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為紅外線發射二極管， IC3、IC4 為紅外線接收頭，MCU 為ATmaga8 單片機。

圖3　檢測儀硬件電路

LED發射38 kHz的紅外線調制光束，經駕駛員頭部反射后會照射到IC3、IC4的接收窗口， IC3、IC4對接收信號進行解調，經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，計算機程序將口線的值送到內存保存，供后面的程序作為判斷依據。

紅外線發射二極管LED發射的紅外線的有效檢測距離與通過紅外線發射二極管的電流是對應的，紅外線發射二極管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制11111111d,此時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發射的紅外線光束的有效距離也最小，適當調整R1～R8 的數值，可以將LED發射的紅外線光束的有效距離調整到1 cm左右。當控制字最小值是二進制00000000d,此時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，紅外線發射二極管LED發射出的紅外線光束的有效距離也最大，適當調整R12的數值，可以將紅外線發射二極管LED發射出的紅外線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足實際需要。

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出的控制字相對應，距離檢測的方法是：逐漸減少紅外線發射的強度，直到接收不到反射的紅外線光束，此時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標定

單片機程序框圖如圖4所示，自動標定頭部正常位置的程序在汽車啟動發動機再延時一段時間內運行，因為疲勞駕駛不會發生在這段時間內。當行駛到主路后，頭部的動作逐步穩定，這時候才是對頭部進行正常位置標定的正確時機。每次都要重新標定是因為駕駛員可能換人，每個人頭部的位置不完全一樣，標定的結果也會有差異。

圖4　頭部正常位置的自動標定程序框圖