本發(fā)明涉及一種公共交通安全系統(tǒng)，具體為一種自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，封閉式空調(diào)車大規(guī)模投入使用，提高了公共交通工具的舒適環(huán)境，但是封閉式車輛配套的應(yīng)急逃生系統(tǒng)發(fā)展較為滯后，一旦引發(fā)交通事故，往往導(dǎo)致嚴重的人員傷亡，尤其是封閉式空調(diào)公交車、大型客車等，因此，應(yīng)急逃生系統(tǒng)成為公共交通安全的重要研究發(fā)向。

現(xiàn)有的應(yīng)急逃生工具往往是隨車配置一個安全錘，當(dāng)發(fā)生緊急事故或災(zāi)害時，用安全錘擊碎車窗玻璃，保證乘客應(yīng)急逃生，但是這種方法存在著弊端，對執(zhí)行人的要求相對較高，很難將車窗的高強度鋼化玻璃一次性擊碎，且安全錘易失竊，無法迅速開啟逃生通道。為解決安全錘的不足，有人發(fā)明了側(cè)窗玻璃自動破碎裝置，該裝置利用控制器監(jiān)測開關(guān)狀態(tài)，進而同時控制安裝在4個不同位置的破碎作用模塊，以此達到控制擊碎車窗玻璃的目的，一定程度上提高了應(yīng)急逃生系統(tǒng)的自動化水平，但是該裝置缺乏車輛行進車速檢測狀態(tài)，沒有足夠考慮在安全車速的條件下開啟應(yīng)急逃生通道，保證乘客的人身安全，同時，對執(zhí)行破碎作用電路缺乏安全性和可靠性檢測，未能及時將工作狀態(tài)進行報警指示，并且該裝置在無車載電源和備用電源的特殊情況下，未設(shè)計手動控制擊碎車窗玻璃的輔助方法。

因此，設(shè)計一種自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)是公共交通安全領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中公共交通安全系統(tǒng)的應(yīng)急逃生技術(shù)安全性和可靠性差等不足，本發(fā)明要解決的問題是提供一種可提高公共交通車輛安全系數(shù)的自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)及其控制方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)，包括電源管理單元、控制單元、測速單元、報警指示單元、電源控制單元、觸發(fā)控制開關(guān)、信號檢測單元以及自動破碎單元，其中：

電源管理單元，輸入端與車載電源連接，輸出端與控制單元的電源輸入端連接；

電源控制單元，通過不同的輸入端分別與車載電源、控制單元的輸出端連接，輸出端接有觸發(fā)控制開關(guān)；根據(jù)控制單元檢測的車速狀況，控制電源供電狀態(tài)；

觸發(fā)控制開關(guān)，輸入端與電源控制單元的輸出端連接，常閉輸出端與信號檢測單元的電源電壓檢測輸入端連接，常開輸出端與自動破碎單元輸入端及信號檢測單元的點火檢測電路連接；

自動破碎單元，輸入端接收觸發(fā)控制開關(guān)常開端的輸出電源信號，并將輸入端與信號檢測單元的點火檢測電路連接；

信號檢測單元，輸入端分別接收觸發(fā)控制開關(guān)常閉端的電源電壓狀態(tài)信號、自動破碎單元的點火電路工作狀態(tài)信號、控制單元的i/o輸出檢測信號，信號檢測單元輸出至控制單元的采集輸入端；

測速單元，輸入端接有車輛速度檢測信號，輸出端與控制單元的i/o輸入端連接；

控制單元，為系統(tǒng)的控制核心，通過測速單元接收車速信號、檢測系統(tǒng)電源工作狀態(tài)，通過信號檢測單元采集自動破碎單元的點火電路工作狀態(tài)，輸出報警指令至報警指示單元。

還具有儲能單元，為應(yīng)急備用電源，其輸入端與車載電源連接，輸出端通過電源控制單元、觸發(fā)控制開關(guān)接自動破碎單元。

自動破碎單元配置多套自動破碎作用裝置，每套自動破碎作用裝置內(nèi)部具有自動破碎電路，該自動破碎電路包括二極管、限流電阻、電爆管電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，其中二極管、限流電阻以及電爆管電阻串聯(lián)連接，瞬態(tài)電壓抑制二極管并聯(lián)于電爆管電阻兩端；二極管正輸入端分別連接觸發(fā)控制開關(guān)的常開觸點輸出端和信號檢測單元的點火檢測電路輸入端；自動破碎單元安裝成雙數(shù)2～6個自動破碎作用裝置，分別對應(yīng)安裝單數(shù)1～3個觸發(fā)控制開關(guān)和安裝成雙數(shù)2～6個信號檢測單元。

所述觸發(fā)控制開關(guān)具有常閉觸點和常開觸點，常閉觸點和常開觸點的輸入端與車載電源和儲能電路模塊通過電源控制單元的輸出電源信號相連，常閉觸點與信號檢測單元和控制單元連接，以提供電源檢測和按鍵觸發(fā)檢測，常開觸點與自動破碎單元、信號檢測單元和控制單元連接。

信號檢測單元包括電源電壓檢測電路和點火檢測電路，其中電源電壓檢測電路包括采樣電阻分壓電路、低通濾波器和保護電路，采樣電阻分壓電路輸入端連接至觸發(fā)控制開關(guān)的常閉觸點輸出端，變換后的電源電壓信號經(jīng)過低通濾波器和保護電路接至控制單元；點火檢測電路包括保持電容、2個串聯(lián)電阻和二極管等，2個串聯(lián)電阻的輸入端連接控制單元的i/o輸出端，2個串聯(lián)電阻的中間連接端分別連接保持電容和控制單元的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道，2個串聯(lián)電阻輸出端連接二極管的正極，二極管的負極分別連接觸發(fā)控制開關(guān)的常開觸點和自動破碎作用裝置上。

本發(fā)明一種自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生控制方法，所述控制單元安裝有應(yīng)急逃生系統(tǒng)軟件，其采用實時嵌入式操作系統(tǒng)做為開發(fā)平臺，利用搶占式實時內(nèi)核進行優(yōu)先級任務(wù)調(diào)度和任務(wù)管理，使用事件標志組、滴答時鐘、中斷處理等資源，創(chuàng)建主任務(wù)、定時器中斷函數(shù)、定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)以及第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)，完成實時任務(wù)處理及中斷響應(yīng)，實現(xiàn)多任務(wù)間的快速調(diào)度；控制流程如下：

初始化內(nèi)部時鐘、gpio、定時器、ad1、dma、中斷外設(shè)，設(shè)置工作頻率，啟動gpio、定時器、ad1、dma外設(shè)時鐘使能，定時器設(shè)置定時，設(shè)置定時器中斷方式，初始化ad1規(guī)則轉(zhuǎn)換，對應(yīng)多通道采集模擬信號輸入有電源電壓、點火檢測電路、內(nèi)部基準參考電路，初始化μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)，創(chuàng)建主任務(wù)，啟動μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)；

主任務(wù)的控制流程如下：

初始化系統(tǒng)滴答時鐘；

創(chuàng)建定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)，任務(wù)優(yōu)先級依次為定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)；

創(chuàng)建事件標志組；

初始化指示燈和蜂鳴器工作狀態(tài)；

判斷觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)按下狀態(tài)，若觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)按下，則第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)置1，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)的電源控制單元電源未通過，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)的報警指示單元報警提醒駕駛員復(fù)位第一觸發(fā)控制開關(guān)；

等待第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)是否為零，若第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)為零，則置位定時檢測事件標志位，置位第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位，然后掛起主任務(wù)。

若第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)不全為零，則轉(zhuǎn)至再次判斷觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)按下狀態(tài)，主任務(wù)一直循環(huán)在觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)按下狀態(tài)的判斷，等待駕駛員復(fù)位按下的觸發(fā)控制開關(guān)；

或者若觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)未按下，則第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)清零，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)的電源控制單元電源通過，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)的報警指示單元沒有報警提示，系統(tǒng)工作正常。

定時檢測子任務(wù)的控制流程如下：

定時檢測子任務(wù)開始后，等待定時檢測事件標志位置位；

若定時檢測事件標志位置位，則清除定時檢測事件標志位，定時器計時失能；

控制單元控制測試i/o輸出高電平，并延時至規(guī)定時間，控制ad1對信號檢測單元及點火電路進行采樣，采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，控制測試i/o輸出低電平；

判斷點火電路是否點火狀態(tài)，若點火電路未點火，則置點火電路正常標志狀態(tài)，否則清除點火電路正常標志狀態(tài)，啟動定時器計時，等待規(guī)定時間后再次檢測點火電路。

第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)的控制流程如下：

第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)開始后，等待開關(guān)事件標志位置位；

若開關(guān)事件標志位置位，則由控制單元采集速度信號的i/o狀態(tài)，判斷車輛速度是否大于規(guī)定速度；

若速度不大于規(guī)定速度，則控制單元控制i/o輸出高電平，使得電源控制單元導(dǎo)通，電源通過電源控制單元，由控制單元控制ad1采集開關(guān)為常閉觸點電源狀態(tài)，并判斷開關(guān)按下狀態(tài)；

判斷開關(guān)是否按下；若開關(guān)按下，控制單元控制測試i/o輸出高電平，并延時到規(guī)定時間，控制ad1對信號檢測單元及點火電路進行采樣，信號采集后，控制測試i/o輸出低電平；

判斷當(dāng)前點火電路是否已點火，若當(dāng)前點火電路已點火，則判斷此次點火電路與定時檢測點火正常狀態(tài)是否一致，若此次點火電路與定時檢測點火正常狀態(tài)一致，則點火電路處于已點火狀態(tài)，非首次點火，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色亮、綠色滅，蜂鳴器不響，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位；

否則，若此次點火電路與定時檢測點火正常狀態(tài)不一致，則點火電路處于首次點火狀態(tài)，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色亮、綠色滅，蜂鳴器間斷響，清除第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位；

若開關(guān)按下，且當(dāng)前點火電路未點火，則報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色閃爍、綠色滅，蜂鳴器不響，指示點火處于故障狀態(tài)，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位。

若開關(guān)未按下，由控制單元根據(jù)ad1采集的電源數(shù)據(jù)，判斷電源狀態(tài)是否欠壓；

若電源為欠壓狀態(tài)，則報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色滅、綠色閃爍，蜂鳴器不響，指示電源處于欠壓狀態(tài)；清除第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位。

否則，電源處于正常狀態(tài)，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色滅、綠色亮，蜂鳴器不響；

或者，若車輛速度大于規(guī)定速度，則由控制單元控制i/o輸出低電平，使得電源不能通過電源控制單元，實現(xiàn)在電控模式下車輛超速不能擊碎車窗玻璃，使得報警指示模塊的紅綠雙色指示燈均亮，蜂鳴器不響；清除第一觸發(fā)控制開關(guān)事件標志位。

本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點：

1.本發(fā)明系統(tǒng)及方法可在車輛發(fā)生緊急事故或災(zāi)害時，能夠快速擊碎車窗玻璃，及時開啟安全的應(yīng)急逃生通道，增加逃生時間，技術(shù)先進，性能安全可靠，智能化程度高的自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)及其控制方法，具有破碎玻璃時間短、車速安全監(jiān)測，具有故障自診斷、報警提示、應(yīng)急備用電源、手動輔助控制等特點，并且工作可靠性高，實用性強，使用效果好，便于推廣使用等優(yōu)點，能夠快速開啟應(yīng)急逃生通道，提高了公共交通車輛的安全系數(shù)，保證乘客生命安全。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明自動破碎作用裝置工作流程圖；

圖3a為本發(fā)明自動破碎作用裝置電氣原理圖(一)；

圖3b為本發(fā)明自動破碎作用裝置電氣原理圖(二)；

圖4為本發(fā)明方法中主函數(shù)流程圖；

圖5為本發(fā)明方法中主任務(wù)流程圖；

圖6為本發(fā)明方法中定時器中斷函數(shù)流程圖；

圖7為本發(fā)明方法中定時檢測子任務(wù)流程圖；

圖8為本發(fā)明方法中第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)流程圖；

圖9為本發(fā)明方法中第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步闡述。

如圖1所示，本發(fā)明一種自動破玻璃裝置的應(yīng)急逃生系統(tǒng)，包括電源管理單元、控制單元、測速單元、報警指示單元、電源控制單元、觸發(fā)控制開關(guān)、信號檢測單元以及自動破碎單元，其中：

電源管理單元，輸入端與車載電源連接，輸出端與控制單元的電源輸入端連接；

電源控制單元，通過不同的輸入端分別與車載電源、控制單元的輸出端連接，輸出端接有觸發(fā)控制開關(guān)；根據(jù)控制單元檢測的車速狀況，控制電源供電狀態(tài)；

觸發(fā)控制開關(guān)，輸入端與電源控制單元的輸出端連接，常閉輸出端與信號檢測單元的電源電壓檢測輸入端連接，常開輸出端與自動破碎單元輸入端及信號檢測單元的點火檢測電路連接；

自動破碎單元，輸入端接收觸發(fā)控制開關(guān)常開端的輸出電源信號，并將輸入端與信號檢測單元的點火檢測電路連接；

信號檢測單元，輸入端分別接收觸發(fā)控制開關(guān)常閉端的電源電壓狀態(tài)信號、自動破碎單元的點火電路工作狀態(tài)信號、控制單元的i/o輸出檢測信號，信號檢測單元輸出至控制單元的采集輸入端；

測速單元，輸入端接有車輛速度檢測信號，輸出端與控制單元的i輸入端連接；

控制單元，為系統(tǒng)的控制核心，通過測速單元接收車速信號、檢測系統(tǒng)電源工作狀態(tài)，通過信號檢測單元采集自動破碎單元的點火電路工作狀態(tài)，輸出報警指令至報警指示單元。

控制單元(本實施例采用arm微控制器)做為系統(tǒng)控制核心，實時檢測車輛行進車速狀況，根據(jù)車速狀況控制電源是否通過電源控制單元，由觸發(fā)控制開關(guān)控制自動破碎車窗玻璃，由arm微控制器內(nèi)部12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器和信號檢測單元對應(yīng)急逃生系統(tǒng)的電源供電狀態(tài)、點火電路工作狀態(tài)進行檢測，通過報警指示模塊指示系統(tǒng)電源工作正常或欠壓，指示初始上電開關(guān)按下狀態(tài)，指示點火電路處于正常、已點火、故障等狀態(tài)，且點火后蜂鳴器發(fā)出聲響指示點火正常，車輛駕駛員根據(jù)報警指示的提醒將應(yīng)急逃生系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)原或采取緊急措施。

本發(fā)明還具有儲能單元，為應(yīng)急備用電源，其輸入端與車載電源連接，輸出端通過電源控制單元及觸發(fā)控制開關(guān)接自動破碎單元。其工作過程是：當(dāng)車載電源供電時，對儲能電路模塊進行快速充電，其內(nèi)部大容量電容充滿電后，此時車載電源斷開后，控制單元、測速單元、信號檢測單元、報警指示模塊均不再工作，儲能電路模塊能夠自行提供電源通過電源控制單元，由觸發(fā)控制開關(guān)控制自動破碎車窗玻璃，完成緊急情況下，打開應(yīng)急逃生通道，儲能電路模塊能夠確保系統(tǒng)不間斷供電。

自動破碎單元配置多套自動破碎作用裝置，每套自動破碎作用裝置內(nèi)部具有自動破碎電路，該自動破碎電路包括二極管、限流電阻、電爆管電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，其中二極管限流電阻以及電爆管電阻串聯(lián)連接，瞬態(tài)電壓抑制二極管并聯(lián)于電爆管電阻兩端；二極管正輸入端分別連接觸發(fā)控制開關(guān)的常開觸點輸出端和信號檢測單元的點火檢測電路輸入端；自動破碎單元安裝成雙數(shù)2～6個自動破碎作用裝置，分別對應(yīng)安裝單數(shù)1～3個觸發(fā)控制開關(guān)和安裝成雙數(shù)2～6個信號檢測單元。

自動破碎作用裝置是擊碎車窗玻璃的執(zhí)行機構(gòu)，具有電控和手動兩種工作方式，圖2是自動破碎作用裝置工作過程框圖。在電控模式下，當(dāng)緊急事件發(fā)生時，通過按下觸發(fā)控制開關(guān)，為自動破碎作用裝置的點火電路供電，使得點火電路的點火線圈在大電流作用下迅速點燃安裝在破玻盒件內(nèi)部的火藥，在破玻盒件腔體內(nèi)產(chǎn)生高壓氣體，從而推動破玻盒件前端作用桿擊碎車窗玻璃。在手動模式下，首先通過拉出破玻盒件上的保險拉環(huán)，然后用外力拍擊破玻盒件后端作用推柄，推柄經(jīng)過受力推動破玻盒件前端作用桿擊碎車窗玻璃。自動破碎作用裝置采用電控、手動兩種模式更安全、可靠、多渠道的快速開啟應(yīng)急通道。

圖3a、3b為本發(fā)明應(yīng)急逃生系統(tǒng)電路原理圖，本實施例中，包括兩個觸發(fā)控制開關(guān)即第一、二觸發(fā)控制開關(guān)s1、s2，四套自動破碎作用裝置。因此，一個觸發(fā)控制開關(guān)分別對應(yīng)儲能電路模塊的一路應(yīng)急備用電源和兩套自動破碎作用裝置，以及相對應(yīng)的電源控制單元電路和信號檢測單元電路。

電源管理電路由保護濾波電路和電源轉(zhuǎn)換電路組成。d201為雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管，吸收車載瞬時浪涌脈沖干擾，保護電路安全可靠，d202為功率肖特基整流二極管，f201為2a自恢復(fù)保險絲，用于電源接反保護及過流保護，l201是共模濾波器，濾除車載共模電壓干擾；電源轉(zhuǎn)換電路將車載直流24v濾波后電源經(jīng)開關(guān)穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為5v，再經(jīng)過ldo穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換為3.3v，為arm及系統(tǒng)控制電路提供3.3v電源。

n101是32位低功耗arm微控制器，以arm微控制器作為系統(tǒng)控制核心，利用內(nèi)部時鐘產(chǎn)生64mhz工作頻率，內(nèi)部自帶12bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器，定時器、dma、中斷、gpio等豐富外設(shè)資源，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集信號檢測單元數(shù)據(jù)及電路工作狀態(tài)，實時檢測車速信號，經(jīng)過運算判斷，控制報警指示給出當(dāng)前工作狀態(tài)。n102是arm微控制器的復(fù)位電路。

測速單元用于檢測車輛行進速度，其輸出主要由n301光耦根據(jù)輸入速度信號幅值電壓決定的，其中d301是瞬態(tài)電壓抑制二極管，用于抑制速度信號的瞬時脈沖干擾。

電源控制單元用于控制車載電源和儲能電路模塊的電源輸出，內(nèi)部包括兩路控制電路，兩者電路、功能一致，其中由光耦n501、場效應(yīng)管q501、電阻r501、電阻r502、電阻r503、電容c501等組成一路電源控制，另一路由光耦n511、場效應(yīng)管q511、電阻r511、電阻r512、電阻r513、電容c511等組成。在車載電源供電正常模式下，光耦n501的輸出由arm微控制器根據(jù)測速狀態(tài)決定。當(dāng)車輛速度達到40km/h以上時，arm微控制器控制光耦n501導(dǎo)通，使得場效應(yīng)管q501不導(dǎo)通，最終電源不能通過場效應(yīng)管q501；當(dāng)車輛速度未達到40km/h時，arm微控制器控制光耦n501不導(dǎo)通，場效應(yīng)管q501導(dǎo)通輸出由電阻r502和r503分壓電源決定，使得車載電源通過場效應(yīng)管q501。在車載電源斷開后，儲能電路模塊供電下，場效應(yīng)管q501導(dǎo)通輸出由電阻r502和r503分壓儲能電路電壓決定，使得儲能電路模塊的電源通過場效應(yīng)管q501。

儲能電路模塊用于系統(tǒng)的應(yīng)急備用電源，內(nèi)部包括兩路充電電路，兩者電路、功能一致，輸入連接車載電源，輸出連接電源控制單元，其中，功率肖特基二極管d401、電阻r401、電容c401、電容c402等組成一路，另一路由功率肖特基二極管d411、電阻r411、電容c411、電容c412等組成。儲能電路模塊采用rc充電電路方式，電容c401、c402采用大容值，電路連接成并聯(lián)，并與電阻r401串聯(lián)，當(dāng)車載電源供電時，快速對電容c401、c402充電，其中功率肖特基二極管d401、d411起電源接反保護。

所述觸發(fā)控制開關(guān)具有常閉觸點和常開觸點，常閉觸點和常開觸點的輸入端與接收車載電源和儲能電路模塊的輸出信號相連，進行電源狀態(tài)采集，常開觸點與信號檢測單元和控制單元連接，以提供觸發(fā)檢測信號。

觸發(fā)控制開關(guān)是應(yīng)急逃生系統(tǒng)的控制輸入，采用兩個常閉觸點和兩個常開觸點的開關(guān)類型，其輸入是車載電源和儲能電路模塊的輸出。觸發(fā)控制開關(guān)外部采用安全防護蓋進行保護，當(dāng)需要按下觸發(fā)控制開關(guān)時，應(yīng)打開安全防護蓋，然后按下觸發(fā)控制開關(guān)。觸發(fā)控制開關(guān)未按下時，兩個常閉觸點輸出電源，供信號檢測單元和arm微控制器進行電源狀態(tài)采集；觸發(fā)控制開關(guān)按下時，兩個常閉觸點斷開，兩個常開觸點閉合，并輸出電源，供信號檢測單元和arm微控制器進行檢測，且對應(yīng)的兩個自動破碎作用裝置執(zhí)行動作，擊碎車窗玻璃。

自動破碎作用裝置是擊碎車窗玻璃的執(zhí)行機構(gòu)，在應(yīng)急逃生系統(tǒng)中包括四套自動破碎作用裝置，其電路、功能一致，對應(yīng)電路分別是d801、d802、r801和r802，d811、d812、r811和r812，d821、d822、r821和r822，d831、d832、r831和r832等組成，其中r802、r812、r822和r832是電爆管的電阻，輸入端分別連接觸發(fā)控制開關(guān)的常閉觸點輸出端和信號檢測單元的點火電路檢測第二輸出端。在電控模式下，當(dāng)觸發(fā)控制開關(guān)按下后，自動破碎作用裝置是否擊碎車窗玻璃由電爆管電阻r802引燃火藥產(chǎn)生高壓氣體決定；在點火電路中，電阻r801和r802串聯(lián)分壓電源，控制流過電爆管電阻r802的電流0.8a以上，使得電爆管可靠點燃，其中d801是肖特基整流二極管，d802是瞬態(tài)電壓抑制二極管，吸收瞬時脈沖干擾。在手動模式下，拉出保險拉環(huán)后，用外力拍擊推柄既可作用至前端金屬尖頭，從而擊碎玻璃，破玻盒件與車窗玻璃安裝距離決定拍擊力強度，破玻盒件內(nèi)部裝有回彈彈簧，在一次性未擊碎玻璃情況下，可以連續(xù)拍擊直至擊碎玻璃為止。

所述信號檢測單元包括電源電壓檢測電路和點火檢測電路，其中電源電壓檢測電路包括采樣電阻分壓電路、低通濾波器和保護電路，采樣電阻分壓電路輸入端連接至觸發(fā)控制開關(guān)的常閉觸點輸出端，變換后的電源電壓信號經(jīng)過低通濾波器和保護電路接至控制單元；點火檢測電路包括保持電容、2個串聯(lián)電阻和二極管等，2個串聯(lián)電阻的輸入端連接控制單元的i/o輸出端，2個串聯(lián)電阻的中間連接端分別連接保持電容和控制單元的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道，2個串聯(lián)電阻輸出端連接二極管的正極，二極管的負極分別連接觸發(fā)控制開關(guān)的常開觸點和自動破碎作用裝置上。

信號檢測單元用于檢測電源電壓、開關(guān)和點火電路工作狀態(tài)，包括兩路電源電壓檢測和四路點火檢測電路。電源電壓檢測電路輸入端連接到觸發(fā)控制開關(guān)的常閉觸點輸出上；點火檢測電路輸入端與arm微控制器的i/o輸出連接；第一輸出端連接到arm微控制器的內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器通道；第二輸出端連接到觸發(fā)控制開關(guān)的常開觸點輸出和自動破碎作用裝置上。電源電壓檢測一路由r601、r602、r603、r604、c601和d601組成，另一路由r611、r612、r613、r614、c611和d611組成，其兩者電路、功能一致。當(dāng)觸發(fā)控制開關(guān)未按下時，常閉觸點輸出電源電壓，電源電壓檢測狀態(tài)由電阻r601和r602決定，arm微控制器采集電源電壓范圍(0～2.5v)，當(dāng)電源電壓范圍在(2v～20v)，指示電源狀態(tài)欠壓，當(dāng)電源電壓范圍在(20v～28v)，指示電源狀態(tài)正常，r603、r604、c601組成低通濾波器，d601為雙向二極管，鉗位電壓保護，確保arm微控制器不受損壞。當(dāng)觸發(fā)控制開關(guān)按下時，常閉觸點輸出斷開，常開觸點輸出電源電壓，此時arm微控制器采集電源電壓狀態(tài)為零，指示開關(guān)已按下。四路點火電路檢測分別由r701、r702、c701和d701，r711、r712、c711和d711，r721、r722、c721和d721，r731、r732、c731和d731等組成，四路電路、功能一致。當(dāng)電爆管未被點燃時，arm微控制器輸出高電平，此時內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集電容c701的電壓由r701、r702、r801和r802決定，指示點火電路處于正常，當(dāng)電爆管被點燃時，點火電路的r801和r802開路，此時內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集電容c701的電壓即為高電平3.3v，指示點火電路已被點燃。

報警指示模塊用于指示系統(tǒng)的電源狀態(tài)、超速、點火工作狀態(tài)及蜂鳴器報警，包括兩個蜂鳴器、四個紅綠雙色燈及相關(guān)驅(qū)動電路，其中，一個觸發(fā)控制開關(guān)對應(yīng)一個蜂鳴器，一個紅綠雙色燈對應(yīng)一個自動破碎作用裝置。四路紅綠雙色指示燈電路分別由r901、r902、r903、r904、q901、q902、led1，r905、r906、r907、r908、q903、q904、led2，r911、r912、r913、r914、q911、q912、led3，r915、r916、r917、r918、q913、q914、led4等組成，四路紅綠雙色指示燈電路、功能一致。兩路蜂鳴器電路分別由r09、q905、d901、n901，r19、q915、d911、n911等組成，兩路蜂鳴器電路、功能一致。紅綠雙色燈和蜂鳴器的執(zhí)行動作由arm微控制器的狀態(tài)采集控制決定，報警指示狀態(tài)表如表1所示，車輛駕駛員根據(jù)報警指示的提醒將應(yīng)急逃生系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)原或采取緊急斷電措施。

本發(fā)明中，控制單元安裝有應(yīng)急逃生系統(tǒng)軟件，其用μc/os-ⅱ實時嵌入式操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺，利用搶占式實時內(nèi)核進行優(yōu)先級任務(wù)調(diào)度和任務(wù)管理，使用事件標志組、滴答時鐘、中斷處理等豐富資源，并且，arm微控制器采用cortex-m3內(nèi)核，能夠高效運行μc/os-ⅱ實時嵌入式操作系統(tǒng)。軟件設(shè)置操作系統(tǒng)調(diào)度周期5ms，創(chuàng)建主任務(wù)、定時器2中斷函數(shù)、定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)、第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)等，能夠完成實時任務(wù)處理及中斷響應(yīng)，實現(xiàn)多任務(wù)間的快速調(diào)度。對系統(tǒng)軟件設(shè)計流程圖如下說明。

圖4為本發(fā)明中的主函數(shù)流程圖，主函數(shù)初始化內(nèi)部時鐘、gpio、定時器、ad1、dma、中斷外設(shè)，設(shè)置工作頻率，啟動gpio、定時器、ad1、dma外設(shè)時鐘使能，定時器設(shè)置定時間，設(shè)置定時器中斷方式，初始化ad1規(guī)則轉(zhuǎn)換，對應(yīng)多通道采集模擬信號輸入有電源電壓、點火檢測電路、內(nèi)部基準參考電路，初始化μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)，創(chuàng)建主任務(wù)，啟動μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)；

本實施例中，主函數(shù)初始化完成內(nèi)部時鐘、gpio、定時器2、ad1、dma、中斷等外設(shè)，設(shè)置工作頻率64mhz，啟動外設(shè)時鐘使能，定時器2設(shè)置定時1s，設(shè)置定時器2中斷方式，初始化12bitad1規(guī)則轉(zhuǎn)換，設(shè)置多通道(本實施例應(yīng)用7通道)模擬輸入，含內(nèi)部基準參考一路，初始化μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)，創(chuàng)建主任務(wù)，啟動μc/os-ⅱ操作系統(tǒng)。

圖5為主任務(wù)流程圖，主任務(wù)開始后，初始化系統(tǒng)滴答時鐘，創(chuàng)建定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)和第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)等，任務(wù)優(yōu)先級依次為定時檢測子任務(wù)、第一觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)、第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)，創(chuàng)建事件標志組；初始化指示燈和蜂鳴器工作狀態(tài)，循環(huán)10次，全部紅綠雙色燈閃爍，蜂鳴器間斷響，間斷時間500ms；循環(huán)10次后，判斷第一觸發(fā)控制開關(guān)s1按下狀態(tài)，若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1按下，則第一觸發(fā)控制開關(guān)s1初始狀態(tài)置1，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)s1的電源控制單元的場效應(yīng)管q501不導(dǎo)通，供電電源未通過，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)s1的紅燈閃爍，綠燈滅，蜂鳴器響，報警提醒駕駛員復(fù)位第一觸發(fā)控制開關(guān)s1，若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1未按下，則第一觸發(fā)控制開關(guān)初始狀態(tài)清零，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)s1的電源控制單元的場效應(yīng)管q501導(dǎo)通，供電電源通過，控制對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)s1的綠色亮、紅色滅，蜂鳴器不響，指示第一觸發(fā)控制開關(guān)s1初始未按下，系統(tǒng)工作正常；判斷觸發(fā)控制第二觸發(fā)控制開關(guān)s2按下狀態(tài)，若觸發(fā)控制第二觸發(fā)控制開關(guān)s2按下，則第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始狀態(tài)置1，控制對應(yīng)第二觸發(fā)控制開關(guān)s2的電源控制單元的場效應(yīng)管q511不導(dǎo)通，供電電源未通過，控制對應(yīng)第二觸發(fā)控制開關(guān)s2的紅燈閃爍，綠燈滅，蜂鳴器響，報警提醒駕駛員復(fù)位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2，若觸發(fā)控制第二觸發(fā)控制開關(guān)s2未按下，則第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始狀態(tài)清零，控制對應(yīng)第二觸發(fā)控制開關(guān)s2的電源控制單元的場效應(yīng)管q511導(dǎo)通，供電電源通過，控制對應(yīng)第二觸發(fā)控制開關(guān)s2的綠色亮、紅色滅，蜂鳴器不響，指示第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始未按下，系統(tǒng)工作正常；等待第一觸發(fā)控制開關(guān)s1、第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始狀態(tài)是否均為零，若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1、第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始狀態(tài)不全為零，則主任務(wù)一直循環(huán)在觸發(fā)控制第一觸發(fā)控制開關(guān)s1、第二觸發(fā)控制開關(guān)s2按下狀態(tài)的判斷，等待駕駛員復(fù)位按下的相應(yīng)觸發(fā)控制開關(guān)，若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1、第二觸發(fā)控制開關(guān)s2初始狀態(tài)均為零，則置位定時檢測事件標志位，置位第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，清除第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位，然后掛起主任務(wù)。

圖6為定時器2中斷函數(shù)流程圖，定時器2定時時間為1s，定時檢測子任務(wù)定時采集時間間隔設(shè)置20min，因此需要定時器2循環(huán)計時1200次。定時器2中斷開始后，清除定時器2中斷位使能，定時計數(shù)加1，判斷定時計數(shù)是否到1200次，若定時計數(shù)未到1200次，則定時器2開啟中斷位使能位，等待下次定時中斷，若定時計數(shù)到1200次，則清除定時計數(shù)值，置位定時檢測事件標志位，啟動定時器2中斷位使能。

圖7為定時檢測子任務(wù)流程圖，定時檢測子任務(wù)開始后，等待定時檢測事件標志位置位，若定時檢測事件標志位置位，則清除定時檢測事件標志位，定時器2計時失能，arm微控制器控制測試i/o為高電平3.3v，并延時500ms，控制ad1對信號檢測單元及點火電路進行采樣，采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，控制測試i/o為低電平，判斷點火電路是否點火，若點火電路未點火，則置點火電路正常標志狀態(tài)，否則清除點火電路正常標志狀態(tài)，啟動定時器2計時，等待20min后再次檢測點火電路。

圖8為第一觸發(fā)控制開關(guān)s1處理子任務(wù)流程圖，第一觸發(fā)控制開關(guān)s1處理子任務(wù)開始后，等待第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位置位，若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位置位，則采集速度信號的i/o狀態(tài)，判斷速度是否大于40km/h；若速度大于40km/h，則arm微控制器控制i/o置低，使得電源控制單元的場效應(yīng)管q501不導(dǎo)通，電源不能通過，實現(xiàn)電控模式下車輛超速不能擊碎車窗玻璃，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈均亮，蜂鳴器不響，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位；若速度不大于40km/h，則arm微控制器控制i/o置高，使得電源控制單元的場效應(yīng)管q501導(dǎo)通，電源通過電源控制單元，控制ad1采集第一觸發(fā)控制開關(guān)s1常閉觸點電源狀態(tài)，判斷第一觸發(fā)控制開關(guān)s1是否按下；若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1未按下，根據(jù)ad1采集電源數(shù)據(jù)，判斷是否欠壓，若電源是欠壓狀態(tài)，則報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色滅、綠色閃爍，蜂鳴器不響，指示系統(tǒng)電源處于欠壓，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位，否則電源處于正常狀態(tài)，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色滅、綠色亮，蜂鳴器不響，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位；若第一觸發(fā)控制開關(guān)s1按下，arm微控制器控制測試i/o為高電平3.3v，并延時500ms，控制ad1對信號檢測單元及點火電路進行采樣，控制測試i/o置低電平，判斷當(dāng)前點火電路1、2是否已點火，若當(dāng)前點火電路1、2未點火，則報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色閃爍、綠色滅，蜂鳴器不響，指示點火處于故障狀態(tài)，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位，若當(dāng)前點火電路1、2已點火，則判斷此次點火電路1、2與定時檢測點火正常狀態(tài)是否一致，若此次點火電路1、2與定時檢測點火正常狀態(tài)一致，則點火電路1、2處于已點火狀態(tài)，非首次點火，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色亮、綠色滅，蜂鳴器不響，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位；若此次點火電路1、2與定時檢測點火正常狀態(tài)不一致，則點火電路1、2處于首次點火狀態(tài)，報警指示模塊的紅綠雙色指示燈紅色亮、綠色滅，蜂鳴器間斷響，然后清除第一觸發(fā)控制開關(guān)s1事件標志位，置位第二觸發(fā)控制開關(guān)s2事件標志位。

圖9為第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)流程圖，第二觸發(fā)控制開關(guān)處理子任務(wù)與第一觸發(fā)控制開關(guān)s1處理子任務(wù)是交互進行的，兩者程序邏輯相同，區(qū)別在于采集開關(guān)和點火電路的不同，以及置位/清除事件標志位的不同，其余完全相同。

為方便制圖，本發(fā)明附圖中，涉及開關(guān)1和開關(guān)2的內(nèi)容均分別對應(yīng)第一觸發(fā)控制開關(guān)s1和第二觸發(fā)控制開關(guān)s2。