眾所周知,汽車如今已然成為我們生活中一種必須的交通工具,它和我們的生活息息相關(guān),但是由于我們的疲勞駕駛造成的交通事故相當(dāng)?shù)挠绊懳覀兊纳?,無(wú)論是從財(cái)產(chǎn)、精神方面來(lái)說(shuō)都是有很深的傷害的,因此如何降低日常生活中的疲勞駕駛是有很深遠(yuǎn)的意義的。
疲勞駕駛是造成大多數(shù)交通事故的主要元兇之一,其中50%的交通安全事故起源于駕駛員意識(shí)不清醒從而釀成車禍,因此,防疲勞駕駛系統(tǒng)的研究具有重要意義。文章采用STC12C5A60S2單片機(jī)作為微處理器,通過(guò)采集安裝在方向盤上的角位移傳感器與壓力傳感器數(shù)據(jù),判斷駕駛員疲勞狀況,并在駕駛員疲勞時(shí)進(jìn)行報(bào)警處理,從而達(dá)到安全駕駛的目的。
隨著科技的進(jìn)步,人們對(duì)汽車的安全性提出了更多要求?,F(xiàn)在很多國(guó)外著名汽車品牌已將防疲勞駕駛技術(shù)融入到汽車中,即采用圖像識(shí)別式,利用圖像傳感器捕捉駕駛員面部特征,判斷駕駛員疲勞程度。這種識(shí)別模式準(zhǔn)確度較高,但價(jià)格也十分高昂。利用單片機(jī)作為最小系統(tǒng)的防疲勞駕系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì),同時(shí)傳感器具有靈敏、準(zhǔn)確、迅速等優(yōu)點(diǎn),從而極大提高了防疲勞系統(tǒng)的安全性,因此,基于單片機(jī)的防疲勞駕駛系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
stc12c5a60s2在眾多的51系列單片機(jī)中,要算國(guó)內(nèi)STC 公司的1T增強(qiáng)系列更具有競(jìng)爭(zhēng)力,因他不但和8051指令、管腳完全兼容,而且其片內(nèi)的具有大容量程序存儲(chǔ)器且是FLASH工藝的,如STC12C5A60S2單片機(jī)內(nèi)部就自帶高達(dá)60K FLASHROM,這種工藝的存儲(chǔ)器用戶可以用電的方式瞬間擦除、改寫。而且STC系列單片機(jī)支持串口程序燒寫。顯而易見,這種單片機(jī)對(duì)開發(fā)設(shè)備的要求很低,開發(fā)時(shí)間也大大縮短。寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密,這又很好地保護(hù)了你的勞動(dòng)成果。
系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)主要由控制模塊、輸入模塊、輸出模塊三部分組成??刂颇K由單片機(jī)STC12C5A60S2最小系統(tǒng)組成。其中輸入模塊安裝在方向盤上,主要包括角位移傳感器和壓力傳感器,用于采集方向盤角度及壓力數(shù)據(jù)的變化情況。顯示模塊采用LCD12864顯示器,主要用于設(shè)定和顯示駕駛時(shí)間和轉(zhuǎn)角時(shí)間。語(yǔ)音報(bào)警模塊采用ISD1820芯片。
當(dāng)駕駛員正常駕駛機(jī)動(dòng)車,系統(tǒng)不報(bào)警;當(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài),雙手離開方向盤,超過(guò)設(shè)定的駕駛時(shí)間,符合報(bào)警條件,語(yǔ)音模塊播放報(bào)警音報(bào)警,顯示模塊LCD12864顯示當(dāng)前系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警狀態(tài);當(dāng)駕駛員處于疲勞狀態(tài),雙手未離開方向盤,但方向盤轉(zhuǎn)角長(zhǎng)時(shí)間未發(fā)生變化,符合報(bào)警條件,系統(tǒng)報(bào)警,語(yǔ)音模塊和顯示模塊進(jìn)入報(bào)警狀態(tài)。
系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件由控制模塊、角位移傳感器、壓力傳感器、液晶顯示模塊和語(yǔ)音模塊組成。
控制模塊通過(guò)角位移傳感器和壓力傳感器采集方向盤轉(zhuǎn)角及壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,當(dāng)符合報(bào)警條件,語(yǔ)音模塊報(bào)警,顯示模塊顯示系統(tǒng)處于報(bào)警狀態(tài)。
控制模塊的設(shè)計(jì)
STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī),是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8~12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/s,即25萬(wàn)次/s),針對(duì)電機(jī)控制,強(qiáng)干擾場(chǎng)合。
STC12C5A60S2單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)輸入模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理,并控制語(yǔ)音模塊和顯示模塊工作。
輸入模塊
角位移傳感器:角位移傳感器結(jié)構(gòu)主要由導(dǎo)電塑料基體、電刷、隨動(dòng)軸、殼體等組成。
角位移傳感器采用電阻分壓器的原理,在電阻導(dǎo)軌兩端連接一恒定直流電壓,通過(guò)電刷在導(dǎo)軌上的移動(dòng)獲得輸出,輸出電壓與位移量成線性關(guān)系,其指標(biāo)用線性度表示,數(shù)值越小,精度越高。
壓力傳感器:Force Sensing Resistor是著名Interlink Electronics公司生產(chǎn)的一款重量輕、體積小、感測(cè)精度高、超薄型的電阻式壓力傳感器。
壓力傳感器是將施加在FSR傳感器薄膜區(qū)域的壓力轉(zhuǎn)換成電阻值的變化,從而獲得壓力信息。壓力越大,電阻越低,其允許用在壓力0g~10kg的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)采用與壓力傳感器配套的電路模塊,將已知的電阻信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。
輸出模塊
液晶顯示模塊:DM12864M漢字圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊,可顯示漢字及圖形,內(nèi)置8192個(gè)中文漢字(16×16點(diǎn)陣)、128個(gè)字符(8×16點(diǎn)陣)及64×256點(diǎn)陣顯示RAM(GDDRAM)。
第一行至第四行分別顯示課題名稱、駕駛時(shí)間及界限、轉(zhuǎn)角時(shí)間及界限、系統(tǒng)狀態(tài)和報(bào)警狀態(tài)。
語(yǔ)音模塊的設(shè)計(jì):語(yǔ)音模塊采用ISD1820語(yǔ)音芯片,該芯片具有10s語(yǔ)音錄放、自然的語(yǔ)音還原等功能,可用單片機(jī)控制同時(shí)能直接驅(qū)動(dòng)8歐0.5W小喇叭。按下REC鍵,開始錄音,松開按鍵停止錄音;按下RLAYE鍵,觸發(fā)模式放音,按一下就播放當(dāng)前整段的語(yǔ)音。本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2作為主控制芯片,只需ISD1820芯片通過(guò)SPI協(xié)議與主控芯片通信來(lái)達(dá)到播音效果。
系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
程序開始先進(jìn)行傳感器端口掃描。當(dāng)方向盤存在壓力同時(shí)轉(zhuǎn)角發(fā)生變化,說(shuō)明駕駛員處于正常駕駛狀態(tài);當(dāng)方向盤不存在壓力,說(shuō)明駕駛員雙手離開方向盤,駕駛時(shí)間+1,當(dāng)駕駛時(shí)間大于設(shè)定時(shí)間則進(jìn)行報(bào)警處理;當(dāng)方向盤存在壓力但轉(zhuǎn)角未發(fā)生變化,說(shuō)明駕駛員處于疲勞狀態(tài),轉(zhuǎn)角時(shí)間+1,當(dāng)轉(zhuǎn)角時(shí)間大于設(shè)定時(shí)間將進(jìn)行報(bào)警處理。
系統(tǒng)測(cè)試與分析
將硬件實(shí)物焊接后,經(jīng)過(guò)對(duì)軟件的調(diào)試,系統(tǒng)能夠正常工作。液晶顯示模塊分別顯示駕駛時(shí)間、轉(zhuǎn)角時(shí)間與報(bào)警狀態(tài)。當(dāng)符合報(bào)警條件,語(yǔ)音模塊發(fā)出報(bào)警音,提示駕駛員已處于疲勞狀態(tài)。
本系統(tǒng)具有適用性強(qiáng)、技術(shù)成本低、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),能夠達(dá)到防疲勞駕駛的目的,為防疲勞駕駛系統(tǒng)的進(jìn)步提供一種新思路。
評(píng)論
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