【正文】 環(huán) 河南大學(xué)民生 學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 境與車輛的因素只是占到 百分之十五 ，司機(jī)在事故發(fā)生前的 那么 一瞬間的行為 以及故障會(huì)直接導(dǎo)致 交通事故的發(fā)生， 知覺上的延遲、對(duì)危險(xiǎn)情況的錯(cuò)誤抉擇、對(duì)環(huán)境的決策錯(cuò)誤等 就是導(dǎo)致交通事故的一些因素； 而在所有的駕駛員所犯的錯(cuò)誤中， 決策錯(cuò)誤和知覺延緩 是最為常見的 ，而這些 就 會(huì) 使駕駛員 產(chǎn)生反應(yīng)遲鈍、注意力不集中等 反應(yīng) ，產(chǎn)生這些錯(cuò)誤的根本的原因就是疲勞 駕駛。 怎么預(yù)防疲勞駕駛 許多的國(guó)家已經(jīng)意識(shí)到疲勞駕駛的 問題，對(duì)于它的研究工作早期上主要是 使用在醫(yī)學(xué)角度上，是在 醫(yī)療器械 的幫助下實(shí)現(xiàn)的 ，這些研究可以追溯到上個(gè)世紀(jì)三十年代美國(guó)交通部下轄的洲際商業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)城市商業(yè)機(jī)動(dòng)車輛的駕駛員服務(wù) 時(shí)間的管理?xiàng)l例的合理性進(jìn)行的調(diào)查；而實(shí)質(zhì)性 研究汽車駕駛員 與 疲勞駕駛 的關(guān)系是從上 世紀(jì)八十年代 初 開始的，由美國(guó)國(guó)會(huì)批 準(zhǔn)交通部實(shí)施改革駕駛服務(wù)時(shí)間，探索駕駛員和道路 安全的關(guān)系，提高完善 公共 汽車 安全法 規(guī)開始的，我們發(fā)現(xiàn)疲勞駕駛研究 的高度 提高到了立法 ，可以 在 一定程度上保證疲勞駕駛研究的有效性、合法性和持續(xù)性 [7]。 駕 駛員在疲勞駕駛時(shí) 會(huì)有很多不同的反應(yīng)及其狀況出現(xiàn)在身 體 上 ，對(duì)于它們的檢測(cè) 大致上 可以 將其分為以下 三類 狀況 ，一類是 基于駕駛員的生理特征上的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的心率、腦電圖、肌電圖、 呼吸狀態(tài)、脈搏頻率等會(huì)有變化） ；另一類是 基于駕駛員頭部或面部特征的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的部表情、眼睛眨動(dòng)的頻率、注視的方向、瞳孔的直徑等的變化）；第三類是 基于駕駛員操縱 車輛的 特點(diǎn) 和 所駕駛 車輛 的 特性 的疲勞駕駛檢測(cè)識(shí)別技術(shù)（如疲勞時(shí)人的握力、車輛的行駛軌道等 會(huì) 有變化）。 小結(jié) 疲勞駕駛所造成的危害是不言而喻的，所以，對(duì)汽車疲勞駕駛的研究是必要的，對(duì)汽車疲勞駕駛智能報(bào)警系統(tǒng)的開發(fā)是可 行且必須的。它是 20 世紀(jì) 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模的集成電路芯片 （ 1971 年 inter 公司研制出世界上第一個(gè)四位微處理器） ，是集合 CPU、 RAM、 ROM、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)于一體的電子設(shè)備。 它具有集成度高 （ highly integrated） 、功能強(qiáng) 大（ powerful） 、體積小 （ small） 、 靈活 （ flexible） 、穩(wěn)定可靠 （ reliable） 、價(jià)格低廉（ inexpensive） 等 許多的 特點(diǎn)。 單片機(jī)的基本端口操作和基本功能，包括單片機(jī)的定時(shí)、中斷、 I/O 端口以及簡(jiǎn)單的外部器件的設(shè)計(jì)等，這些都需要去了解設(shè)計(jì)，才能成功完成一個(gè)設(shè)計(jì)。 圖 21 AT89C2051 單片機(jī)的引腳配置圖 此 單片機(jī) 有 20 個(gè)引腳， 相關(guān) 引腳配置如 圖 21 所示。 P1 口 的 輸出緩沖器能接收 20mA 的 電流，并 且 能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示器； P1 口 的 引腳寫入 “1” 后，可 以 用作輸入 [8]。 P3 口 引腳 ～ 和 是 7 個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向 I/0 引腳 ； 在內(nèi)部已 經(jīng) 與片內(nèi)比較 器輸出相連， 所以 不能作為通用 的 I/O 引腳訪問 [8]。 設(shè)計(jì)方案 檢測(cè)方法 此設(shè)計(jì)采取的方 法用紅外 線來 檢測(cè) 人體 脈搏，因?yàn)楣饽鼙荛_很強(qiáng)烈的電磁干擾，具有很強(qiáng)烈的絕緣性，并且可以 做到 非侵入式的檢測(cè)脈搏波。 檢測(cè)原理 此設(shè)計(jì)的檢測(cè)基本原理是： 人體組織 中的血液流量伴隨著心臟的搏 動(dòng)而 產(chǎn)生變化，血管中血液的飽和度發(fā)生變化 ， 那么人體組織 的半透明度也會(huì)因此被 改變。因此，如果在人體組織 相對(duì)比較薄弱的地方（例如指尖和耳垂）用 紅外發(fā)光二極管產(chǎn)生的紅外線照射， 就可以用紅外三極管接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。而如果檢測(cè)到的脈搏頻率低于或者高于正常值的 百分之二十 時(shí)，單片機(jī)對(duì)其進(jìn)行分析輸出，然后驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，對(duì)駕駛員進(jìn)行報(bào)警 ，從而實(shí)現(xiàn)其智能。 心率采集控制系統(tǒng) 圖 31 心率采集處理電路 心率采集處理電路如 圖 31 所示。 以上三個(gè)主要的模塊組成 心率采集電路。 據(jù)相關(guān)資料顯示，大多數(shù)人體的脈搏 是在 五十 次 每 分 鐘 和 兩百 次 每 分 鐘之間， 這樣經(jīng)過計(jì)算可 得到的 頻率范圍 大致就 在 和 之間， 由此可知， 經(jīng)由紅外設(shè)置得到的脈 搏頻率會(huì)很低 。電路中采用 C1 和 R2 組 合進(jìn)行低通濾波，可以濾除絕大多數(shù)的高頻干擾 。 電容 C2 和 電容 C3 背靠背 串聯(lián)組成的雙極性耦合電容的設(shè)計(jì) ， 可以避免室外強(qiáng)光干擾接收脈搏時(shí)的紅外線（它們 構(gòu)成 了 一河南大學(xué)民生 學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 個(gè)簡(jiǎn)單的光電隔離電路，從而使干擾光線被隔離 ） 。 到這里 我們就得到了經(jīng)由前面處理所得到脈沖 正弦波 是有噪聲的，需要對(duì)它整形。然后，信號(hào) 經(jīng)由 電容C5 和電路 R10 構(gòu)成的微分電路（微分運(yùn)算電路輸入方波，且 RC 遠(yuǎn)小于 2T 時(shí)，就輸出尖頂波） 方波進(jìn)行微分處理 就 可以 成為正負(fù)相 間的尖脈沖。 單穩(wěn)多諧振蕩器 IC1c 在工作時(shí)，輸入信號(hào)一旦出現(xiàn)，輸出端就會(huì) 輸出 一個(gè)高電平，與此 同時(shí)電容 C6 就會(huì) 通過 電阻 R11 充電。這 20 毫秒的 時(shí)間所產(chǎn)生的 脈沖 是 與 人體的 脈搏是 同步的，電路 D3 發(fā)出紅光 的閃爍情況 會(huì)和信號(hào)脈沖相呼應(yīng) 。 電路中 R1 R15 對(duì) 9V 電壓 分壓并經(jīng) 過 IC1d 緩沖所得到的 電壓就是IC1a、 IC1b、 IC1c 它們工作所需的電源電壓 。 河南大學(xué)民生 學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 單片機(jī)控制電路 圖 32 單片機(jī)控制電路 此部分介紹單片機(jī)控制電路如 圖 32 所示 .主要由以下幾部分組成： 單片機(jī) （型號(hào) AT89C2051） ； LCD 顯示屏 (SMC1602A)，顯示部分用來顯示數(shù)據(jù) ；蜂鳴器，發(fā)出提示音；晶振電路，給單片機(jī)提供晶振；以及 復(fù)位電路等幾部分 。 此設(shè)計(jì)使用的 晶振頻率是 12MHz， 在晶振兩端接上負(fù)載電容構(gòu)成三點(diǎn)式電容振蕩是為了幫助晶振起振， 即 XTAL XTAL2 兩端口外接兩個(gè) 33PF 的諧振電容。 從功能上 復(fù)位電路的實(shí)現(xiàn) 一般 可以 分為兩種 ：一種是 使用 電源復(fù)位，即外部的復(fù)位電路在系統(tǒng)上電之后直接使單片機(jī)工作，單片機(jī)的 開 啟 和暫停都 是通過電源控制的 [4]。此設(shè)計(jì)采用的是第二種，當(dāng)按下開關(guān)K 且通電時(shí)，電容兩端 便 相當(dāng)于是短路，單片機(jī)上的 RST 引腳上 就會(huì)變成 高電平，然后電源 就會(huì) 通過電阻給電容充電， RST 端電壓慢慢降下，高電平就會(huì)變成低電平 ，單片機(jī) 就會(huì) 開始正常工作 [4]。 單片機(jī)的 中斷觸發(fā)模式設(shè)定為負(fù)跳變觸發(fā)。 這個(gè)結(jié)果 由 P1 口送至 液晶顯示芯片的 DB 端口， 數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后 顯示出來。若此心率值 X為 80≤ X≤ 120，顯示芯片中會(huì)顯 示“ very good！”，以表示被測(cè)試者心率正常；若此值不在 80 到 120 范圍之內(nèi)，即 X＜ 80或者 X＞ 120，那么，顯示芯片中就會(huì)顯示“ a little bad！”，以便表示被測(cè)者心率不正常。這樣，就可以用這種方法來提示駕駛者自己此時(shí)所處的狀態(tài)是否是正 常的。為了避免可能 被 出現(xiàn)的干擾影響 到檢測(cè) ，在單片機(jī)對(duì)兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間 距進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，即意外情況的出現(xiàn)使 得到 的 心率 次數(shù)值不在我們 所 設(shè)置的 有效測(cè)量 范圍之內(nèi)時(shí)，就忽略該干擾并且不顯示。 元器件的選取 設(shè)計(jì)中 心率計(jì)的電源為 七 到 九伏的 直流電源，可以 通過交直流轉(zhuǎn)換后來獲取到電壓 ，同樣的 可以 直接使用電池供電 。 硬件 電路中所使用的 IC1a、 IC1b、 IC1c 和 IC1d 是運(yùn)算放大器 IC1（四運(yùn)放 LM324）的四路 分配 。 單片機(jī)采用的是 12MHz 的晶振 。為方便使用時(shí)進(jìn)行按鍵操作和觀察，紅色發(fā)光二極管 D 蜂鳴器、 河南大學(xué)民生 學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 復(fù)位鍵 K液晶顯示器的顯示窗口都 需要 在 塑制小盒的上方留出一定 的放置位置。 心率計(jì) 在 正常工作 時(shí) ， 能看到紅色發(fā)光二極管在閃爍， 為提高安全系數(shù)， 復(fù)位鍵 K1 被按下之后，單片機(jī) 復(fù)位 ， 并 重新開始測(cè)量 脈搏信號(hào) 計(jì)數(shù) 和顯示。 小結(jié) 硬件部分的設(shè)計(jì)需要進(jìn)行的是 把脈搏信號(hào)通過一系列的電路轉(zhuǎn)化成為我們需要的、實(shí)際可用的方波， 然后將方波輸入到單片機(jī)中去進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)處理，然后驅(qū)動(dòng) 后面的 LCD 顯示屏顯示數(shù)據(jù) 。轉(zhuǎn)主程序 ORG 0013H 。轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序起始地址 ORG 030H MAIN： MOV SP,60H 。設(shè) 1INT 為邊沿觸發(fā)模式 SETB EA 。允許 1INT 中斷 MOV R7,00H 。調(diào)顯示子程序 AJMP LP IP0: INC R7 。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng) PUSH PSW CLR EX1 MOV TMOD,90H 。送定時(shí)初值 WAIT1: JB WAIT1 。啟動(dòng)定時(shí) WAIT2: JB WAIT2 。停止計(jì)數(shù) MOV R6, TL0 MOV R7, TH0 CLR C MOV A, R6 SUBB A,0BBH 。存儲(chǔ)結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, 3CH MOV 30H, A MOV R0, TL0 MOV R1, TH0 CLR A MOV R2,A 。從待轉(zhuǎn)換數(shù)的高端移出一位到 CY MOV R0, A MOV A, R1 RLC A 河南大學(xué)民生 學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 MOV R1, A MOV A,R4 。帶進(jìn)位加，自身相加，等于左移一位 DA A 。共轉(zhuǎn)換十六位數(shù) MOV A, R4 MOV B, 16 DIV AB MOV R1， A MOV R0, B MOV A, R2 MOV R4， A MOV A, R3 MOV B, 16 DIV AB MOV R3， A MOV R2， B SETB EX1 POP ACC POP PSW 顯示子程序設(shè)計(jì)