基于單片機的頭部位置特征的疲勞駕駛檢測儀

3　檢測儀的硬件設計

檢測儀的硬件電路圖如圖3所示，圖中LED為紅外線(xiàn)發(fā)射二極管， IC3、IC4 為紅外線(xiàn)接收頭，MCU 為ATmaga8 單片機。

圖3　檢測儀硬件電路

LED發(fā)射38 kHz的紅外線(xiàn)調制光束，經(jīng)駕駛員頭部反射后會(huì )照射到IC3、IC4的接收窗口， IC3、IC4對接收信號進(jìn)行解調，經(jīng)放大處理后以高或低電平的方式送到單片機MCU的輸入口線(xiàn)，計算機程序將口線(xiàn)的值送到內存保存，供后面的程序作為判斷依據。

紅外線(xiàn)發(fā)射二極管LED發(fā)射的紅外線(xiàn)的有效檢測距離與通過(guò)紅外線(xiàn)發(fā)射二極管的電流是對應的，紅外線(xiàn)發(fā)射二極管LED的電流由三端集成穩壓器IC2的輸出電壓決定，三端集成穩壓器IC2的輸出電壓受計算機程序輸出的控制字控制。

控制字最大值是二進(jìn)制11111111d,此時(shí)R1 ～R8 全部接地， R12的綜合阻值最小，三端集成穩壓器IC2的輸出電壓Vout也最小， LED發(fā)射的紅外線(xiàn)光束的有效距離也最小，適當調整R1～R8 的數值，可以將LED發(fā)射的紅外線(xiàn)光束的有效距離調整到1 cm左右。當控制字最小值是二進(jìn)制00000000d,此時(shí)R1 ～R8 電阻全部懸浮， R12的綜合阻值就是R12 ,三端集成穩壓器IC2的輸出電壓Vout最大，紅外線(xiàn)發(fā)射二極管LED發(fā)射出的紅外線(xiàn)光束的有效距離也最大，適當調整R12的數值，可以將紅外線(xiàn)發(fā)射二極管LED發(fā)射出的紅外線(xiàn)光束的有效距離調整到20 cm左右。1～20 cm的有效檢測距離能夠滿(mǎn)足實(shí)際需要。

4　檢測儀軟件設計

4. 1距離檢測方法

有效距離檢測與單片機發(fā)出的控制字相對應，距離檢測的方法是：逐漸減少紅外線(xiàn)發(fā)射的強度，直到接收不到反射的紅外線(xiàn)光束，此時(shí)的控制字對應的距離值就是當前駕駛員頭部與座椅頭枕的距離。

4. 2　駕駛員頭部位置的自動(dòng)標定

單片機程序框圖如圖4所示，自動(dòng)標定頭部正常位置的程序在汽車(chē)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機再延時(shí)一段時(shí)間內運行，因為疲勞駕駛不會(huì )發(fā)生在這段時(shí)間內。當行駛到主路后，頭部的動(dòng)作逐步穩定，這時(shí)候才是對頭部進(jìn)行正常位置標定的正確時(shí)機。每次都要重新標定是因為駕駛員可能換人，每個(gè)人頭部的位置不完全一樣，標定的結果也會(huì )有差異。

圖4　頭部正常位置的自動(dòng)標定程序框圖