基于單片機(jī)的汽車疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)_畢業(yè)論文 (3)(共33頁)

1、劉增：駕駛員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)蚌埠學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)(b y sh j)(論文)駕駛員疲勞監(jiān)測系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)系 別 ：專業(yè)（班級）：作者（學(xué)號）：指導(dǎo)教師：完成日期： 蚌埠學(xué)院(xuyun)教務(wù)處制目錄(ml)TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc28247 摘 要： PAGEREF _Toc28247 1 HYPERLINK l _Toc25830 Abstract: PAGEREF _Toc25830 2 HYPERLINK l _Toc11489 1 前言(qin yn) PAGEREF _Toc11489 3 HYPERLINK l _Toc25

2、649 1.1 什么(shn me)是疲勞駕駛 PAGEREF _Toc25649 3 HYPERLINK l _Toc31361 1.2 疲勞駕駛與交通事故 PAGEREF _Toc31361 3 HYPERLINK l _Toc26876 1.3 怎么預(yù)防疲勞駕駛 PAGEREF _Toc26876 4 HYPERLINK l _Toc27724 1.4 小結(jié) PAGEREF _Toc27724 4 HYPERLINK l _Toc16911 2 本設(shè)計(jì)的總體思路及其理念 PAGEREF _Toc16911 5 HYPERLINK l _Toc30406 2.1 單片機(jī)介紹 PAGEREF

3、 _Toc30406 7 HYPERLINK l _Toc20684 2.2 AT89C2051單片機(jī)的芯片管腳介紹 PAGEREF _Toc20684 8 HYPERLINK l _Toc1011 2.3 設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc1011 5 HYPERLINK l _Toc31586 2.3.1 檢測方法 PAGEREF _Toc31586 6 HYPERLINK l _Toc9061 2.3.2 檢測原理 PAGEREF _Toc9061 5 HYPERLINK l _Toc31196 2.3.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 PAGEREF _Toc31196 5 HYPERLINK l _

4、Toc24228 3 系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc24228 7 HYPERLINK l _Toc15542 3.1 心率采集控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc15542 8 HYPERLINK l _Toc28272 3.2 單片機(jī)控制電路 PAGEREF _Toc28272 12 HYPERLINK l _Toc25057 3.2.1 晶振電路 PAGEREF _Toc25057 12 HYPERLINK l _Toc26721 3.2.2 復(fù)位電路 PAGEREF _Toc26721 13 HYPERLINK l _Toc601 3.2.3 工作原理 PAGEREF _T

5、oc601 13 HYPERLINK l _Toc31806 3.2.4 元器件的選取 PAGEREF _Toc31806 15 HYPERLINK l _Toc20770 3.3 小結(jié) PAGEREF _Toc20770 15 HYPERLINK l _Toc10412 4 系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc10412 16 HYPERLINK l _Toc12853 4.1 主程序設(shè)計(jì)(chn x sh j) PAGEREF _Toc12853 16 HYPERLINK l _Toc24782 4.2 定時(shí)(dn sh)程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc24782 17 HYPE

6、RLINK l _Toc10582 4.3 中斷(zhngdun)子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc10582 18 HYPERLINK l _Toc28919 4.4 顯示子程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc28919 21 HYPERLINK l _Toc7124 5總結(jié) PAGEREF _Toc7124 23 HYPERLINK l _Toc9646 6致辭 PAGEREF _Toc9646 24 HYPERLINK l _Toc31169 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc31169 24 - 26 - - 30 - 駕駛員疲勞(plo)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要：眾所周知(zhng su

7、zhu zh)，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?，無論是從財(cái)產(chǎn)、精神方面來說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。 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。當(dāng)血液被送到人體各部分的組織時(shí)，血管中的血液飽和度就會(huì)變大相應(yīng)的組織的半透明度就會(huì)減?。划?dāng)血液重新流回到心臟時(shí)，人體組織血管中的血液飽和度變小，相應(yīng)的它的半透明度就會(huì)增大。因此，如果在人體組織相對比較薄弱的地方（例如指尖和耳垂）用紅外發(fā)光(f

8、 un)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。因?yàn)橛蒙鲜龇椒y試得到的脈搏信號跟人體的脈搏頻率成正比，脈搏信號只要通過一定功能的電路轉(zhuǎn)換成的 脈沖信號并對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，就可以實(shí)現(xiàn)檢測的脈搏頻率被隨時(shí)檢測的目的。而如果檢測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)對其進(jìn)行分析輸出，然后驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路，對駕駛員進(jìn)行報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)其智能。關(guān)鍵詞：疲勞駕駛；疲勞監(jiān)測；報(bào)警系統(tǒng)Driving alarm system of automobile fatigueAbstract: As everyone knows,the carhas already become

9、anecessarytraffictool in our life,andit is closely related toour life,but becauseour livesaffect ourfatigue drivingtraffic accidents caused by theequivalent,either from theproperty,spiritaredeeplyhurt,so how to reduce thefatigue of daily lifethedriving isvery far-reaching significance. Blood flow in

10、 human tissues is accompanied by the pulsation of the heart and the change of blood saturation in blood vessels is changed, so the tissue degree of the human tissue will be changed. When the blood was sent to various parts of the body tissue and vascular blood saturation will change organization of

11、the corresponding semi transparency will reduce; when the blood to flow back to the heart, the saturation of blood vessels of human tissue becomes small, corresponding to its semi transparency will be increased. So if in human tissue is relatively weak local (for example fingertip and earlobe) using

12、 infrared LEDs to produce infrared radiation, you can use infrared triode tube receives and converts it into an electrical signal. Because a test using the method of pulse signal with the body of the pulse frequency is proportional to, the pulse signal as long as by certain functions of the circuit

13、into a pulse signal and carries on the corresponding processing, you can realize the detection of pulse frequency is detected at any time to. And if the pulse frequency detection to lower or higher than 20 percent of the normal value, SCM the were output analysis, and drive the alarm circuit, the dr

14、iver of an alarm, so as to realize the intelligent.Keywords:Driving fatigue;fatiguetest;early warning system HYPERLINK /translate l # HYPERLINK /translate HYPERLINK /translate l # HYPERLINK /translate l # 1 前 言在科學(xué)與技術(shù)高速發(fā)展的今天，我們無疑要跟上時(shí)代的步伐，使用科技文明下的產(chǎn)物-汽車。因此，現(xiàn)在的交通問題已經(jīng)非常嚴(yán)重，我們必須提高對它的警惕。即使如此，現(xiàn)如今交通事故也頻頻發(fā)生，所以

15、我們必須要嚴(yán)肅認(rèn)真對待這個(gè)問題了。通過研究我們發(fā)現(xiàn)，在大多數(shù)的交通事故案例中，大多數(shù)的交通事故都是由于駕駛員的疲勞駕駛導(dǎo)致的，疲勞駕駛這個(gè)危險(xiǎn)操作已經(jīng)嚴(yán)重威脅到我們的日常(rchng)生活。因此我們必須詳細(xì)的研究它、認(rèn)識它并找出準(zhǔn)確有效地方法來解決日常中的疲勞駕駛問題，當(dāng)有疲勞駕駛的情況時(shí)通過設(shè)置語音提醒來避免事故的發(fā)生。1.1什么是疲勞(plo)駕駛 疲勞(plo)駕駛可以理解為司機(jī)長時(shí)間保持一個(gè)姿勢或休息時(shí)間不足等因素的影響,長期處在這種情況下的駕駛員會(huì)導(dǎo)致身體勞累精神狀況不佳，容易造成操作不當(dāng)甚至喪失駕駛能力的惡劣后果。同時(shí),疲勞駕駛不僅體現(xiàn)在心理上,也體現(xiàn)在生理。心理上主要反應(yīng)為反應(yīng)滯

16、后,身體動(dòng)作和精神動(dòng)作不協(xié)調(diào)，注意力不集中，生理上的主要反應(yīng)為駕駛員的眼睛、血液、神經(jīng)系統(tǒng)和抓地力嚴(yán)重下降。1.2 疲勞駕駛與交通事故據(jù)調(diào)查,百分之八十五交通事故起因源于司機(jī),然而汽車和駕駛環(huán)境的原因只占到百分之十五，大多數(shù)情況下駕駛員的行為失效是導(dǎo)致交通事故發(fā)生的直接原因，駕駛員反應(yīng)上的延遲，對緊急情況下錯(cuò)誤的選擇以及對危險(xiǎn)情況的錯(cuò)誤判斷是導(dǎo)致一系列交通事故發(fā)生的主要原因;從我們的研究發(fā)現(xiàn)，對危險(xiǎn)情況的錯(cuò)誤判斷和意識上的延遲是最常見的,這會(huì)使司機(jī)感到枯燥,精神不集中或者其他的不良表現(xiàn)，這些情況的根本來源就是疲勞駕駛，所以我們通過抑制疲勞駕駛或者當(dāng)駕駛員疲勞駕駛時(shí)進(jìn)行一系列危險(xiǎn)駕駛提醒來減少交

17、通事故的頻繁發(fā)生。1.3 怎么預(yù)防(yfng)疲勞駕駛 許多國家已經(jīng)意識到疲勞駕駛的問題,對于早期的研究工作主要是用在醫(yī)學(xué)的角度來看,是醫(yī)學(xué)的幫助來實(shí)現(xiàn)的,這些研究可以追溯到上世紀(jì)三十美國交通部門業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)小時(shí)洲際商業(yè)協(xié)會(huì)在市商業(yè)車輛的調(diào)查理性的管理法規(guī)管轄(gunxi);他們對駕駛員疲勞駕駛和駕駛員的疲勞關(guān)系進(jìn)行一系列的研究，通過有關(guān)的政府部門一致聯(lián)合公開發(fā)表聲明對駕駛員疲勞駕駛立法,才能保證有效性,在一定程度上的疲勞駕駛的合法性和可持續(xù)性。他們的研究主要分為兩個(gè)大類:第一類是疲勞和嗜睡和其他種類的疲勞和嗜睡的原因的原理,找到降低風(fēng)險(xiǎn)的方法;二是汽車智能報(bào)警系統(tǒng),報(bào)警設(shè)備,防止疲勞駕駛,疲勞駕

18、駛。 司機(jī)會(huì)有很多不同的反應(yīng)條件和出現(xiàn)在身體的疲勞駕駛檢測,根據(jù)情況主要可以分為以下三種類別,一是檢測和識別基于駕駛時(shí)的疲勞的駕駛員疲勞的生理特征技術(shù)(如心率,呼吸,腦電圖,肌電圖脈沖頻率(pnl)會(huì)發(fā)生變化,等);另一個(gè)類別主要是駕駛員的疲勞檢測技術(shù)或者是駕駛員的面部特征（比如通過對駕駛員的面部特征的檢測，面部表情，眨眼的頻率，眼睛的視線方向眼睛中瞳孔的直徑等等）;最后一種類別是駕駛員的面部疲勞特征和汽車的特性驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)行檢測（比如駕駛員的握力，駕駛員疲勞駕駛時(shí)車輛的行駛軌跡的改變情況）。綜上所述，在此基礎(chǔ)上的設(shè)計(jì)的根據(jù)就是駕駛員疲勞駕駛時(shí)變駕駛員的生理特征也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,即脈搏的變化處

19、于疲勞狀態(tài)識別。1.4 小結(jié)(xioji) 通過我們上面的詳細(xì)敘述，相信大家(dji)也初步了解了駕駛員疲勞駕駛對我們自身、家庭、以及社會(huì)帶來的危害了。所以我們研發(fā)智能提醒駕駛員安全駕駛的報(bào)警系統(tǒng)是非常緊迫的。2 本設(shè)計(jì)的總體思路(sl)及其理念2.1設(shè)計(jì)方案2.1.1系統(tǒng)(xtng)設(shè)計(jì)方案綜上所述，此次設(shè)計(jì)(shj)駕駛員疲勞系統(tǒng)檢測的系統(tǒng)框圖如2-2圖；圖2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案圖紅外檢測與采集脈搏信號抗干擾及濾波信號整形與放大單片機(jī)AT89C2051報(bào)警系統(tǒng)液晶屏顯示2.2 檢測原理 這次設(shè)計(jì)的檢測的基本原理是:隨著心臟的跳動(dòng),血液在體內(nèi)的流動(dòng)改變,血管血氧飽和度的變動(dòng),人體組織的透明度也

20、會(huì)發(fā)生變換。當(dāng)血液被人體組織,血管飽和度將越大,相應(yīng)的組織透明度會(huì)降低;當(dāng)血液流回到心臟,人體組織飽和血管減小,相應(yīng)的組織會(huì)透明度增大。這種現(xiàn)象在人體組織相對薄弱明顯(如手指和耳垂)。利用紅外輻射的發(fā)光二極管的耳垂和指尖時(shí),你能夠運(yùn)用紅外接受三極管,轉(zhuǎn)換成電信號。由于采用了與人體脈搏信號測量方法的脈沖頻率成正比的脈沖信號通過的電路,只要有一定的功能轉(zhuǎn)換為脈沖信號及其成型,計(jì)算相應(yīng)的顯示,能夠完成脈沖頻率檢測是檢測的影響。當(dāng)脈沖頻率檢測,當(dāng)?shù)陀诨蚋哂谡Ｖ蛋俜种?微控制器將分析信號的情況和輸出分析結(jié)果,以驅(qū)動(dòng)報(bào)警電路,提示司機(jī),最終實(shí)現(xiàn)智能化的功能。2.3檢測(jin c)方法此設(shè)計(jì)采取的方

21、法主要是用紅外線來檢測人體脈搏跳動(dòng),因?yàn)楣饽芎芎玫谋荛_(b ki)電磁波的干擾,具有良好的絕緣性，除去這個(gè)優(yōu)點(diǎn)之外它還可以做到不用接觸式的檢測脈搏信號。此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要采用紅外線來檢測駕駛員的脈搏同時(shí)采集駕駛員脈搏跳動(dòng)的數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)所檢測的部位大體可以分為駕駛員的手指或者是耳垂。2.4總結(jié)(zngji)通過我們上面的詳細(xì)敘述，我相信大家已經(jīng)懂得了疲勞監(jiān)測系統(tǒng)的原理和監(jiān)測方法，駕駛員應(yīng)該禁止疲勞駕駛。3 系統(tǒng)(xtng)硬件部分的設(shè)計(jì) 3.1 元器件的選取(xunq)直流電源的設(shè)計(jì)中心(zhngxn)率計(jì)的電源為七至九伏特，交直流轉(zhuǎn)換后得到相同的電壓，電池能夠直接運(yùn)用。工作電流100mA。用于I

22、C1A，IC1B的電路硬件，IC1C和IC1D是IC1運(yùn)算放大器的（四運(yùn)放LM324）四路分布。AT89C2051單片機(jī)檢測系統(tǒng)運(yùn)用普通蜂鳴器作為提示音裝置。AT89C2051單片機(jī)使用的是12MHz的晶振。在集成安裝，可以使D1和Q1連接到藍(lán)牙設(shè)備之前和耳機(jī)耳位置后，在一個(gè)塑料盒子裝電路板和其它部件，盒子可以放在司機(jī)前面的玻璃窗。對于使用按鈕，觀察方便，窗口顯示紅色發(fā)光二極管D3，蜂鳴器，復(fù)位按鈕，K1液晶顯示在上面的設(shè)置位置的塑料盒需要。在實(shí)際使用中，司機(jī)先檢測裝置D1、Q1藍(lán)牙耳機(jī)風(fēng)格的衣服，然后接通電源。在正常工作時(shí)的心率計(jì)，可以看到紅色發(fā)光二極管閃爍，為了提高安全系數(shù)，當(dāng)按下復(fù)位按鈕

23、后，K1單片機(jī)復(fù)位，并開始測量脈沖信號計(jì)數(shù)和顯示。聽第二蜂鳴器音調(diào)，顯示的心率檢測觀察，然后你可以在心率正?？从⒄Z語言提示顯示3.2單片機(jī)介紹 單片機(jī)是一種微機(jī)外部設(shè)備。它是在上世紀(jì)七十年代中期人們研發(fā)出來的大規(guī)模集成電路芯片，它是由CPU,RAM,ROM,I/O端口、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)組成的。供應(yīng)鏈管理是一種軟硬件結(jié)合的產(chǎn)品。它具有集成度高的優(yōu)點(diǎn),強(qiáng)大的高度集成,體積小,靈活,穩(wěn)定可靠,價(jià)格便宜和許多其他功能。自上個(gè)世紀(jì)八十年,供應(yīng)鏈管理的發(fā)展非常迅速,各種新的高性能飛機(jī)產(chǎn)品不斷出現(xiàn)在市場上,單片機(jī)儼然已成為自動(dòng)化控制和工廠控制的必不可缺少的產(chǎn)品，成為工業(yè)領(lǐng)域里的支柱性性產(chǎn)業(yè)，已成為供

24、應(yīng)鏈管理的順利成章。 端口的基本操作和單片機(jī)的基本功能,主要由單片機(jī)的中斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)(j sh)、顯示的設(shè)計(jì)等等。為此我們需要詳細(xì)了解我們需要設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能以及軟件實(shí)現(xiàn)方法，這樣才能更好地完成一次科學(xué)的設(shè)計(jì)。我們在硬件電路設(shè)計(jì)部分主要(zhyo)是完成對駕駛員的心率采集和心率數(shù)據(jù)處理的功能,我們可以將整個(gè)電路分為兩心率測量和單片機(jī)控制電路。 3.3 AT89C2051單片機(jī)的芯片(xn pin)管腳介紹此次設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)是AT89C2051圖3-1它各個(gè)管腳的功能如下：表2-1 AT89C2051單片機(jī)引腳說明(shumng)類型名稱端口說明電源VCC、GND20、10芯片工作時(shí)的電源和接

25、地時(shí)鐘XTAL1、XTAL25、4晶振的兩個(gè)輸入和輸出端。控制RXD/TXD2、3輸入和輸出數(shù)據(jù)端口INT0/INT16、7兩個(gè)中斷端口AIN1/AIN013、12兩個(gè)模擬比較器RST1復(fù)位電平;當(dāng)RST變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，單片機(jī)所有的I/O引腳都被復(fù)位。I/OP11219 8位雙向I/O口;P1.0和P1.1兩個(gè)端口須要外部上拉,能夠用作片內(nèi)十分準(zhǔn)確模擬比較器的正向輸入(AIN0)、反向輸入(AIN1)8;引腳 P1.2P1.7提供內(nèi)部上拉,當(dāng)作為輸入且被外部下拉為低電平時(shí),它們就輸出電流,這是因內(nèi)部上拉的緣故8。P1口的輸出緩沖器能接收20mA的電流,并且校驗(yàn)期間,P1口也可以接收編碼數(shù)據(jù)8。P

26、323、69、11引腳P3.0P3.5和P3.7是7個(gè)帶內(nèi)部上拉的雙向I/0引腳；P3.6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。AT89C2051單片機(jī)的主要(zhyo)性能指標(biāo)主要有下列內(nèi)容：（1）1000次擦寫周期(zhuq)；（2）2.7V-6V的工作電壓范圍(fnwi)；（3）全靜態(tài)操作：0Hz-24MHz；（4）兩極加密程序存儲(chǔ)器；（5）128字節(jié)內(nèi)部RAM；（6）15個(gè)可編程I/0口線；（7）6個(gè)中斷源；（8）內(nèi)置一個(gè)模擬比較器；3.4心率采集控制系統(tǒng)圖3.1 心率采集處理電路AT89C2051單片機(jī)的心率采集處理電路如圖3-1所示。紅外檢測采集電路模

27、塊：紅外檢測元件主要由D1和Q1等組成；整形電路模塊的信號:信號抗干擾電路組主要由RC振蕩電路(由電阻R2和電容C1),低通濾波電路,光電隔離電路構(gòu)成;除此之外它還和 IC1b、C5 與 R10、IC1c 一起組成信號整形電路。心率采集電路是由三個(gè)主要模塊。心率采集(cij)處理電路工作過程如下：當(dāng)紅外二極管D1電路在紅外輻射的發(fā)射到耳垂或手指,而后紅外線接到三極管Q1的半透明度,接收人體相應(yīng)部位,信號會(huì)被轉(zhuǎn)換了。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,大多數(shù)人體的脈搏是每分鐘五十次,每分鐘二百次,這樣的頻率區(qū)域后,我們能夠(nnggu)粗略計(jì)算0.78hz和3.33hz之間,因此,脈沖頻率通過紅外設(shè)置會(huì)很低。然后,

28、外面部分的高頻信號很容易擾亂脈沖信號和誤差信號,所以,進(jìn)入整個(gè)系統(tǒng)前,必需先在使用之前進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?。該電路使用C1和R2的低通濾波器組合,高頻干擾可以去除大部分的。但由于駕駛員疲勞檢測系統(tǒng)的使用場所是在戶外進(jìn)行的并且室外面的光線要比室內(nèi)里的光線強(qiáng)很多,很可能遇到光輻射條件。電容器的電容C2和C3的設(shè)計(jì)(shj)連續(xù)系列雙極耦合電容器組成,這樣設(shè)計(jì)可以有效地避免室外的光線對系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的干擾，除此之外為了讓它能有效地切除高頻率的干擾，我們采用由使用由 IC1a、 電容 C4、 電阻 R4 組成的截止頻率為 10Hz 左右低通濾波電路，與輸入信號放大(約二百倍)。在這里，我們通過脈沖正弦波的前處

29、理是有噪聲的，它需要整形。比較器IC1B成方波后的第一波信號（電壓比較器能夠?qū)⒛M信號轉(zhuǎn)換成的價(jià)值性能，即兩信號的離散信號只有0和1兩種）和利用R8可以用來調(diào)整在正弦波幅值比較器的閾值電壓范圍。而后，經(jīng)過電容C5和R10組成的電路的差分信號（微分運(yùn)算電路的輸入方波，和RC遠(yuǎn)小于輸出，峰值波）方波微分處理能夠成為正、負(fù)尖脈沖。脈沖輸入到IC1C（單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器）的反相輸入輸出連續(xù)穩(wěn)定的脈沖輸出，然后IC1C將成為輸出的需求。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器IC1C的任務(wù)是一旦輸入信號，輸出的同時(shí)輸出高電平，C6將通過電阻R11充電電容器。在充電過程大約需要20毫秒，減少電容的充電電流，C6，因?yàn)镮C1C輸入相

30、電位降低，當(dāng)電位高于反相輸入端輸入階段的潛力（在同一時(shí)間，當(dāng)尖脈沖已過去很久），IC1C將再次改變現(xiàn)有的狀態(tài)輸出低電平。脈沖產(chǎn)生在這個(gè)時(shí)間是20毫秒，脈搏是同步的，閃光電路D3會(huì)發(fā)出紅色光和信號脈沖回波。所以，在這個(gè)時(shí)候有一個(gè)脈沖信號，經(jīng)過電阻R12直接被送到了AT89C2051單片機(jī)P3.3引腳，而后，經(jīng)系統(tǒng)的處理后能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)數(shù)和顯示。電路中R14、R15對9V電壓分壓并經(jīng)過IC1d緩沖所得到的4.5V電壓就是IC1a、IC1b、IC1c它們工作所需的電源電壓。這樣的設(shè)置，即便電池電壓降低到6V，電路也能完成正常(zhngchng)的工作任務(wù)。3.5單片機(jī)控制電路圖3.2 單片機(jī)控制電路此部

31、分介紹單片機(jī)控制電路如圖3-2所示.主要由以下(yxi)幾部分組成：單片機(jī)（型號AT89C2051）；LCD顯示(xinsh)屏(SMC1602A)，顯示部分用來顯示數(shù)據(jù)；蜂鳴器用來發(fā)出提示音；晶振電路用來給單片機(jī)提供晶振；以及復(fù)位電路等幾部分。3.5.1 晶振電路51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，振蕩電路使用XTAL1和XTAL2端口，采用外部三點(diǎn)式電容振蕩電路的設(shè)計(jì)，在正常工作的情況下，晶振的大小一般使用12MHz，考慮使用不同的波波特率，也可以采用11.0592MHz。51單片機(jī)最小系統(tǒng)晶振的振蕩頻率直接影響單片機(jī)的處理速度，頻率越大則計(jì)算速度相比較越快，但盡量不能超過40MHz。 圖3.3 振

32、蕩電路硬件設(shè)計(jì)(shj)電路3.5.2 復(fù)位(f wi)電路復(fù)位電路利用電容(dinrng)電壓串聯(lián)不可以突變的特性，硬件電路由電容電阻串聯(lián)組成。在典型的51系列的單片機(jī)，當(dāng)RST引腳（第9端口）能夠連續(xù)持續(xù)高電平大于兩個(gè)機(jī)器周期以上，就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作,高電平保持的時(shí)間是由復(fù)位電路的RC值決定的，適當(dāng)組合RC的取值就可以保證可靠的復(fù)位，大多情況下電容C取值10uF，電阻R取值8.2K。當(dāng)然也有其他合理的取法，原則上就是要讓RC組合能夠在RST腳上發(fā)出不少于2個(gè)機(jī)周期的高電平。通常復(fù)位電路的極性電容C的大小直接影響單片機(jī)的復(fù)位頻率，大多數(shù)使用1030uF，容值越大，則復(fù)位時(shí)間越短。 圖3.4

33、復(fù)位電路(dinl)硬件設(shè)計(jì)電路 3.5.3 工作(gngzu)原理脈搏信號采集電路處理后的心率，用單片機(jī)P3.3引腳連接結(jié)果。單片機(jī)的中斷觸發(fā)方法設(shè)置為負(fù)跳變觸發(fā)。當(dāng)脈沖下降沿到來時(shí)，AT89C2051是觸發(fā)中斷，程序(chngx)將啟動(dòng)相關(guān)的時(shí)序脈沖電流；一個(gè)下降沿的脈沖下降沿到來，在相鄰的時(shí)間間隔的單芯片計(jì)算，計(jì)算結(jié)果是檢測駕駛員心率。從P1口的DB接口芯片液晶顯示結(jié)果，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后顯示結(jié)果。在液晶屏上顯示心率值，心率和該芯片的價(jià)值將是80次/分鐘 120 /分鐘范圍相比正常人的脈搏。假設(shè)心率值80X120，顯示芯片將顯示“very good！”在測試中，說心率是正常的；如果該值不在80

34、到120的范圍內(nèi)，x80或x120，而后，顯示芯片將顯示“a little bad！”因此，測量心率不正常。此外，更人性化，提醒用戶及時(shí)查看心率顯示值，電路中設(shè)置了一個(gè)蜂鳴器電路，由單片機(jī)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)脈沖到達(dá)時(shí)，單片機(jī)的P3.7引腳連接SP蜂鳴器蜂鳴提醒用戶，之后，當(dāng)用戶二次聽到蜂鳴器。音，表明一分鐘脈沖計(jì)數(shù)顯示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。所以，你可以用這種方法來提醒司機(jī)本人的狀態(tài)是正常的。此外，該設(shè)計(jì)有效的測量顯示范圍是50次/分到199次/分。為了避免干擾可以檢測單片機(jī)的出現(xiàn)，檢測兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔，使意外率的數(shù)值得到的不在有效區(qū)間內(nèi)建立，我們忽略的干擾和不顯示。這是減少在心率表實(shí)際使用錯(cuò)誤的可能性。

35、3.6 整形電路這個(gè)(zh ge)電路的功能是將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為高低電平信號輸出單片機(jī)系統(tǒng)，采用反向滯回電壓比較器進(jìn)一步提高電路的抗干擾能力。經(jīng)過對強(qiáng)弱心率信號的測試和統(tǒng)計(jì)分析可將其閾值確定。整形電路如圖3.5所示，U3B是一個(gè)電壓比較器，C7、R27構(gòu)成一個(gè)微分器，U3C和C15、R31組成單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器其脈寬由C15、R31決定。U3B的輸出信號經(jīng)C7、R27的微分后總是將正、負(fù)相同的尖脈沖加到單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器U3C的反向輸入端，不會(huì)造成很大的觸發(fā)誤差，因此稍微調(diào)節(jié)下R28即可將該比較器的閾值電壓控制在正弦波的復(fù)制范圍內(nèi)。當(dāng)檢測到輸入信號時(shí)，U3B在比較器輸入信號的每個(gè)后延到來時(shí)輸出高

36、電平使C15通過R31充電。大約持續(xù)20ms之后，因C15充電電流減小而使U3B同相輸入端的電位降低到低于反相輸入端的電位，于是U3B改變狀態(tài)并再次輸出低電平。脈沖高電平與心跳同步，并由紅色發(fā)光二極管DS3的閃亮指示(zhsh)出來，即將發(fā)光二極管作心跳狀態(tài)指示，心臟每跳動(dòng)一次發(fā)光二極管就亮一次，同時(shí)該脈沖電平通過R29送到單片機(jī)的INTO腳，進(jìn)行心率的計(jì)算和顯示。圖3.5整形電路3.7放大(fngd)電路由于通過光電傳感器接收到的信號及其微弱，容易被外圍電路所干擾，因此系統(tǒng)必須為信號電路提供電源。檢測到的信號經(jīng)過LM324放大器放大后仍存在較大的偏執(zhí)電壓。因此必須在信號輸入端加濾波電容，將電

37、路中的直流成份濾掉并保證不影響交流信號的傳遞。R2、C6組成低通濾波器以進(jìn)一步濾除殘留的干擾，截止頻率由R24、C6決定，運(yùn)放U3A將信號放大，放大倍數(shù)(bish)由R22和R24的比值決定，經(jīng)過低通放大輸出的信號是疊加有噪聲的脈動(dòng)正弦波。圖3.6放大(fngd)電路3.8總結(jié)(zngji)硬件的設(shè)計(jì)是需要轉(zhuǎn)換成脈沖信號，我們需要房博的實(shí)際可用性通過一系列的電路，然后方波輸入到單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，之后驅(qū)動(dòng)LCD顯示屏的顯示數(shù)據(jù)。4 系統(tǒng)軟件部分(b fen)的設(shè)計(jì)4.1 主程序設(shè)計(jì)(chn x sh j) 主程序部分(b fen)流程圖如圖4-1：初始化開中斷顯示程序開始圖4.1 主程序部分流

38、程圖它的主要代碼為: ORG 0000H AJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序 ORG 0013H ;中斷矢量地址 AJMP IP0 ;轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序起始地址 ORG 030HMAIN： MOV SP,#60H ;設(shè)堆棧指針 SETB IT1 ;設(shè)為邊沿觸發(fā)模式 SETB EA ;CPU開中斷 SETB EX1 ;允許中斷 MOV R7,#00H ;計(jì)數(shù)器賦初值 LP: ACALL DISP ;調(diào)顯示子程序 AJMP LP IP0: INC R7 ;計(jì)數(shù)器加1 RET4.2 定時(shí)(dn sh)程序設(shè)計(jì)定時(shí)器子程序流程圖如圖4-2所示：關(guān)中斷保護(hù)現(xiàn)場設(shè)定時(shí)器初值小于50次/分？計(jì)時(shí)器R6加1蜂鳴器發(fā)音

39、恢復(fù)現(xiàn)場開中斷返回大于200次/分？圖4.2 定時(shí)(dn sh)子程序流程圖主要代碼(di m)如下：CLR EX1PUSH ACCPUSH PSWMOV TH0，31HMOV TL0，30HMOV R7，31HLOOP1：CJNZ R7, #50, LOOP3LOOP2：CJNZ R7,#200，LOOP4LOOP3：MOV A, C JZ A, LOOP5 CLR ASJMP LOOP2 LOOP4：MOV A, C JNZ A, LOOP5 INC R6 CLR P3.7 SJMP LOOP5LOOP5：POP PSWPOP ACCSETB EX1RET14.3 中斷(zhngdun)子

40、程序設(shè)計(jì) INT1外中斷(zhngdun)子程序的流程如圖4-3： 保護(hù)現(xiàn)場取脈沖時(shí)間間隔根據(jù)時(shí)間計(jì)算出每分鐘的脈搏次數(shù)十六進(jìn)制轉(zhuǎn)十進(jìn)制保存結(jié)果恢復(fù)現(xiàn)場返回圖4.3 外中斷(zhngdun)子程序流程圖主要代碼(di m)如下： START : PUSH ACC ;保護(hù)(boh)現(xiàn)場 PUSH PSW CLR EX1 MOV TMOD,#90H ;T1工作于工作模式1，GATE置位 MOV TL0, #00H MOV TH0,#00H ;送定時(shí)初值 WAIT1: JB P3.3 WAIT1 ;等待由高變低 SETB TR0 ;啟動(dòng)定時(shí) WAIT2: JB P3.3 WAIT2 ;等待由高變低

41、CLR TR0 ;停止計(jì)數(shù) MOV R6, TL0 MOV R7, TH0 CLR C MOV A, R6 SUBB A,#0BBH ;計(jì)算(j sun)時(shí)間差 MOV 31H,A ;存儲(chǔ)(cn ch)結(jié)果 MOV A, R7 SUBB A, #3CH MOV 30H, A MOV R0, TL0 MOV R1, TH0 CLR A MOV R2,A ;清零(qn ln) MOV R3, A MOV R4, A MOV R5, #16LOOP: CLR C MOV A, R0 RLC 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 MOV R1, A

42、MOV A,R4 ;送到BCD的低端 ADDC A,R4 ;帶進(jìn)位加，自身相加，等于左移一位 DA A ;十進(jìn)制調(diào)制，變?yōu)锽CD碼 MOV R4，A MOV A, R3 ADDC A, R3 DA A MOV R3，A MOV A, R2 ADDC A, R2 MOV A, R2 DJNZ R5，LOOP ;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 PSW4

43、.4 顯示(xinsh)子程序設(shè)計(jì) 顯示(xinsh)子程序流程圖，如圖4-4所示：取結(jié)果顯示脈搏次數(shù)延時(shí)次數(shù)80?次數(shù)120?顯示“very good!”顯示“a litter bad!”延時(shí)返回圖4.4 顯示(xinsh)子程序流程圖主要(zhyo)代碼如下： MOV P1，31H LCALL DISUP ACALL DELAY ;延時(shí)0.2s DELAY: CLR RS1 SETB RS0 MOV R5，#20 ;0.2S D1： MOV R6，#20 ;10ms D2: MOV R7，#248 ;0.5ms DJNZ R7，$ DJNZ R6，D2 DJNZ R5，D RET5總結(jié)不知

44、不覺間此次的本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)到了結(jié)尾階段，通過這么多天的努力查閱資料并做一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖我深刻(shnk)的了解到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，通過駕駛員疲勞系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)我懂得了只有書本上的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，但是我也知道它是我們做實(shí)際問題的理論基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，我們多多的動(dòng)手，鍛煉自己的實(shí)際操作能力。除此之外，此次設(shè)計(jì)還鍛煉了我的自主學(xué)習(xí)的能力，在設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常會(huì)遇到許多問題，此時(shí)我就會(huì)查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范等。有時(shí)候必須要用電路圖對問題進(jìn)行直觀的闡述時(shí)我就會(huì)用到一些制圖軟件來幫助我制作圖形。這樣就能更加的清晰明了解釋問題。在論文設(shè)計(jì)的整體布局、局部的取舍、細(xì)節(jié)的斟酌上我都得到了很好的鍛煉對我以后的工作學(xué)習(xí)都有很大的幫助。除此之外，我發(fā)現(xiàn)我的忍耐力、抗壓力、意志力都得到了一定的提升，我想這應(yīng)該就是此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重大意義。雖然此次設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較復(fù)雜困難，但是我覺得所有的付出都是值得的，因?yàn)檫@樣使得我的知