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防疲惫安全驾驶系统设计

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关键词: 智能 汽车安全驾驶 传感器

摘要：汽车防疲惫安全驾驶系统采取优异电容感应触摸式传感器，经过微处理器判定驾驶员注意力集中程度，经过音乐系统播放不一样类型音乐刺激司机，缓解驾驶员压力，使其集中注意力。

1引言
伴随社会经济发展，商用长途货物运输车越来越多，伴随大家生活水平提升，私家轿车数量和日俱增。为满足大家生活工作需要，长途汽车运输得到飞速发展，各地高速公路筹建，驾车旅游路线开设，代驾企业建立，这些全部促进汽车用户大幅度增加，汽车成为每家每户外出首选交通方法。据国家统计局公布汇报显示，全国轿车保有量达2438万辆，其中私人轿车1947万辆，相当于每百人拥有1.5辆轿车，是世界平均水平1/8。尽管如此，在沿海发达城市汽车保有量不亚于发达国家，据温州市城调队最新调查显示，截至第一季度末，温州市区每百户居民家庭拥有家用汽车24.3辆，这个数量比世界平均水平高出一大节。中国人均汽车拥有量增加很快， 汽车使用量增加，由此引发交通安全问题是影响中国乃至全球友好发展严重问题。伴随交通运输业发展，道路交通伤害已日益成为威胁人类生命安全一个世界性公害。全球每十二个月约有120万人死于道路交通伤害，同时大约有5000万人受伤。在中国，每十二个月因道路交通伤害死亡人数居世界首位，而且以每十二个月10％速度递增。
注意力不集中是很多司机常常碰到一个问题，它比较常发生在长时间驾驶，或身体不适处于疲惫状态下驾驶。疲惫驾驶特征为反应迟钝、动作不灵敏、精力不集中甚至打瞌睡，由此，注意力分散司机对驾驶环境识别缓慢，产生对应驾驶操作需要较长时间，这么带来较高行车危险性。
防疲惫安全驾驶系统设计设计意在使注意力分散驾驶司机能随时经过系统发觉自己驾驶状态，经过此系统刺激驾驶员集中注意力，若使用在客车上还能够让乘客对司机进行监督，从而保障行车安全，减小因为注意力分散产生交通事故可能性。这也为人类生命财产安全提供了有力保障，降低道路伤害对国家社会经济造成损害。
自主创新是当今社会另一大专题。防疲惫安全驾驶系统采取优异电容感应触摸式传感器，经过微处理器判定驾驶员注意力集中程度，经过音乐系统播放不一样类型音乐刺激司机，缓解驾驶员压力，使其集中注意力。

2设计系统介绍
2.1系统名称：防疲惫安全驾驶系统
2.2系统功效：
自动检测功效；
实时判定驾驶员注意力集中情况；
音乐系统依据驾驶员精神状态播放不一样类型音乐，起提神作用；
和汽车中央CPU通信功效。
2.3系统特点：
自动检测；智能化判定司机注意力情况；
成本低、使用方便；采取新型触摸开关，美观、磨损小、寿命长；
操作简单，使用方便；空间占用小，易安装；
操作模式含有可选择性；可和汽车中央CPU实时通信。
2.4系统创新点：
智能判定驾驶员注意力集中程度；
采取多任务实时操作系统；
经过警示灯和音乐系统对司机提神；
采取电容感应触摸式传感器，无磨损，寿命长，可靠性高。

3 系统设计
防疲惫安全驾驶系统由电容感应传感器，微处理器和音乐系统等部分组成。其独特之处是：在方向盘左右两边个安装有一个电容式触摸传感器，用于接收或识她人触摸动作，微处理器实时检测传感器信号，统计每次接收到信号时间，实时判定上次信号已发生时间间隔和分析次信号发生时间信息，智能判定驾驶者精神状态和注意力集中情况，然后依据判定结果命令音响系统播放不一样类型音乐。

触摸传感器

实时检测传感器信号；
信号自动处理；
选择不一样类型音乐；
汽车
中央CPU

智能微处理系统
传感器
自检电路
触摸传感器
驱动电路
车速传感器
警示灯
工作灯
OK,
Got it!

图1 防疲惫安全驾驶系统组成示意图

防疲惫安全驾驶系统组成示意图图1所表示，图中方向盘左右分别装有电容感应式传感器，专用于识她人手触摸动作，在汽车行驶过程中，驾驶者必需在一定时间间隔内触摸传感器位置把柄，如若在要求时间内驾驶者没有触摸电容感应传感器，则系统警示灯闪烁，同时音乐系统慢慢响起随和音乐，若在音乐想起一段时间后，驾驶者仍然未触摸传感器，系统再次判定驾驶者最近几次从看到警示灯或听到音乐后到触摸开关动作完成时间间隔信息，粗略判定驾驶者反应灵敏度，然后更据不一样情况播放不一样类型音乐。若认为最近司机反应灵敏则音响系统会自动播送节奏明快进行曲，让人精神愈加振奋；当司机注意力严重不集中时，音响系统自动播激情音乐，从而引发司机注意力。倘若驾驶者一直不触摸电容感应传感器，则系统会自动给汽车中央CPU系统发送信号，并作出对应处理，比如中央CPU会再次判定车体运动状态，进行减速等操作。
要求时间内没有
检测到信号
检测触摸
传感器信号

判定司机注意力
集中情况
语音和指示灯提醒
智能选择
并播放音乐
检测到信号
注意力低下
有
检测传感器
信号

语音和指示灯提醒

定时语音和指示灯提醒
（时间间隔15分钟，成人注意力保持时间）
智能定时语音和指示灯提醒
（时间间隔由系统依据驾驶者注意力成全部智能判定）

系统初始化
实时和中央
CPU通信
系统自检
是否进入工作状态
判定
工作模式

防疲惫安全驾驶系统整体工作步骤图设计

该系统工作时有两种工作模式能够供司机选择，第一个是定时提醒，即每过一定时间进行提醒，时间间隔为正常人注意力集中时间；第二种工作模式是智能化提醒模式，在该模式运行时，系统会自动判定司机注意力集中情况和车速大小智能选择提醒时间间隔。

4 传感器
面向汽车应用开关和按钮所遭受设计约束必需应正确不利条件是：
　　● 宽温度范围
　　● 宽湿度范围
　　● 驾乘人员连续不停污损
　　和早期车型相比，现在汽车开关和按钮要多得多。不仅数量众多，而且还必需能够很轻易地安装到外形日益多样化操纵面之中。另外，它们还需含有成本效益性，以替换密封型开关。一个逐步走红方法是转变为采取电容式触摸开关。因为未采取机械式部件，而且能够和成形操纵面相吻合，所以电容式触摸开关提供了汽车行业所需要可靠性和价位。

4.1触摸传感器
对于经典电容式传感器，要求其覆盖层厚度为3mm或更薄。伴随覆盖层厚度增加，来传感手指触摸将变得越来越困难。全部电容式触摸传感系统关键部分全部是一组和电场相互作用导体。在皮肤下面，人体组织中充满了传导电解质。正是手指这种导电特征，使得电容式触摸传感成为可能。简单平行板电容器含有两个导体，其间隔着一层电介质。该系统中大部分能量直接聚集在电容器极板之间。少许能量会泄露到电容器极板以外空间。

传感器PCB和覆盖层截面图
该电容式传感系统基础元件包含：一个可编程电流源、一个精密模拟比较器和一根用来按次序传输一组电容式传感器信号多路复用总线。在本文所讨论系统中，一个弛张振荡器起着电容传感器作用。该振荡器简化电路示意图以下图所表示。

比较器输出被送进脉冲宽度调制器(PWM)时钟输入电路，该PWM负责对一个时钟频率为24MHz16位计数器进行门控。传感器上面手指使电容增大，从而造成计数值增加。就是基于这一原理来检测到手指存在。

4.2光电式车速传感器
  光电式车速传感器是固态光电半导体传感器，它由带孔转盘两个光导体纤维，一个发光二极管，一个作为光传感器光电三极管组成。
一个以光电三极管为基础放大器为发动机控制电脑或点火模块提供足够功率信号，光电三极管和放大器产生数字输出信号(开关脉冲)。发光二极管透过转盘上孔照到光电二极管上实现光传输和接收。转盘上间断孔能够开闭照射到光电三极管上光源，进而触发光电三极管和放大器，使之像开关一样地打开或关闭输出信号。 

5系统应用前景
防疲惫安全驾驶系统迎合了消费者在使用汽车中所碰到困难，这套系统在实际设计时候能够达成性能稳定、操作简便、价格适中，会很受消费者欢迎，含有一定商业价值，这么系统市场潜力很大。

6 参考文件
[1] 童敏明,唐守峰.检测和转换技术.徐州:中国矿业大学出版社，.
[2] 何金田, 张斌.传感器原理和应用课程设计指南.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社 ,.
[3] 张洪润.传感器应用设计300例.北京:北京航空航天大学出版社 ,.
[4] 付家才.传感器和检测技术原理及实践.北京:中国电力出版社, .
[5] 周大森,等.汽车安全装置原理和维修.北京:国防工业出版社, .
[6] 赵福堂.汽车电器和电子设备.北京:北京理工大学出版社 ,.