到
作为标准件安装到一些小型、紧凑型轿车上。
8.1.1 安全气囊的分类 1. 按碰撞类型分 根据碰撞类型的不同，安全气囊可分为正 面碰撞防护安全气囊系统、侧面碰撞防护安全 气囊系统和顶部碰撞防护安全气囊系统。 正面碰撞防护安全气囊系统在欧美轿车的 驾驶员和副驾驶员处有较高的安装率。 实际交通事故统计表明，安全气囊与三点 式安全带配合使用，对正面碰撞事故中的乘员 具有更好的保护效果。
分析汽车安全气囊控制
分析汽车安全气囊控制分析汽车安全气囊控制1安全气囊点火控制的几种算法1)加速度法该算法是通过测量汽车碰撞时的加速度（减速度），当加速度超过预先设定的阈值就弹出安全气囊。
2)速度变量法该算法是通过对汽车加速度进行积分从而得到加速度变化量，当加速度变化量超过预先设定的阈值时就弹出安全气囊。
3)加速度坡度法该方法是对加速度进行求导得到加速度的变化量作为判断是否点火的指标。
4)移动窗积分算法[2]对加速度曲线在一定时间内进行积分，当积分值超过预先设置的阈值时，就发出点火信号。
1.1移动窗积分算法下面具体介绍一下移动窗积分算法，选定以下几个观察量作为气囊点火的条件指标。
①汽车碰撞时的水平方向加速度（或减速度）ax。
ax是直接反映碰撞激烈程度的信号，而且ax在最佳点火时刻的选取中起关键作用。
②汽车碰撞时垂直方向的加速度ay，气囊控制系统加入ay对非碰撞信号能起到很大的抗干扰作用，当汽车发生正向碰撞时，ay与ax有很大的不一致性[3]；而当汽车受到路面干扰，例如汽车与较高的台阶直接相撞时，ay与ax有很大的一致性[3]，可以由此来判别干扰信号。
结合这几个量，得出一个判断气囊点火的最佳指标。
需要采样一个时间段（从碰撞开始）ax的值，根据这一系列的值才能判断碰撞的激烈程度.气囊点火控制算法应在发生碰撞后20～30ms内做出点火判断，因为气囊膨胀到最大需要时间大概为30ms[4]，在碰撞初速度为28.4km/h时，人体向前移动5inch到达接触气囊的时间大概为70ms，则目标点火时刻为70－30＝40ms，所以气囊打开应该在碰撞后的40ms时刻，所以算法必须在20～30ms内做出点火决定。
这样可以采样碰撞后的20个加速度值（频率是1kHZ）作为算法的输入值。
而对于垂直方向也可以如此采样。
则可得两组值：ax(1)，ax(2)……ax(20)；ay(1)，ay(2)……ay(20).移动窗算法中对ax的处理为（1）式：(1)图2移动窗口算法示意图其中t为当前时刻，w为时间窗宽度（采样时间宽度），对ax(t)进行积分，得到指标S(t，w)，当S(t，w)超过预先设定值时，则发出点火信号。
汽车安全气囊系统
汽车安全气囊系统汽车安全气囊系统的毕业论文［摘要］安全气囊是现代轿车上引人注U的新技术装置。
汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。
当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01秒之内速度传递给安全气囊系统的控制电脑。
电脑在经过分析确认之后，立即引爆气囊包内的电热点火器（即电雷管），使其发生爆炸，这一过程一般只需0.05秒左右。
点火器引爆之后，固态氮粒迅速气化，大量氮气化，大量氮气立即吹涨气粪，并在强大的冲击力之下，气粪冲开方向盘上的盖而安全展开。
主要研究内容和章节有：安全气囊的作用、安全气囊的类型、两次动作的双气囊系统工作原理、系统主要部件中央传感器、安全传感器、电子控制器、安全气襄的功能、气囊在车内的标识、气囊系统的丄作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。
［关键词］安全气囊传感器安全［Abstract］The safe air sac is a modern car to ascend the new technique in eye-catcher equips・The safe air sac in car system includes to spread to feel the machine is total, the spirit of air , fold the air sac and order firearms, solid nitrogen, warning signa 1.・・etc・・When the car suffers the certain angle in front inside super-speed to hit, packing the collision in car head spreads to feel the machine spreads to feel with the safety that pack the car central part machine, can examine the car to deceleratesuddenly, combine this signal in 0. 01 control for inside speed delivering to safe air sac systems computer .The computer set off immediately after confirming through analysis the air sac electricity in the pack heat light the firearms （ give or get an electric shock namely thunder tube), making its occurrence exploded, the general in this processneeds 0.05 or so. After lighting the firearms set off, the solid nitrogen grain is quick to gasify, the nitrogen of large quantity gasifies, the large quantity nitrogen spirit blows to rise the air sac immediately, and in the mighty impact dint under, the air sac hurtles to open the co ver on the steer device but the safety launches・[Keywords] Safe air sac Spread to feel machine Safety目录刖言..................................................................... ....... 3 1概述..................................................................... ....... 4 1. 1安全气粪的作用........................................................... 4 1.2安全气囊的类型 (4)2两次动作的双气囊系统丄作原理.......................................... 5 3系统主要部件..................................................................... ..5 3. 1前方传感器 (5)3. 2中央传感器 ............................. (6)3. 3安全传感器 (6)3. 4电子控制器 (6)4安全气襄的功能................................................................. 8 5气粪在车内的标识 (9)5. 1气囊系统的工作原理 (9)5. 2使用注意参项.............................................................. 10 5.3安全气囊的维护........................................................... 11结论............ 12谢辞............ 13参考文献....................................................................... ..14前言安全气囊，也称辅助乘员保护系统。
汽车安全气囊毕业论文
安徽现代信息工程职业学院毕业论文题目：安全气囊的应用与发展姓名：赵开洋院系: 机电工程系专业：汽车检测与维修技术届别: 2013届学号：指导教师：张坤目录汽车安全气囊的发展与应用学生：赵开洋指导老师：张坤安信院机电系汽检1001班[摘要]安全气囊是现代轿车上引人注目的新技术装置。
汽车安全气囊系统的包括传感器总成、充气、折叠气囊、点火器、固态氮、警告灯等。
当汽车受到前方一定角度内的高速碰撞时，装在车前端的碰撞传感器和装在汽车中部的安全传感器，就可以检测到车突然减速，并将这一信号在0.01秒之内速度传递给安全气囊系统的控制电脑。
因此,确保汽车行驶的安全性,解决乘车人员的安全越来越受到人们的重视。
而在汽车上装配安全气囊就是一种有效的解决方法。
本文主要介绍安全气囊的作用、安全气囊的类型、安全气囊的发展、系统主要部件、气囊在车内的应用、气囊系统的工作原理、使用注意参项、安全气囊的维护等。
[关键词] 安全气囊；传感器；安全；发展；应用近几年来，汽车作为一种便捷的现代化交通工具,给人们带来了不少的方便，但是因为交通事故也给人们造成不少严重的损失。
因此汽车的安全问题便一直伴随在我们身边。
随着高科技的发展，新型的汽车安全部件诞生了，即汽车安全囊。
安全气囊对乘员的保护效果是非常明显的，被称为驾驶员的“救命袋”，它可以保护人在汽车发生事故所引发的安全问题，同时也给汽车工业带来了繁荣，而汽车安全气囊它在当今时代又如何的去发展和应用呢？一、汽车安全气囊的发展（一）、国外汽车安全气囊的发展最早发展安全气囊系统的国家是美国，是美国机械工程师约翰·赫缀克(John w．Hertrick)于1953年发明的，并获得了题为“汽车缓冲安全装置（Safety Cushion Assembly For Automotive Vehicles）”的美国专利US2649311。
它的发展历史过程可以概括为：发明于50年代，开发于60年代，应用于70年代，发展于80年代，推广与于90年代。
安全气囊毕业论文
安全气囊毕业论文安全气囊毕业论文引言：安全气囊是汽车上的一项重要安全装置，它在车辆发生碰撞时能够迅速充气，为乘车人员提供有效的保护。
本文将从安全气囊的发展历程、工作原理、设计与制造等方面进行探讨，以期对安全气囊的研究和应用有更深入的了解。
一、安全气囊的发展历程安全气囊的概念最早可以追溯到20世纪50年代，当时美国汽车制造商开始研究如何在车辆碰撞时保护乘车人员。
在经历了几十年的发展和改进后，安全气囊逐渐成为现代汽车中不可或缺的安全装置。
二、安全气囊的工作原理安全气囊的工作原理主要基于碰撞传感器和气囊充气系统。
当车辆发生碰撞时，碰撞传感器会感知到碰撞的力度和方向，并将信号传输给气囊充气系统。
充气系统会迅速将气囊充满气体，形成一个保护屏障，减少乘车人员受伤的可能性。
三、安全气囊的设计与制造安全气囊的设计与制造需要考虑多个因素，如气囊的形状、材料选择、充气速度等。
在设计过程中，工程师们需要进行大量的模拟和测试，以确保气囊在各种碰撞情况下能够正常工作并提供有效的保护。
四、安全气囊的应用前景随着汽车工业的不断发展和技术的进步，安全气囊在未来的应用前景非常广阔。
除了在乘用车上的应用外，安全气囊还可以应用于其他交通工具，如公交车、火车等。
此外，随着智能汽车的兴起，安全气囊还可以与其他智能安全系统相结合，提供更全面的保护。
五、安全气囊的争议与挑战尽管安全气囊在保护乘车人员方面发挥着重要作用，但它也面临着一些争议和挑战。
例如，气囊的误触发问题、对乘车人员的伤害风险以及环境污染等。
因此，工程师们需要不断改进和创新，以解决这些问题并提高安全气囊的性能。
结论：安全气囊作为汽车上的重要安全装置，对于保护乘车人员的生命安全起着至关重要的作用。
通过对安全气囊的发展历程、工作原理、设计与制造等方面的探讨，我们可以更好地了解和认识安全气囊的重要性。
同时，我们也应该关注安全气囊所面临的争议和挑战，以期在未来的研究和应用中不断提高安全气囊的性能和可靠性，为乘车人员提供更有效的保护。
基于虚拟试验的汽车前碰撞安全气囊防护效率的研究
基于虚拟试验的汽车前碰撞安全气囊防护效率的研究当今世界上每年因汽车交通事故造成了巨大的人员伤亡和社会经济损失，汽车安全性问题引起了各个国家的高度重视。
实践表明安全气囊是乘员在汽车碰撞中重要、有效的保护设备，在欧美等工业化发达国家已经成为轿车必备的安全装置。
在我国，近年的新车基本上都安装了安全气囊。
然而，交通流行病学研究表明，前碰撞安全气囊在提供乘员保护的同时，也会给部分乘员，尤其是离位的矮个子女性乘员和儿童造成伤害，因此如何发挥安全气囊的最大保护效果，同时减小其不利作用是气囊约束系统研究需要解决的关键问题。
为此，本文主要研究了汽车前碰撞安全气囊的设计和匹配；并针对气囊对离位乘员的致伤问题，研究了气囊折叠方式对气囊展开作用的影响、以及气囊展开对头颈部损伤的影响。
本文介绍了汽车前碰撞安全气囊研究的主要方法和基础理论，以仿真软件MADYMO和DYNA为主要研究工具，建立验证了驾驶员侧和乘员侧安全气囊有限元模型，以及动态模拟汽车驾驶室变形的多刚体模型，研究了气囊体积、排气孔尺寸、气体质量流速和起爆时间等主要参数对乘员损伤的影响，利用优化软件MADYMIZER进行了模型的优化分析，在多个参数中找到了合理的最优值，并通过试验验证了优化模型的有效性。
通过气囊展开力学过程的虚拟试验，分析了影响气囊展开压力变化的因素。
在此基础上，提出了安全气囊的环向折叠方法，自行开发了基于初始矩阵法(IMM)算法的参考网格模型和映射网格模型自动生成程序。
实现了基于气袋直径、折叠次数、折叠环间距和网格密度等参数的参数化设计，并通过算例对建模过程和映射算法进行了验证。
建立了对称折叠、卷式折叠和环向折叠等折叠方式的气囊模型，并基于气囊静态起爆、碰块冲击和转向盘气囊总成等虚拟试验分析了各气囊折叠方式对应的气囊压力和相应的接触物体的动力学参数。
利用5百分位和50百分位的Hybrid Ⅲ假人进行了胸部靠近气囊总成和头部靠近气囊总成布置形式的离位乘员虚拟实验。
汽车安全气囊系统产品设计开发指南(一)
汽车安全气囊系统产品设计开发指南（一）引言概述：汽车安全气囊系统是现代汽车安全的重要组成部分，其设计与开发对于提高汽车乘员的安全性至关重要。
本文将从产品设计和开发的角度出发，分析汽车安全气囊系统的相关指南。
一、市场需求与用户需求1. 汽车安全气囊系统的市场发展现状2. 分析用户对汽车安全气囊系统的需求3. 研究竞争对手的产品特点与优势4. 总结市场需求与用户需求的统计数据和研究结果二、安全气囊系统的功能与设计要求1. 安全气囊系统的主要功能和作用2. 分析安全气囊系统的设计要求和性能指标3. 探讨安全气囊系统的结构与部件设计4. 整合车身传感器和控制单元的设计理念5. 确定安全气囊系统的触发方式和触发条件三、安全气囊系统的材料与制造工艺1. 选择适用于安全气囊的材料特性2. 分析不同材料在制造工艺上的优缺点3. 确定安全气囊系统的制造工艺流程4. 细化安全气囊系统的组装与调试要求5. 质量控制和测试方法的设定与应用四、安全气囊系统的测试与验证1. 分析安全气囊系统的测试对象和测试流程2. 确定不同测试环境下的测试要求3. 设计安全气囊系统的可靠性验证计划4. 实施安全气囊系统的功能验证和性能评估5. 分析并解决测试中出现的问题和改进需求五、安全气囊系统的生产与应用1. 设计安全气囊系统的生产与装配线2. 确定生产工艺和工位布置的要求3. 建立安全气囊系统的生产标准和质检流程4. 安全气囊系统的产品应用与销售策略5. 分析安全气囊系统的后续服务和维护需求总结：本文综合分析了汽车安全气囊系统的产品设计与开发指南，包括市场需求与用户需求、系统功能与设计要求、材料与制造工艺、测试与验证、生产与应用等5个大点。
准确把握这些指南，将有助于提高汽车安全气囊系统的品质和性能，促进汽车行业的安全发展。
汽车安全气囊控制器设计
汽车安全气囊控制器的设计研究摘要：本文简单介绍了安全气囊控制器（acu）的工作原理及其各个功能模块，重点对acu的点火模块电路进行了设计与研究，同时探讨了一种点火控制算法，并在软件滤波及积分上给出了可行的解决方案。
主题词：安全气囊acu点火算法1引言汽车安全气囊是一种被动的安全装置，是汽车乘员辅助保护系统srs（supplemental restraint system）的重要组成部分，当汽车与汽车或障碍物发生碰撞，称为“一次碰撞”，一次碰撞后汽车的速度下降，车内驾驶员和乘员由于惯性的作用继续向原方向运动，并与汽车室内物体接触产生另一次碰撞，称为“二次碰撞”。
显然，第一次碰撞没有直接造成人员受伤，而第二次碰撞才是驾驶员和乘员受伤的原因。
车速越高，惯性越大，遭受伤害的程度越严重。
安全气囊控制器（airbag control unit，下简称acu）的作用是：在汽车发生碰撞导致车速急剧变化时，传感器将感知到的信号传输给acu，acu对碰撞的程度进行识别，决定是否发出点火信号，一旦确认发出点火信号，气体发生器将在很短的时间内（30ms）产生大量的气体，气囊迅速膨胀，在驾驶员、乘员和车内构件之间迅速铺垫一个气垫，使驾驶员、乘员的头部、胸部压在充满气体的气囊上，从而减轻人体遭受伤害的程度。
在碰撞的过程中，实现对驾乘人员的安全保护，是安全气囊系统研制的主要内容，而作为其执行部件的acu的稳定性和可靠性起到了至关重要的作用，本文提出一种acu的设计方案。
2acu系统结构acu主要由数据采集模块、数据处理、存储及控制模块、点火系统、通讯模块、电源模块、报警驱动模块组成，其结构图如图1所示。
其中，数据采集模块主要由分布于各检测点的加速度传感器（含卫星传感器、中央传感器）、安全传感器及相应的a／d转换器组成，用于对外部数据的测量；电源模块包括提供各器件正常工作时所需要的电源以及在碰撞瞬间电池松脱时仍可供各功能模块芯片继续工作200ms左右的备用电源；检测模块负责对系统电路自身的检测，确保系统正常工作；数据处理、存储及控制模块一般采用一个具有可编程能力的微处理器，用于对采集到的数据进行处理并做出相应的判断，来控制外部执行器件（如点火系统）的动作，同时可以存储故障及点火信息供外部检测仪器读取；点火系统作为安全气囊系统的执行部分，负责完成微处理器的点火指令；通讯模块主要负责安全气囊系统与车内其它系统及外部仪器的通信；报警驱动模块主要负责将故障信号送到汽车组合仪表上进行显示，一般采用闪码的方式。
汽车设计：汽车安全气囊的设计开发！
汽车设计：汽车安全气囊的设计开发！随着科技的发展，安全的措施越来越多，各位老司机们，没事就练练手、开开车，杜杜小同志经常提醒要注意安全，可不能掉以轻心哟，不然下面这位小姐姐可就不开心了！汽车安全也非常非常重要，其中安全气囊是直接关系到乘客安全的最重要的保护措施！今天漫谈君就和大家一起来聊聊汽车安全气囊的设计开发一、安全气囊安全气囊是汽车的辅助约束系统，不能在保护乘员方面起主要作用，只能配合主约束系统（安全带）降低乘员的伤害值。
因此，安全气囊的使用，只能减少或降低乘客的伤害程度。
且在某种意义上说，如不和主约束系统配合使用，会导致乘客更大的伤害。
因此，气囊主要在缓冲前碰撞或近似前碰撞严重性方面，补充安全带提供保护作用。
实际事故统计表明，仅有10%左右的事故能使气囊充气。
二、安全气囊的分类1驾驶员防撞安全气囊驾驶员防撞安全气囊装在方向盘上，分美式和欧式两种。
美式气囊是假定驾驶员没有佩戴座椅安全带设计的，其容积较大，为60L。
欧式气囊是假定驾驶员佩戴座椅安全带而设计的，容积较小，约40L。
2前排乘员防撞安全气囊由于副驾驶位置乘员在车内位置不固定且前方空间较大，因此为保护其撞车时免受伤害，设计的防撞安全气囊也较大。
美式约160L左右，欧式约75L左右（后者考虑了乘员受座椅安全带的约束）。
3后排乘员防撞安全气囊装在前排座椅上，防止后排乘员在撞车时受到伤害。
4侧面防撞安全气囊装在车门上，防止驾驶员及乘员受侧面撞击。
三、安全气囊的组成及构件1碰撞传感器碰撞传感器对于各汽车制造厂生产的车辆，碰撞传感器的安装位置不尽相同，而且碰撞传感器的名称也不统一，例如有些碰撞传感器按照工作原理也称为加速度传感器。
1）按照用途的不同，碰撞传感器分为触发碰撞传感器和防护碰撞传感器。
触发碰撞传感器也称为碰撞强度传感器，用于检测碰撞时的减速度或惯性，并将碰撞信号传给气囊电脑，作为气囊电脑的触发信号；防护碰撞传感器也称为安全碰撞传感器，它与触发碰撞传感器串联，用于防止气囊误爆。
基于ARM和嵌入式实时操作系统的汽车黑匣子设计
气囊设计指南
编号：SJZN-TM-016四川汽车工业股份有限公司气囊设计指南编制审核审定批准发布日期目录第一章安全气囊系统简介第二章安全气囊模块试验第三章安全气囊系统的设计第四章安全气囊模块装配、搬运、运输、储存的特殊要求第一章安全气囊系统简介汽车安全气囊系统主要由控制装置、气囊模块组成。
其中，控制装置又包括传感器、电子控制系统以及触发装置，气囊模块包括气体发生器、气袋、饰盖、支架等。
其工作过程为：在发生碰撞事故时，传感器感受汽车碰撞强度，电子系统接收并处理传感器的信号；当经计算判断有必要打开气袋时，立即由触发装置发出点火信号触发气体发生器，气体发生器收到信号后迅速产生大量气体并充满气袋，使得乘员与一个较柔软的吸能缓冲物体相接触，而不是与汽车的内饰件猛烈碰撞；当人体与气袋接触时，通过气袋的排气孔节流阻尼来吸收碰撞的能量，从而达到尽量减少伤害、保护乘员的目的。
图1.1 安全气囊系统基本构成1.1 气囊模块气囊模块按安装位置和作用不同，分为驾驶员正面气囊（DAB）、前排乘员正面气囊(PAB)、座椅侧气囊(SAB)、侧面气帘(CAB)、膝部气囊(KAB)等。
1.1.1驾驶员安全气囊（DAB），见图1.2。
前排驾驶员安全气囊是安装在方向盘上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对驾驶员的正面辅助保护作用以减少伤害。
约65%的碰撞事故是前部碰撞,配备前排驾驶员安全气囊的汽车在驾驶员佩带安全带的情况下可以减少驾驶员死亡30%。
1.1.2 前排乘员安全气囊（PAB），见图1.3。
前排乘员安全气囊是安装在前排乘员侧仪表板上的安全气囊，主要作用是在发生正面或正侧面碰撞时起到对乘员的正面辅助保护作用以减少伤害。
前排乘员安全气囊从外观上可以分为可见式和隐藏式。
图1.2驾驶员安全气囊示意图图1.3乘员气囊（隐藏式）示意图1.1.3 座椅侧气囊（SAB），见图1.4。
主要作用是在发生侧面碰撞时起到对乘员的腹部、胸部的保护，对头部也有一定的保护作用。
汽车安全气囊系统的研发与改进
汽车安全气囊系统的研发与改进自从汽车安全气囊系统的诞生以来，它已成为现代汽车行业中不可或缺的一部分。
随着科技的发展和人们对安全性能的要求不断提高，汽车安全气囊系统也在不断进行研发和改进，以提供更加全面和可靠的安全保护。
本文将从安全气囊系统的原理、研发历程以及改进方向等方面展开论述。
一、安全气囊系统的原理安全气囊系统是基于被动安全技术的一种装置，它主要由感应器、控制器和充气装置等组成。
当发生车辆碰撞时，感应器会迅速捕捉到撞击信号，并通过控制器向充气装置发送指令，使其迅速充气。
充气后的气囊会迅速展开，吸收碰撞冲击力，减轻乘客与车身碰撞的程度，从而对乘客起到保护作用。
二、安全气囊系统的研发历程1. 初期研发阶段安全气囊系统最早可追溯到20世纪60年代，最初是由美国汽车制造商开始进行研究和开发。
经过多年的努力，1966年美国的一家汽车制造商首次装备了系列生产车型上的安全气囊系统，标志着该技术迈入实用化阶段。
2. 成熟与推广阶段随着时间的推移，汽车安全气囊系统逐渐得到了广泛应用。
1980年代，许多汽车制造商开始在高端车型上采用安全气囊系统，并且逐步推广到中低端车型中。
同时，为了提高气囊系统的安全性能和适应不同碰撞情况，制造商们也对系统进行了不断的改进和完善。
3. 技术创新与发展阶段随着科技的进步和对安全性能要求的提高，汽车安全气囊系统也在不断迭代和升级。
1990年代末期，双气囊系统开始逐渐被采用，使得乘客和驾驶员都能得到更加全面的保护。
此后，侧面气囊、头部气囊、膝部气囊等不同位置的气囊也相继问世，进一步提升了碰撞安全性能。
三、安全气囊系统的改进方向1. 多重气囊系统的应用：通过在不同位置安装不同类型的气囊，可以更好地适应不同碰撞情况，提供更全面的保护。
例如，结合双气囊系统和侧面气囊系统，可以同时保护乘客的头部和躯干。
2. 传感器技术的改进：利用先进的传感器技术，可以更准确地感知碰撞信号，并减少误触发或未触发的情况。
安全气囊控制器
安全气囊控制器安全气囊控制器是现代汽车安全系统中的重要部件之一，它承担着监测车辆碰撞情况并在必要时触发气囊充气的关键功能。
作为汽车passsive safety（被动安全）系统的重要组成部分，安全气囊控制器的性能直接关系到车辆乘员在碰撞事故中的安全程度。
在这篇文档中，我们将对安全气囊控制器的工作原理、技术特点以及维护保养进行详细介绍。
首先，让我们来了解一下安全气囊控制器的工作原理。
安全气囊控制器通过车辆上的各种传感器来监测车辆的运行状态，一旦传感器检测到车辆发生碰撞，控制器会迅速判断碰撞的严重程度，并在几毫秒内触发气囊充气，以保护车内乘员免受碰撞伤害。
同时，安全气囊控制器还可以根据乘员的坐姿、安全带使用情况等信息来调整气囊充气的力度和时机，以最大程度地减少乘员在碰撞中受伤的可能性。
其次，我们来看一下安全气囊控制器的技术特点。
随着汽车安全性能要求的不断提高，安全气囊控制器的技术也在不断创新和完善。
现代安全气囊控制器采用了先进的微处理器和传感器技术，能够实现更加精准的碰撞检测和气囊充气控制。
此外，一些高端车型还配备了多重安全气囊控制系统，可以根据不同碰撞情况对车辆的多个气囊进行独立控制，以提供更加个性化的安全保护。
最后，我们来谈一谈安全气囊控制器的维护保养。
安全气囊控制器作为汽车passsive safety（被动安全）系统的关键部件，其维护保养至关重要。
首先，定期检查安全气囊控制器及相关传感器的工作状态，确保其正常运行。
其次，注意避免在安全气囊控制器周围进行过度碰撞或振动，以免影响其性能。
最后，在更换车辆安全气囊或进行维修时，务必选择正规的汽车维修机构，以确保安全气囊控制器的正常使用。
总结而言，安全气囊控制器作为汽车 passsive safety（被动安全）系统的重要组成部分，其工作原理、技术特点和维护保养都至关重要。
只有充分了解和重视安全气囊控制器的作用，才能确保车辆乘员在碰撞事故中得到有效的保护。
基于ARM平台的车载导航系统的研究与设计的开题报告
基于ARM平台的车载导航系统的研究与设计的开题报告一、选题背景及意义随着人们生活水平的提高，汽车已成为现代社会不可或缺的一部分，而车载导航系统作为汽车智能化的重要组成部分，受到越来越多的关注和研究。
当前市场上的主流车载导航系统多采用ARM架构芯片作为其核心处理器，因此基于ARM平台的车载导航系统的研究与设计具有重要意义。
本文旨在研究和设计一款基于ARM平台的车载导航系统，具体包括以下内容：1. 车载导航系统基本功能的分析与需求确定。
2. ARM芯片架构分析，选择核心处理器。
3. 车载导航系统软件设计，包括用户交互界面设计、地图数据处理与显示、路径规划算法等。
4. 硬件设计，包括GPS模块、显示器、操作按钮等。
5. 集成测试与性能评估。
二、研究方法和技术路线1. 车载导航系统基本功能的分析与需求确定通过市场调研及用户需求调查，对当前主流车载导航系统的基本功能进行分析及归纳，确定本设计所需实现的基本功能。
同时，确定本设计所需使用的硬件及软件平台。
2. ARM芯片架构分析，选择核心处理器通过对ARM平台的芯片架构进行分析，选择适合本设计的核心处理器，并制定相应的处理器选型方案。
3. 车载导航系统软件设计基于ARM平台开发环境，采用C语言或C++语言，完成车载导航系统的软件设计，包括用户交互界面设计、地图数据处理与显示、路径规划算法等。
4. 硬件设计根据需求确定使用的硬件设备，完成GPS模块、显示器、操作按钮等的硬件设计。
5. 集成测试与性能评估完成软、硬件设计后，进行集成测试与性能评估，测试系统功能的完整性和稳定性，评估系统的速度、准确度等性能指标。
三、预期成果1. 完成一款基于ARM平台的车载导航系统的软、硬件设计。
2. 实现车载导航系统的基本功能，如GPS定位、地图显示、路径规划等。
3. 提供友好的用户交互界面，方便用户操作。
4. 对系统进行测试和性能评估，检验系统的功能完整性、稳定性、速度、准确度等性能指标。
?汽车安全气囊控制器虚拟标定技术
汽车安全气囊控制器虚拟标定技术✦✦随着汽车安全技术的不断发展，安全气囊已成为大多数乘用车的基本配置。
安全气囊在车辆发生碰撞后能迅速展开，对人体头胸部起到缓冲作用从而降低乘员损伤。
作为控制气囊点爆时刻的“大脑”——气囊控制器的标定逻辑至关重要。
安全气囊展开减少乘员损伤01虚拟标定技术目前，主流主机厂气囊标定流程主要分为信号采集和算法验证两项内容，即首先通过第一轮的全工况碰撞获得试验信号，基于试验信号进行点火算法标定，然后经过第二轮的全工况碰撞试验验证点火时刻是否满足要求，若个别工况点爆时刻不达标，则修正标定算法，再针对该工况进行补充验证试验。
虚拟标定技术则通过有限元软件搭建高精度碰撞仿真模型，在项目较为早期的结构开发设计阶段就可以输出全工况碰撞信号，代替试验信号进行点火算法标定，由此，将信号采集与验证两轮试验减少为一轮仿真采集信号与一轮试验验证，若个别工况点爆时刻不达标，则修正标定算法，然后再针对该工况进行补充验证试验。
可以发现，相较于主流的纯试验标定流程，虚拟标定大大缩短了标定开发周期，同时可以取消或者减少点火验证试验，降低项目开发成本。
普通气囊标定流程vs虚拟标定流程02高精度碰撞仿真模型为了达到仿真代替试验信号来进行标定的目的，提升碰撞模型的仿真精度至关重要。
前后保蒙皮、前后大灯、进气格栅、蓄电池、保险丝盒及车门外饰等塑料件等对高速碰撞工况信号不敏感的部件对于中低速工况信号影响较大。
为了更好的模拟前后舱及车门区域的塑料件变形及碎裂现象，通过对这些部件进行材料试验获得材料力学性能，之后进行零部件及整车级的试验验证及参数修正。
基于这些更准确的材料卡片再加上更加细化的建模方式，碰撞模型的仿真精度得到大幅度提升。
整车精细化模型03小结得益于仿真精度的不断提升，目前上汽集团创新研究开发总院已将气囊点爆虚拟标定技术应用于多个项目的中速碰撞工况中，大大缩短了气囊标定的开发周期，减少了试验用车成本，随着虚拟标定技术的不断成熟，后续将应用于低速甚至高速工况中，在保证开发质量的前提下进一步降低开发成本。
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图３点火触发电路原理图
２．３系统的软件设计 系统采用Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核处理器简化了软件开发环境。
针对ＬＭ３Ｓ１１３８等一系列的微控制器，ＴＩ官方免费提供了基 于Ｃ语言（符合ＡＮＳＩ Ｃ标准）的驱动库，它包含了众多固件 函数库，对每一个外设都有相应例程，可以很方便地根据应 用需要进行修改和移植。因此在软件编程时，无需汇编程序的 软件管理，完全可以用驱动库Ｃ语言函数进行编程开发。开 发应用程序时，利用驱动库的例程进行模块化设计，不仅程序 编写方便，而且代码简洁且可读性强。对编写大型程序而言， 采用驱动库能增强可靠性和安全性，同时降低维护成本。故本 系统软件程序利用ＴＩ公司提供的驱动库例程进行模块化程序 设计，把整个系统程序分为若干个小程序或模块，分别进行 独立设计、编程和测试。最后将各模块构建一个完整的工程，
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，再存人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ｎ］。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，系统在触发同路上设置一个座位压力感应装置。如果有成 年人人座，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。
关键词：ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核；微控制器；安全气囊；控制系统
Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ａｉｒｂａｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｗｉｔｈ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ～Ｍ３ Ｋｅｒｎｅｌ
ＧＵＯ Ｂ０１，Ｇｕａｎ Ｊｕｈｕａｌ，Ｌｉ Ｊｉｅ２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００２９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｖｏｌｕｍｅ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｉｒｂａｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ａ ｄｅｓｉｇｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒ０１ｌｅｒ ｗｉｔｈ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ Ｋｅｒｎｅｌ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ—ｇｒａｄｅ ３２一ｂｉｔ ｈｉｇｈ—ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ＬＭ３Ｓ１ １ ３８ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３ ｃｏｒｅ ｗｉｔｈ ｅｍｂｅｄｅｄ ｕＣ／ＯＳ—ＩＩ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｂｌａｓｔｉｎｇ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｏｖｉｎｇ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｗｉｎｄｏｗ ８ｒｅ ｕｓｅｄ ｔＯ ｂｕｉｌｔ ｔｈｅ ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｉｒｂａｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｍｏｄｕｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｕｓｅ Ｔｌ＇ｓ ｏｆｆｉｃｉａｌ ｄｒｉｖｅｒ ｌｉｂｒａｒｉｅｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅ— ｄｕｃｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｃｙｃｌｅ．Ａｓ ｔｈｅ ＬＭ３Ｓ１１３８ ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｓ ａ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｓ ａｎｄ ｈａｓ ａ ｗｅａｌｔｈ ｏｆ ｉ／ｏ ｐｏｒｔｓ，ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｈｉｇｈ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｅｘｐａｎｄａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｂａｇ， ｗｈｉｃｈ ｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｉｓ ｄｅｓｉｇｎ．
本系统微处理器选用ＴＩ公司基于ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核 的ＬＭ３Ｓ１１３８工业级微控制器。其工作温度范围是～４０～ ８５℃，并具有良好的电磁兼容特性，可应用于汽车电子 领域¨］。
２ 系统工作原理与设计
２．１ 系统的工作原理 安全气囊控制系统主要由传感器、自检电路、触发电路、
万方数据
中华测控网 ｃｈｉｎａｍｃａ．ｃｏｒｎ
气囊控制系统可分为机械式、模拟电子式和嵌入式３种类 型。对于机械式和模拟电子式控制系统，由于硬件的局限，灵 活性受到很大限制，应用日益减少［１］。新一代的气囊控制系统 均为带微控制器的嵌入式控制系统。嵌人式控制系统的控制算 法由软件实现，极大地提高了系统的灵活性，并具有记录事故 数据和与上位机进行通讯的功能。
摘要：针对汽车安全气囊控制系统实时性要求高、运算量大的特点，提出了基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核微控制器的设计方案；方案 选用基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ—Ｍ３内核的－Ｉ＝业级３２位高性能微控制器ＬＭ３Ｓ１１３８，嵌入“ｃ／ｏｓ一Ⅱ操作系统，运用移动积分窗爆破算法。构建 了汽车安全气囊控制系统；系统软件设计部分使用ＴＩ公司官方提供的驱动库进行模块化设计，大大缩短了开发周期。由于ＬＭ３Ｓ１１３８微 控制器是片上系统（ＳｏＣ），集成了众多外设并具有丰富的Ｉ／０口，故该系统具有集成度高、体积小及可扩展性强的特点；台车试验和实 车试验表明，系统可较为准确地控制气囊的最佳点火时刻，从而验证了方案的可行性。
·２０９２·
计箅机测量与控制
通讯电路和报警电路组成，如图ｌ所示。
其工作原理为：上电后，系统进行自检，确定触发电路是
否可以正常工作。若触发电路存在故障，报警电路进行声光报
警，表明系统无法正常工作，通知驾驶员及时修理。当自检正
常时，通过３２位微处理器ＬＭ３Ｓ１１３８不断对加速度传感器
ＭＭＡ７２６０测得的信号进行采样。当汽车受到一定角度内的高
速碰撞时，系统在经过算法分析确认之后，立即触发气囊包内
的点火器，气囊迅速充满气体，阻挡驾驶员与汽车构件之间可
能发生的碰撞，通过气囊七排气孑Ｌ的节流阻尼作用来缓冲吸收
ｃｌ
…～
驾驶员动能，从而达到保护驾驶员安全的目的。
第１８卷
图２数据采集电路原理图
图１安全气囊控制系统结构图
２．２系统的硬件设计 ２．２．１加速度测量电路
中华测控网
ｃｈｉｎａｍｃａ．ｔｏｍ
万方数据
第９期
郭波．等：基于ＡＲＭ的汽车安全气囊控制系统设计
·２０９３·
完成应用程序设计。将整个工程分成了主程序、启动任务、定 时采样任务和串行通信任务等４大模块。流程图如图４所示。
— （８）主程序（ｂ）启动任务
３性能试验
目前汽车业内普遍采用的是５英寸（１英寸＝２．５４ｃｍ） ３０ｍｓ准则来确定安全气囊的最佳点火时刻［５］。在汽车碰撞过 程中，乘员相对于车体向前移动５英寸时刻的前３０ｍｓ是气囊 的最佳点火时刻。其依据是大多数已系好安全带的轿车乘员与 转向盘之间的间距为１２英寸，气囊充气后的厚度为约为７英 寸，气囊从点爆到充满气体的时间为３０ｍｓ。当气袋充满气体 的时刻乘员恰好与气袋接触，气囊保护作用最佳。若气囊点火 过早，当乘员接触到气囊时，气囊已泄气，起不到保护作用。 当气囊点火过晚，乘员由于惯性前移，气囊会把乘员打伤甚至 致死。所以最佳点火时间是设计安全气囊控制器的关键。而本 系统利用积分窗算法和ＡＲＭ Ｃｏｒｔｅｘ处理器相结合，取得了较 好的效果，试验结果和该准则基本吻合。 ３．１台车试验
汽车的安全气囊要求能在一个极短的时间内检测到汽车碰 撞事故的发生并控制气囊启爆。为了实现上述目标，要求安全 气囊控制系统的微控制器运算能力强、Ｉ／Ｏ口充足。基于此， 选择高性能的３２位微控制器，研究并开发出较为实用的汽车 安全气囊控制系统，具有一定的应用和参考价值。本文在对国
收稿日期：２０１０一ＯＺ一２３；修回日期：２０１０一０４一０３。 基金项目：南昌大学自然科学基金项目资助（２００８ＹＫＹ一００４）。 作者简介：郭波（１９８１一），男，山东沾化人，讲师，硕士，主要从 事嵌人式系统方向的研究。