基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一、選題的依據(jù)及意義隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的增加，交通事故已成為全社會(huì)所面臨的嚴(yán)峻問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因公路交通事故造成的死亡人數(shù)已居非自然死亡人數(shù)之首，而約有三分之一的事故是疲勞駕駛所造成，所以開發(fā)有效的汽車防瞌睡駕駛系統(tǒng)具有重要意義。雖然國(guó)家為了避免此類慘劇的發(fā)生，也出臺(tái)了許多相關(guān)政策，但是并沒有很好的解決這個(gè)問題，疲勞駕駛導(dǎo)致的慘劇仍在發(fā)生。現(xiàn)行防疲勞駕駛系統(tǒng)所提取的疲勞特征方法復(fù)雜、不明顯、受環(huán)境影響大，造成系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)，且成本高、精度較差。經(jīng)國(guó)內(nèi)外研究，疲勞駕駛最直接的判斷方法就是司機(jī)的駕駛時(shí)間，一般4小時(shí)以上，都會(huì)出現(xiàn)不同程度的疲勞打瞌睡現(xiàn)象。因此本系統(tǒng)主

2、要是為了預(yù)防司機(jī)疲勞駕駛而設(shè)計(jì)的，當(dāng)然本系統(tǒng)也可用于平常工作學(xué)習(xí)中防止打瞌睡。該設(shè)計(jì)的基本功能是，首先應(yīng)用定時(shí)裝置計(jì)時(shí)，從駕駛員上車啟動(dòng)到兩小時(shí)之時(shí)，會(huì)語音提示駕駛員休息，提醒駕駛員應(yīng)該集中精力。再則，通過駕駛員的動(dòng)作來判斷駕駛員的瞌睡程度，當(dāng)駕駛員瞌睡低頭時(shí)，傾斜開關(guān)啟動(dòng)，馬達(dá)震動(dòng)并且報(bào)警以提醒駕駛員，使駕駛員清醒。此系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，在私家車長(zhǎng)途駕駛、貨運(yùn)司機(jī)遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)确矫鎽?yīng)用廣泛有效，可以有效地避免司機(jī)疲勞駕駛，以免發(fā)生因疲勞駕駛發(fā)生的交通事故，有廣闊的應(yīng)用前景。設(shè)計(jì)論文網(wǎng) 二、國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究簡(jiǎn)介隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，交通事故已成為當(dāng)今社會(huì)所面臨的嚴(yán)峻問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因公路交通事故造成的死

3、亡人數(shù)已居非自然死亡人數(shù)之首；有數(shù)據(jù)顯示，由駕駛員人為因素導(dǎo)致的交通事故造成傷亡的比例最高；根據(jù)德國(guó)保險(xiǎn)公司所作的調(diào)查結(jié)果顯示，高速公路死亡事故中大約有四分之一的事故造成原因就是疲勞駕駛。因疲勞駕駛而造成傷亡事故的概率比其它的事故原因造成的傷亡要高出近 2.5倍。駕駛疲勞，是指駕駛?cè)嗽陂L(zhǎng)時(shí)間不間斷行車后，產(chǎn)生困倦瞌睡，四肢無力，注意力不集中，出現(xiàn)動(dòng)作遲誤或過早的現(xiàn)象。實(shí)際上，駕駛員處于疲勞狀態(tài)時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境的感知能力、形勢(shì)判斷能力和對(duì)車輛的操控能力都有不同程度的降低。同時(shí)，視線模糊，視野變窄等因素，很容易發(fā)生道路交通安全事故。按照美國(guó)公路交通局 NHTSA 的觀點(diǎn)，人處于疲勞狀態(tài)時(shí)，事故發(fā)生的

4、可能性會(huì)上升四至六倍。隨著生活節(jié)奏的加快，人們得不到充分的休息。因此，研究開發(fā)高性能的駕駛?cè)似陬癄顟B(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)，對(duì)改善我國(guó)道路交通安全狀況具有重要現(xiàn)實(shí)意義。日前，國(guó)內(nèi)外在駕駛?cè)似诒O(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)的研究主要集中在對(duì)一些獨(dú)立的功能模塊進(jìn)行研究開發(fā)上面，如:駕駛員精神分散狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)、車道偏離預(yù)警系統(tǒng)的研究、前方車輛探測(cè)及碰撞預(yù)警系統(tǒng)的研究等單一功能模塊。其中美國(guó)、日本等研究機(jī)構(gòu)主要是對(duì)駕駛員精神狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過機(jī)器視覺技術(shù)，對(duì)駕駛員頭部及各器官視覺特征的識(shí)別來檢測(cè)駕駛員的疲勞狀態(tài)；或者通過檢測(cè)駕駛員的生理體能參數(shù)來判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)，這種技術(shù)開發(fā)難度大而且投資高。荷蘭、澳大

5、利亞等國(guó)家主要研究開發(fā)車道偏離預(yù)警系統(tǒng)，通過對(duì)車輛行駛狀態(tài)的跟蹤循跡來判斷駕駛員的疲勞狀態(tài)。我國(guó)在該領(lǐng)域的研究主要集中在一些高等院校，主要進(jìn)行基于機(jī)器視覺的多信息融合的行車安全綜合系統(tǒng)的研究。現(xiàn)在很多國(guó)外著名汽車品牌已將防疲勞駕駛技術(shù)融入到駕駛領(lǐng)域，即采用圖像識(shí)別式，利用圖像傳感器捕捉駕駛員面部特征，判斷駕駛員疲勞程度。這種識(shí)別模式準(zhǔn)確度較高，但價(jià)格也十分高昂。利用單片機(jī)作為最小系統(tǒng)的防瞌睡駕駛系統(tǒng)具有性能穩(wěn)定、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)傳感器具有靈敏、準(zhǔn)確、迅速等優(yōu)點(diǎn)，從而極大提高了防瞌睡系統(tǒng)的安全性。角度傳感器作為動(dòng)作識(shí)別模塊，用來判別人頭部的動(dòng)作或者來判斷頭部所處的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)判斷出頭部有傾斜

6、趨勢(shì)，或者達(dá)到人犯困時(shí)頭部擺動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行報(bào)警，并且通過控制振動(dòng)模塊，提示司機(jī)不要疲勞駕駛，極大地提高了汽車駕駛的安全性，因此，基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。三、本課題研究?jī)?nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)基于51系列單片機(jī)并以單片機(jī)為主控芯片，電子陀螺儀模塊、語音提醒模塊、振動(dòng)報(bào)警模塊以及系統(tǒng)電源等模塊來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。所以它應(yīng)具備以下三個(gè)功能：（1）瞌睡提醒功能：首先應(yīng)用定時(shí)裝置計(jì)時(shí)，從駕駛員上車啟動(dòng)到兩小時(shí)之時(shí)，會(huì)語音提示駕駛員休息。（2）防瞌睡功能:通過駕駛員的動(dòng)作來判斷駕駛員的瞌睡程度，當(dāng)駕駛員瞌睡低頭時(shí)，傾斜開關(guān)啟動(dòng)，馬達(dá)震動(dòng)并且蜂鳴器報(bào)警以

7、提示駕駛員使駕駛員清醒。本課題主要完成基于51單片機(jī)和角度傳感器的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，再在其硬件電路搭建上完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行功能測(cè)試，保證系統(tǒng)在電路板上正常工作。四、本課題研究方法實(shí)驗(yàn)法：通過對(duì)多個(gè)駕駛員的數(shù)次試驗(yàn)，了解多大程度的振感能使駕駛員馬上清醒以防交通事故的發(fā)生。文獻(xiàn)調(diào)研法：利用國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索，對(duì)基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究。觀察分析法： 通過對(duì)人們精神狀態(tài)的觀察和分析，了解人們?cè)陂_車時(shí)通常在什么時(shí)候什么狀態(tài)下容易產(chǎn)生疲憊會(huì)打瞌睡。五、研究目標(biāo)、主要特色（創(chuàng)新）及工作進(jìn)度研究目標(biāo)：本設(shè)計(jì)是采用單片機(jī)作為系統(tǒng)控制的核心元器件，電子陀螺儀作為動(dòng)作識(shí)別模塊，當(dāng)駕駛員打瞌

8、睡犯困頭部發(fā)生傾斜時(shí)，單片機(jī)通過控制振動(dòng)報(bào)警模塊，提示司機(jī)不要疲勞駕駛，有效地避免了可能因疲勞駕駛而導(dǎo)致的事故。主要特色：（1）防瞌睡系統(tǒng)包含語音提示功能，當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，每隔兩個(gè)小時(shí)會(huì)語音提醒駕駛員休息，提醒駕駛員不要長(zhǎng)時(shí)間行車。（2）采用角度傳感器作為動(dòng)作識(shí)別模塊，能靈敏地對(duì)動(dòng)作進(jìn)行識(shí)別感應(yīng)，靈敏度是可調(diào)節(jié)的。當(dāng)人犯困時(shí)，頭部發(fā)生傾斜，系統(tǒng)通過延時(shí)判斷感應(yīng)到后，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警振動(dòng)。（3）防瞌睡系統(tǒng)報(bào)警啟動(dòng)后，本設(shè)計(jì)不讓它自動(dòng)停止，系統(tǒng)會(huì)循環(huán)報(bào)警響聲，振動(dòng)持續(xù)，只有人為關(guān)閉電源、按下系統(tǒng)復(fù)位按鍵或者恢復(fù)姿態(tài)才會(huì)停止或者進(jìn)入新的監(jiān)控循環(huán)。即便恢復(fù)姿態(tài)之后，系統(tǒng)也有延遲5秒的振動(dòng)報(bào)警。（4）采用C

9、語言進(jìn)行程序的編寫，C語言可以直接通過STC-ISP下載軟件直接把程序拷到51單片機(jī)內(nèi)，非常便于我們修改和調(diào)試。工作進(jìn)度：序號(hào) 各階段工作內(nèi)容 起訖日期 備 注1 教師下達(dá)選題申報(bào)表，開題報(bào)告和任務(wù)書，學(xué)生查找資料，撰寫開題報(bào)告 2017.9.18-2017.9.292 按老師的指導(dǎo)意見修改并提交開題報(bào)告 2017.10.9-2017.10.203 對(duì)基于單片機(jī)的防瞌睡系統(tǒng)設(shè)計(jì)開展研究 2017.10.23-2017.11.34 從硬件電路設(shè)計(jì)和軟件電路設(shè)計(jì)兩方面設(shè)計(jì)，完成論文初稿 2017.11.6-2017.11.175 通過軟硬件的調(diào)試來修改硬件電路和軟件代碼6 提交論文二稿，并按老師的

10、指導(dǎo)意見進(jìn)行修改 2018.3.19-2018.3.307 提交論文定稿，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 2018.4.2-2018.4.13六、參考文獻(xiàn)（不能超過五年的文獻(xiàn)，書籍除外）1 程艷.談汽車防疲勞駕駛技術(shù)J.大眾科技,2013,15(05):124-125.2 裝玉龍,王煒.道路交通事故成因及預(yù)防對(duì)策M(jìn).北京:科學(xué)出版社,2004:1.3 孫奇,李安,李成龍,李國(guó)霞,董利瑩. 汽車防疲勞駕駛技術(shù)綜述J. 科技展望,2016,(14):160.4 劉康. 基于駕駛行為的疲勞狀態(tài)檢測(cè)方法研究D.北方工業(yè)大學(xué),2013.5 王景利.汽車駕駛員防疲勞駕駛報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J.汽車實(shí)用技術(shù),2016, (11):

11、 87-89.6 馮軍,陳文波,楊民生,全秀英. 基于單片機(jī)的汽車防疲勞駕駛系統(tǒng)的研究J. 科技視界,2015,(09):18+20.7 王瑞春.基于工作過程數(shù)字電子技術(shù)教程M.西安電子科技大學(xué)出版社.2011.8 李銀華.電子線路設(shè)計(jì)指導(dǎo)M.北京航空航天大學(xué)出版社.2005.9 胡學(xué)海.單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社.2005.10 梅燦華.簡(jiǎn)明單片微計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用(第2版)M.合肥工業(yè)大學(xué)出版社.2014.11 吳洪潭,肖艷萍,趙偉國(guó).單片機(jī)原理及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M.國(guó)防工業(yè)出版社. 2013.12 張毅剛,彭喜元.單片機(jī)原理與應(yīng)用設(shè)計(jì)M.電子工業(yè)出版社.2008.13 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)(第5版)M.高等教育出版社.2006.14 鄧麗敏,管聲啟,武永橋,柴彩彩.MPU6050信號(hào)接受與處理的研究與應(yīng)用J.內(nèi)燃機(jī)與配件,2016(12):129-130.15 陳漢寧,王永懷.一種新型蜂鳴器的設(shè)計(jì)J.機(jī)電元件,2013,33(06):7-10.16 張海洋.C語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究J.陰山學(xué)刊(自然科學(xué)版),2018,32(01):132-134.17 葉俊杰.Altium Designer技術(shù)在PCB板