1、报警电路总体设计
1．1总体设计方案
基于电流互感器(在本设计中作为传感器)原理而设计的安全带扣紧检测回路，经过电流互感器后续整流、放大等信号调理电路，信号将传送至座椅扶手内的单片机。飞机的后舱设置了一个上位机系统。下位机与上位机单片机之间采用RS-485串行通信技术，可以实现寻址、定位、报警等功能。报警电路设计涉及激励电路的设计、电流互感技术、电压比较器、串行通信技术、单片机技术等。飞机座椅安全带状态报警原理图如图1所示，安全带状态和重力检测原理简图如图2所示。
1．2判断座位状态的设计
图2中，重力开关K的输出接到单片机的P0．0口。重力开关由“行程开关”改造而成。重力开关安装在座椅的座垫内。当有乘客坐到座位上时，若乘客的质量超过10kg(幼儿质量)，座垫下沉的行程超过设定值，就会压到行程开关的杆杠，行程开关闭合，座位输出状态为逻辑0;当座位上没有人时，行程开关处于断开状态，座位输出状态为逻辑1。重力开关将相应的信号传输给从机单片机，再传输给主机单片机，主机单片机根据重力开关状态和扣紧装置状态，判断是否进行相应的报警。只有当座位上有乘客且安全带未扣紧时才进行报警。
1．3安全带扣紧电路设计
判断安全带是否扣系好是基于电流互感器原理。电流互感器在本设计中作为传感器使用。在图2所示电路中，两个扁平铁氧体铁心构成的电流互感器［3］，分别安装在安全带靠近固定螺栓的位置，如图2中的T1、T2所示。
2、RS-485通信
RS-485总线是一种差分数据传输的电气规范［5］，可以进行多点传输。RS-485的通信接口大部分是半双工的通信方式，近年已经发展成为一种通用的标准通信接口，应用十分广泛。RS-485传输距离可达1km，利用专用总线集成电路，可挂接设备数量达256个以上，抑制干扰能力强［6］。主从单片机采用总线方式通信(见图1)，主机依次对每个从站进行轮流查询，当查询地址有效时，从机做出相应的响应。主、从机单片机采用C8051F340。该单片机是一款低功耗、高性能CMOS8位贴片式微处理器，其输出电压是TTL型。若要进行RS-485通信，就需要接一片RS-232/485转换芯片［7］。本设计采用MAX1483转换芯片，主机通过MAX1483将信号转换成RS-485信号，再进行485总线通信。在从机的串行端口经过另一片MAX1483转换器，将RS-485信号转换成RS-232信号，由从机读取，反之亦然。从机最多可以有255台，可以设定从机地址依次为001，002，…，255。主机开始对第一台从机(001)进行访问，第一台从机(001)则将安全带扣紧装置的状态和重力开关的状态发送给主机。若重力开关断开，无论安全带是否扣紧，LED报警灯不亮，主机的数码管不显示相应座位号。若重力开关闭合且安全带装置处于闭合状态时，则主机数码管也不显示相应座位号;若重力开关闭合且安全带装置处于开路状态时，则主机数码管显示座位号(可以是与登机卡真实物理座位号对应的A、B、C、D……)，且红色指示灯闪烁。然后主机询问的地址加1，对下一个从机进行访问，直到访问到地址255后才重新从001地址开始，再依次访问各从机单片机。如果座位号小于255，可以预先设定循环周期的上限。如果大飞机的座位号大于255，可以利用上拉电阻来提高串行信号的幅度［8］，从而使挂接的外设提高到400个，但抗干扰能力有所减弱。
3、结束语
基于电流互感器原理的电路报警装置设计用于检测安全带扣紧状态，采用RS-232/485转换器进行串行通信，最多可安装255台从机。主机通过轮询方式访问从机，从机将采集的安全带信息传输给主机，并将报警信息显示在驾驶舱里，实现双重保障，让空姐也能提醒乘客。这不仅提高了飞行安全性，而且成本较低，有一定的实用价值。
作者：朱江兰 包颖莹 梁森 单位：华东理工大学信息科学与工程学院 上海电机学院电气学院
