智能安全驾驶预警系统(附件)

摘 要摘 要酒驾和疲劳驾驶已成为引起交通事故的两大元凶。针对这一问题,本文设计实现了智能安全驾驶预警系统,以尽可能地避免此类交通事故。该系统包括两个功能模块一个是防酒驾模块,另一个是疲劳驾驶预警模块。防酒驾模块设计和实现流程如下采用MQ-3传感器检测酒精浓度、利用STC90C51单片机进行数据处理、辅以数码管实时显示和蜂鸣器报警等功能。疲劳驾驶预警模块首先采集驾驶员面部图像,然后采用径向对称变换(RST)算法对采集的图像进行处理、通过检测人眼的睁闭状态来判断司机是否属于疲劳驾驶。如果眼睛闭合,判断为疲劳驾驶,同时蜂鸣器会发出报警的声音。系统的具体实现技术如下下位机采用C语言进行数据处理,上位机利用Matlab进行图像处理、C#进行用户界面设计,下位机和上位机之间采用串口通信。本文从理论到实践,从硬件设计到软件实现,循序渐进的构筑智能安全驾驶预警系统。关键词防酒驾;疲劳驾驶; C51单片机;预警系统 Abstract
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究现状 1
1.2.1 防酒驾研究现状 1
1.2.2 预防疲劳驾驶研究现状 2
1.3 研究目的和意义 2
1.3.1 研究目的 2
1.3.2 研究意义 3
第二章 相关技术和开发环境 4
2.1相关技术 4
2.1.1 C# 4
2.1.2 C语言 4
2.1.3 Matlab图像数字化处理 5
2.2 开发平台 5
2.2.1 .NET平台 5
2.2.2 uVision 4 KEIL 开发环境 6
2.2.3.PZISP自动下载软件 6
2.2.4 Matlab运行环境 7
第三章 系统总体设计 8
3.1系统设计任务及要求 8
3.1.1设计任务 8
3.1.2设计要求 8
3.2 系统总体架构 8
3.2.1酒驾模块 9
3.2.2疲劳驾驶模块 10
第四章 防酒驾模块 11
4.1 硬件设计 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });

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11
4.1.1 硬件选型和电路设计 11
4.1.2 STC90C51单片机原理 11
4.1.3 MQ3酒精传感器 13
4.1.4 模数转换器XPTXPT2046 15
4.1.5 数码管显示 16
4.1.6蜂鸣器报警 17
4.2 软件设计 18
4.2.1 软件设计流程 18
4.2.2 酒精检测流程图 19
4.2.3 模数转换器程序流程图 20
4.2.4数码管程序流程图 21
4.2.5蜂鸣器程序流程图 22
第五章 疲劳驾驶模块 23
5.1 硬件设计 23
5.2 软件设计 24
5.2.1 RST算法 24
5.2.2 Matlab与C#混合编程 25
5.2.3 C#与C51单片机串口通信 27
5.2.4 蜂鸣器流程图 28
第六章 系统测试 29
6.1 酒精浓度检测模块测试 29
6.2 图像识别与处理模块测试 29
结论 33
致谢 35
参考文献 36
第一章 绪论
1.1 研究背景
随着经济迅速发展,人们生活越来越富足,私家车越来越多。酒后驾车现象频频发生,这样很容易造成交通事故,给人们的生活和生命安全带来了巨大的伤害。饮酒后,血液中的酒精浓度到达一定阈值,酒精会麻痹大脑,影响大脑判断,人的反应能力下降,身体不受大脑控制等。一旦遇到紧急情况,很难做出敏捷有效的判断。据统计,酒驾或者醉驾导致的交通事故的危害程度是其他原因造成交通事故的1.72倍。我国每年酒后驾车引起的交通事故数以万计,酒后驾车的危害让人心惊,成为造成交通事故的第一大“杀手”。
除此之外,疲劳驾驶也是导致交通事故的一大元凶。驾驶员在过度劳累的情况下开车,大脑会出异常迟钝,昏昏欲睡,判断力低下的现象。一旦遇到异常情况,反应迟缓,动作不协调,很容易造成车祸悲剧。而且疲劳驾驶常见于以开车为职业的人群,比如货车、大卡车司机等,他们经常需要日夜兼程的在长途高速公路上奔波,一旦引起交通事故,危害性比私家车要凶猛的多。在全球范围内,驾驶员过长时间驾车引起的车祸占全部交通事故的57%。因此针对疲劳驾驶的检测和预警研究具有非常大的现实意义。
1.2 研究现状
1.2.1 防酒驾研究现状
上个世纪九十年代,世界上第一个酒精测试仪应运而生,它是呼气式的,交警只要将测试仪对着驾车司机让其呼出气体,就能检测出酒精含量,其结果当场显示在测试仪的显示屏上。目前欧洲许多国家都是用这种酒精测试仪。但是这种测试酒驾的方法都是在酒驾已经发生了的情况下,驾驶员被动的接受是否酒后驾驶。后来出现了车载检测驾驶员是否饮酒技术。这种技术通过检测司机眼球活动情况以及方向盘转动情况,来判断司机是否酒后驾车。摄像机捕捉到司机驾车状态,信息图像发送到“小黑箱”,一个能像电脑一样分析处理数据的东西。判断依据是驾车司机眼球转动情况、方向盘转动情况以及司机观察开车方向时间长短来判断司机是否酒驾,以及醉酒程度。以上两种方法检测是否酒驾都是在开车后或者开车时,还有一种检测是否酒驾的方法是在开车前,在车上装配酒精检测MEMS传感器,将传感器内嵌在方向盘中,汽车启动前需要向其呼气,检测酒精浓度,如果酒精浓度超标,则会发出警报,提醒不要酒后驾车。做的更先进一些的则会将检测酒精浓度模块与汽车的制动相关联,一旦检测出司机酒精浓度超标,驾驶人员无法启动汽车,真正达到了预防酒驾的效果。
国内对于酒驾研究起步晚。某机构研究出了一种车钥匙,将感应器与远程信息处理技术相结合,有效防止酒驾。司机在开车前需要对着车钥匙吹一口气,如果酒精浓度超标,车钥匙会亮红灯,同时将钥匙锁住,司机不能启动汽车。如果酒精浓度低于阈值,车钥匙自动开锁,司机能够正常启动汽车引擎。这种预防酒驾的方法智能而且高效。
1.2.2 预防疲劳驾驶研究现状
最早针对疲劳驾驶的研究是从医学角度,借助医疗器件实现疲劳驾驶预警的目的。20世纪90年代,检测疲劳驾驶的研究进展很快,出现了车载电子测量装置,美国对于这方面的研究成果最有影响力。二十世纪后,美国研究出了一种通过观察眼部动态来判别疲劳驾驶的方法。在车内安装摄像头,用于追踪驾驶员脸部动态,通过特定算法确定人眼的位置;同时,追踪驾驶员多个脸部图像,根据脸部图像特征判断司机是否属于疲劳驾驶。

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