1、山東建筑大學信息與電氣工程學院課程設(shè)計說明書目錄目錄1摘要2正文31設(shè)計目的及要求2設(shè)計背景2.1 目樂.2.2 安全帶的作用3設(shè)計內(nèi)容3.1 安全帶報警系統(tǒng)的組成133.2 安全帶報警系統(tǒng)的工作原理總結(jié)與致謝.參考文獻14附錄158摘要隨著移動設(shè)備的流行和發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為一個熱點。它并不是最近 出現(xiàn)的新技術(shù)，只是隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，微控制芯片功能越來越大，而嵌入微控制芯片的設(shè)備和系統(tǒng)越來越多， 從而使得這種技術(shù)越來越引人 注目。它對軟硬件的體積大小、成本、功耗和可靠性都提出了嚴格的要求。嵌入 式系統(tǒng)的功能越來越強大，實現(xiàn)也越來越復(fù)雜，隨之出現(xiàn)的就是可靠性大大降低。 最近

2、的一種趨勢是一個功能強大的嵌入式系統(tǒng)通常需要一種操作系統(tǒng)來給予支 持，這種操作系統(tǒng)是已經(jīng)成熟并且穩(wěn)定的，可以是嵌入式的Linux, WINCE等等。本文所要研究的就是基于ARM嵌入式系統(tǒng)的安全帶報警系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 本設(shè)計采用了飛st的32位ARM微處理器stm32作為核心處理器由于當車輛在高速行駛時發(fā)生碰撞或緊急制動時，巨大的慣性會使車內(nèi)乘員與方向盤、擋風玻璃等發(fā)生二次碰撞，從而造成對乘員的嚴重傷害。安全帶能將 人束縛在座位上，它的緩沖作用會吸收大量動能，極大地減輕乘員的受傷害程度。 因此，如果能強制車輛前排乘坐人員扣上安全帶后才能駕車，將降低事故引起的人員傷亡程度。針對上述問題，作者提出

3、了改進的辦法，設(shè)計一款新型的、能在乘車人員進 入車內(nèi)坐好后，立即提醒乘坐人員扣好安全帶，否則，車子不能開動的安全帶自 動報警閑置，從而起到預(yù)防或減少交通事故的作用。關(guān)鍵字：ARM嵌入式系統(tǒng)；安全帶正文1設(shè)計目的及要求1、進一步鞏固理論知識，培養(yǎng)所學理論知識的在實際中的應(yīng)用能力；掌握 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的一般方法；熟悉一種嵌入式芯片，掌握一般嵌入式系統(tǒng)的調(diào)試 方法。為以后進行工程實際問題的研究打下設(shè)計基礎(chǔ)。2、安全帶自動報警是一種在提醒駕乘人員佩戴安全帶的安全裝置。由于大 多駕乘人員疏忽大意，往往在駕乘車輛的時候沒有佩戴安全帶， 在出現(xiàn)劇烈碰撞 的交通事故中，極其容易造成傷亡，為此，我們設(shè)計一種提醒

4、駕乘人員佩戴安全 帶的裝置，并強制駕乘人員在啟動車輛之前佩戴好安全帶。所以為告誡意識不良或粗心大意的車主（乘員）我們這個小組的畢業(yè)設(shè)計題目定為安全帶自動報警系統(tǒng)的研發(fā)。即為乘員不系安全帶發(fā)動機不能起動和自動報警燈亮、蜂鳴器響的強制系安全帶的系統(tǒng)。2設(shè)計背景2.1背景1、誤區(qū)：低速駕駛不使用安全帶也可導致嚴重傷害“安全帶與安全氣囊”的現(xiàn)場試驗，現(xiàn)場演示了不正確使用安全帶和安全氣 囊給駕駛員和乘車者造成的嚴重傷害和后果。試驗運用淺顯易懂的方式和精確的 數(shù)據(jù)詮釋了正確使用安全帶和安全氣囊的重要性和緊迫性，號召廣大駕駛員在駕 車的時候，必須正確使用安全帶與安全氣囊。 即便在低速行駛下，也要佩帶安全 帶

5、，同時配備安全氣囊將會取得更好的保護效果。2、調(diào)查顯示：駕駛?cè)藢Π踩珟Ш蜌饽业氖褂么嬖谡`區(qū)國內(nèi)一份網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，其中有82%的人認為帶安全帶非常重要，但因為城市內(nèi) 道路堵塞，沒有必要帶安全帶；10%的人將安全帶作為擺設(shè)，認為有安全氣囊就 可以了； 2%的人認為駕駛技術(shù)好，不用安全帶；6%的人認為安全帶不需要保養(yǎng)。這主要是由于有很多駕車人對安全帶和氣囊理解不夠，在使用上存在一定的誤 區(qū)。當車輛在高速行駛時發(fā)生碰撞或緊急制動時，巨大的慣性會使車內(nèi)乘員與方 向盤、擋風玻璃等發(fā)生二次碰撞，從而造成對乘員的嚴重傷害。安全帶能將人束 縛在座位上，它的緩沖作用會吸收大量動能，極大地減輕乘員的受傷害程度。 然 而

6、由于觀念的滯后，很多人都抱著僥幸心理，認為在市內(nèi)行車，時速不會太高， 所以沒什么機會能用得著安全帶。其實，當車僅以每小時40公里的速度行駛發(fā)生碰撞時，身體前沖的力量就相當于從 4層樓上扔下一袋50公斤重的水泥塊， 其沖力之大可想而知。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：在一次可能導致死亡的車禍中，安全帶的使用可使車內(nèi) 人員生還的幾率提高60%,發(fā)生正面撞車時，系了安全帶可使死亡率減少57%;側(cè)面撞車時可減少死亡率44%;翻車時可減少死亡率80%。日本最新研究表明，車禍中后排未系安全帶的乘客猛烈撞擊前排座椅， 會對 司機或前排的乘客形成極大的沖擊，使他們在車禍中死亡的概率增加大約 5倍。安全帶的防護作用主要是：(1)

7、防止駕、乘人員被拋出車外；(2)對抗撞車時的減速度，使駕、乘人員不致與方向盤、儀表板、檔風玻璃 等物品發(fā)生第2次撞擊。安全帶是一種在發(fā)生交通事故時能防止或減輕乘員受二次碰撞所造成傷害 的安全裝置。早在100多年前，在歐美國家的馬車座位上就已經(jīng)有了安全帶，以防止乘客從馬車上被顛下來。1922年，賽車場上的跑車開始使用安全帶，1955 年，美國福特汽車裝備了安全帶，1968年，美國規(guī)定轎車的前排座位均要安裝 安全帶，從此世界轎車興起了安全帶。我國也規(guī)定從 1999年7月1日起，所有 小型客車(包括轎車、吉普車、面包車和微型車)在行駛時，駕駛員和前排乘員 都必須使用安全帶。2.2安全帶的作用國外研究

8、機構(gòu)測試表明，汽車以時速為 50公里的速度撞上墻壁的沖擊力，相當于從10米高度(約為3層樓屋頂?shù)母叨?跌落到水泥地面上。汽車時速為50公里時發(fā)生碰撞，體重50公斤的人全正面沖擊的沖擊力將達到 1.5噸；作用 于既沒有系安全帶也沒有使用兒童座椅的四歲兒童身上的向前方?jīng)_擊的能量，是兒童體重的30倍！這說明高速行駛的汽車發(fā)生碰撞或緊急制動時，將產(chǎn)生巨大 的慣性力，這個慣性力能使駕乘者與車內(nèi)的方向盤、擋風玻璃、座椅靠背、車門 等物體發(fā)生碰撞，甚至將駕乘者拋離座位或拋出車外。而座椅安全帶的緩沖作用， 能吸收大量的撞擊能量，化解巨大的慣性力，并將駕乘人員牢牢束縛在座位上， 防止身體與車內(nèi)堅硬物體碰撞或被拋

9、出車外。汽車安全帶的作用在于，一旦車輛發(fā)生碰撞或使用緊急制動， 預(yù)緊裝置就會 瞬間收束，繃緊佩帶時松弛的安全帶，將乘員牢牢地拴在座椅上，以防止意外。 一旦安全帶的收束力度超過一定限度， 限力裝置就會適當放松安全帶，保持胸部 受力穩(wěn)定。汽車安全帶是一種有效的安全防護裝置，被譽為生命帶，可以防止人在交通 事故中受傷或在發(fā)生事故時減輕受傷程度。 駕乘人員系好安全帶，在事故中存活 的機會是不系安全帶的2倍，還可以將受傷的機會降低50%。據(jù)國外數(shù)據(jù)統(tǒng)計， 駕駛?cè)宋聪蛋踩珟У氖鹿仕劳雎始s為系安全帶的37.7倍；前排同乘者未系安全帶的事故死亡率約為系安全帶的 10.6倍；后排同乘者未系安全帶的事故死亡率 約

10、為系安全帶的3.1倍。未使用兒童安全座椅的死亡率和重傷率約為使用兒童安 全座椅的2.5倍。汽車安全帶不僅在發(fā)生交通事故時能有效地減少人員傷亡，而 且能確保正確的駕駛姿勢和減輕駕駛?cè)似?。汽車發(fā)生碰撞事故后，駕駛?cè)撕统藛T最常見的創(chuàng)傷是頭部、胸腹部、上肢骨 折或挫裂傷。如果正確使用安全帶，一旦發(fā)生事故，駕駛?cè)撕统藛T的傷害將會相 對減輕。據(jù)資料顯示，使用腰肩安全帶后可以減少死亡、 重傷人數(shù)約40%50%。 在正面碰撞事故時，使用安全帶可減少頭、臉部受傷率約60%。而不使用安全帶 的人在碰撞事故發(fā)生后彈出車外的可能性和受傷后住醫(yī)院治療時間，分別比使用安全帶的人要高10倍和增加24倍。實踐證明，使用安全

11、帶是一種有效、方便、 經(jīng)濟的安全措施。汽車安全帶對保護生命如此重要，但令人遺憾的是，很多人卻總是忽視它。據(jù)統(tǒng)計，我國一些地方90%的駕乘人員沒有自覺系安全帶的意識。 不系安全帶是 造成道路交通死亡事故的第三大原因，僅次于超速行駛和酒后駕駛。止匕外，很多 駕駛?cè)藛T對安全帶的作用也存在誤解，認為車速較高時，系安全帶是十分有效的； 而在車速較低時，沒有使用安全帶的必要。事實上，汽車在較慢速度下行駛，若 發(fā)生碰撞或緊急制動，雖然產(chǎn)生的慣性力相對較小，但仍足以使駕乘人員無法控 制身體，與汽車方向盤、擋風玻璃等車內(nèi)堅硬部件碰撞，對身體造成傷害。3設(shè)計內(nèi)容3.1 安全帶報警系統(tǒng)的組成安全帶自動報警系統(tǒng)由乘員

12、判斷常開開關(guān)（2個）、安全帶扣子常閉開關(guān)（2 個）、報警燈、蜂鳴器、起動機電路常閉繼電器。3.2 安全帶報警系統(tǒng)的工作原理機動車安全帶提醒保護電路，其輸入端與電源相連， 輸出端與機動車點火鎖相連， 在電路的輸入端與輸出端之間設(shè)置著相互并聯(lián)在一起的繼電器支路、延時支路以及輸出支路， 繼電器支路由位于安全帶鎖扣內(nèi)的常閉開關(guān)、繼電器線圈以及位于坐墊下面的壓力開關(guān)依次串聯(lián)構(gòu)成，繼電器的常開觸點與電子延時器串聯(lián)在一起構(gòu)成延時支路，電子延時器的延時閉合觸點與常閉繼電器線圈串聯(lián)在一起構(gòu)成輸出支路，常閉繼電器的常閉觸點串聯(lián)在輸出端電路上。本實用新型能在乘車人員進入車內(nèi)坐好后，立即提醒乘坐人員扣好安全帶，否則，

13、車子不能開動，從而起到預(yù)防或減少交通事故的作用。當駕乘人員坐到正（副）駕駛座位的時候，乘員判斷常開開關(guān)閉合，此時報警燈亮，蜂鳴器響，起動機電路常閉繼電器斷開，起動機在啟動擋的時候不能工作，當佩戴好安全帶之后，安全帶扣子常閉開關(guān)斷開，報警燈熄滅，蜂鳴器熄滅，起動機電路常閉繼電器閉合，起動機在啟動擋的時候正常工作，這樣做的目的是為了提醒駕乘人員佩戴安全帶，強制駕乘人員啟動車輛之前佩戴安全帶。乘客感知系統(tǒng)：乘客感知系統(tǒng)用于檢測前排座位上乘員的壓力，以決定是啟用還是禁用儀表板模塊展開回路。乘客感知系統(tǒng)由安裝到座墊底部的電子控制模塊和傳感器總成、線束和乘客安全氣囊啟用/解除指示燈組成。乘客感知系統(tǒng)通過測

14、量前排座椅乘員的質(zhì)量獲得壓力來決定是否接 通開關(guān)，并通過乘客安全帶報警燈或乘客安全帶解除指示燈，以告知乘客當前狀態(tài)。安全帶自動報警系統(tǒng)原理圖常開 開關(guān)啟動+12v正駕駛副駕駛Q點火開關(guān)-71-TX帶燈蜂鳴器備注1：安全帶的扣子上涂上絕緣層，只要扣上安全帶電路才起斷路作 用圖i ：安全帶報警系統(tǒng)原理圖安裝的方法:圖2傳感器安裝位置示意圖（啟動檔）山東建筑大學信息與電氣工程學院課程設(shè)計說明書乘員感知傳感器（乘員判斷常開開關(guān)）安裝在圖中1、2位置安全帶扣子常閉開關(guān)安裝在圖中3、4位置帶燈蜂鳴器安裝在圖中 5位置安全帶的扣子上噴涂上絕緣層用于控制啟動機的斷路控制的常閉繼電器安裝在啟動機的搭鐵線上以上的

15、電路元件按電路圖示連接起來產(chǎn)品的元件介紹：1、乘員判斷常開開關(guān)乘員判斷常開開關(guān)為簡單的回位式的壓力常開開關(guān)自動復(fù)位壓力控制器（壓力開關(guān)）圖4壓力傳感器模塊2、安全帶扣子常閉開關(guān)安全帶扣子常閉開關(guān)為兩彈性銅片相接觸的自制常閉開關(guān)，當噴涂上絕緣層的安全帶扣子扣上時兩彈性銅片被分開電路斷路。3、帶燈蜂鳴器帶燈蜂鳴器所起的作用是當司機或乘客忘戴安全帶進行啟動操作而不能啟動時，起提示作用說明是因為沒有戴安全帶所以不能啟動提醒司機或乘客戴上安全帶后再啟動即可。圖5安全帶提示用蜂鳴器10山東建筑大學信息與電氣工程學院課程設(shè)計說明書圖6蜂鳴器工作電路4、啟動機的斷路控制的常閉繼電器啟動機的斷路控制的常閉繼電器

16、在安裝時謹記安裝在啟動機的搭鐵線上，嚴禁安裝在 啟動機的電源線上（因為啟動電流很大）。液晶顯示部分：圖7液晶顯示模塊11山東建筑大學信息與電氣工程學院課程設(shè)計說明書圖8單片機最小系統(tǒng)模塊LPC2103 是PHILIPS公司最新推出的基于 ARM7TDMI-S LQFP48封裝的LPC2103,最高工 作速度可達70MHz; 32KB的片內(nèi)FLAS時序存儲器和8K的片內(nèi)靜態(tài)RAM通過片內(nèi)boot裝 載程序?qū)崿F(xiàn)ISP/IAP編程。LPC2103的10位A/D轉(zhuǎn)換器提供8路模擬輸入，低功耗實時時鐘具有獨立的電源和特定的32768Hz時鐘輸入，多達32個通用I/O 口（可承受5V電壓），可通過個別使能

17、/禁止外 圍功能外圍時鐘分頻來優(yōu)化額外功耗。較小的封裝和很低的功耗使 LPC2103特別適用于訪問 控制和POSB等小型應(yīng)用中；由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口和8KB的片內(nèi)SRAM它也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器。 高級性能還使它適合用作數(shù)學協(xié)處理器，此外也特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)中。X 16-bit/32-bit ARM7TDMI-S微控制器在一個小 LQFP48 包裝.冰8 kB的片內(nèi)靜態(tài) RAMF口 32 kB片上閃存程序內(nèi)存.128-bit寬度接口 /加速器可實現(xiàn) 高速70 MHz操彳.冰ISP/IAP 通過片內(nèi)引導程序軟件.單個Flash扇區(qū)或整片擦除100 ms和256字節(jié)編

18、 程 1 ms.冰 嵌入式ICE RT提供實時與片內(nèi) RealMonitor軟件調(diào)試.派 該10-bit的A / D轉(zhuǎn)換器提供8個模擬輸入轉(zhuǎn)換時間，低至2.44µs。每通道和專用的結(jié)果寄存器，以盡量減少中斷開銷派Two 32-bit 定時器/聯(lián)合七捕獲外部事件計數(shù)器和七比較通道.派Two 16-bit 定時器/ 3路捕獲外部事件計數(shù)器和七比較通道.冰低功耗實時時鐘(RTC)具有獨立的電源和專用32千赫時鐘輸入.派多個串行接口，包括兩個UART (16C550)，兩個快速I2C(400 kbit / s )與緩沖和可變數(shù)據(jù)長度功能，SPI和SSPX 向量中斷控制器，con? gura

19、ble優(yōu)先級和向量地址.X 最多至32個5 V寬容快速通用I / O 的pins.冰13邊沿或電平觸發(fā)的外部中斷pins可用.X 70 MHz最大CPU時鐘從可編程片上 PLL可以以到10的MHz 25 MHz可能的輸入頻率 和100µs建立時間冰 片內(nèi)集成振蕩器與經(jīng)營范圍中的一個外部晶體從1 MHz到25 MHz.派 節(jié)電模式包括空閑模式，掉電與RTC主動模式，并掉電模式.派 單獨使能/禁止外圍功能以及周邊時鐘縮放額外的功率優(yōu)化派 處理器喚醒掉電模式，通過外部中斷或RTC16總結(jié)與致謝在顯示系統(tǒng)硬件設(shè)計中，顯示硬件的整體設(shè)計考慮全面是設(shè)計過程中的重點這就要求對顯示硬件的各特性參數(shù)有全面的了解。軟件設(shè)計中 ，由于其中涉及到 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比較多，同時又和控制臺聯(lián)系在一起，有一定的難度。只有在深刻理解 各個變量和操作函數(shù)的具體意義后，才能分析編寫自己需要的嵌入式程序。短暫的課程設(shè)計就要結(jié)束了，在此，感謝所有在學習和生活中給予我關(guān)心和幫助的人們。首先我要感謝高煥兵、魏莉、胡秀蒙三位位老師，本次課程設(shè)計設(shè)計的選題、 課題調(diào)研與撰寫工作實在和老師的指導下完成的。和老師淵