基于單片機(jī)與OPEN-CV的安全駕駛系統(tǒng)分析

繆文南

（華南理工大學(xué)廣州學(xué)院，510800）

0 引言

隨著汽車電子的發(fā)展，市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)各種的酒精測(cè)試儀和疲勞駕駛監(jiān)控設(shè)備，但是都是獨(dú)立為個(gè)體，并存在一定的問題，例如：誤操作后汽車會(huì)被一直鎖定半小時(shí)等。而車載安全駕駛系統(tǒng)抓住現(xiàn)狀問題，解決細(xì)節(jié)問題，讓駕駛者操作上感覺更加人性化。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

車載安全駕駛系統(tǒng)由酒精檢測(cè)模塊、身份識(shí)別模塊、GPS 坐標(biāo)定位模塊、無線傳輸模塊、親情短信收發(fā)模塊和主控模塊組成。系統(tǒng)拆分成以上基本功能模塊，根據(jù)各個(gè)模塊所要完成的功能分別去設(shè)計(jì)，按照“總體到細(xì)節(jié)”的思想完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。這將使設(shè)計(jì)工作總體上得到安排，在細(xì)節(jié)方面得以完善，同時(shí)有助于制定制作的進(jìn)度。以下是系統(tǒng)流程圖1-1。

圖1-1 系統(tǒng)流程圖

2 硬件實(shí)現(xiàn)

2.1 酒精檢測(cè)模塊

酒精檢測(cè)模塊是通過兩個(gè)高靈敏度的酒精傳感器，分別負(fù)責(zé)檢測(cè)駕駛者吹氣酒精濃度和表皮酒精濃度。對(duì)于檢測(cè)表皮酒精濃度，由于表皮酒精含量濃度低，因此需要進(jìn)行放大，所以找一個(gè)高共模抑制比高、低溫漂和線性好的儀表放大器。此外還自制了微觸開關(guān)，可以判斷駕駛者皮膚是否有接觸到酒精檢測(cè)模塊。對(duì)于呼氣酒精檢測(cè)，區(qū)別傳統(tǒng)的強(qiáng)制性進(jìn)行呼氣操作，我們利用濕度傳感器來解決駕駛者常見兩個(gè)問題：

①駕駛者是否對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行吹氣；

②駕駛者是否對(duì)測(cè)試儀深呼出一口氣。

2.2 疲勞駕駛監(jiān)控

疲勞駕駛的檢測(cè)是通過基于OpenCV 和Haar 特征檢測(cè)固定區(qū)域中特定的特征物體的方法實(shí)現(xiàn)，利用攝像頭實(shí)時(shí)捕捉人臉圖像，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為灰度圖像，OpenCV 訓(xùn)練出分類器利用haar 特征找到人眼的區(qū)域后通過算法找到將其二值化的閾值并將其二值化，Haar 特征的樣本圖片選用大量的人眼睜開的圖像樣本，所以當(dāng)閉眼時(shí)無法識(shí)別，遂當(dāng)無法識(shí)別出區(qū)域內(nèi)有人眼時(shí)即判斷其為閉眼，同時(shí)開始統(tǒng)計(jì)其閉眼時(shí)間，閉眼時(shí)間超過0.4.秒或即可判斷其在打瞌睡，每30 秒閉眼次數(shù)超過10 次判斷其在打瞌睡，在判斷其打瞌睡的同時(shí)播放語音報(bào)警將其驚醒，以及在界面上“您處于疲勞駕駛狀態(tài)，請(qǐng)專心駕駛，或立即停車休息！”的文本提示。

2.3 親情短信收發(fā)模塊

如今預(yù)防酒駕的產(chǎn)品存在一些問題，例如誤判或者誤操作怎么辦呢?因此我們利用短信收發(fā)的功能制定了一份短信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，解決系統(tǒng)誤判和緊急情況。提高人性化的設(shè)計(jì)。如圖：

圖1-2 短信協(xié)議框圖

2.4 GPS 汽車定位

GPS 具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，因此在當(dāng)今汽車電子得到廣泛的應(yīng)用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我們相信在未來幾年內(nèi)每一座城市都會(huì)有交通安全中心，所以我們?cè)O(shè)想把每一個(gè)車主的信息都提交到交通安全中心。當(dāng)駕駛者違規(guī)或者發(fā)生事故，交通安全中心可以迅速收到駕駛者所在地具體位置坐標(biāo)，根據(jù)交通狀況做出疏通路況的措施。

3 總結(jié)

本設(shè)計(jì)完成了設(shè)定的各項(xiàng)功能，包括酒精檢測(cè)、身份識(shí)別、汽車定位和疲勞駕駛提醒等。車載安全駕駛系統(tǒng)最大的新穎性有以下幾點(diǎn)：

1）皮膚表皮酒精濃度檢測(cè)。

2）親情短信收發(fā)協(xié)議。

3）根據(jù)駕駛者需求，提高人性化設(shè)計(jì)。

4）把駕駛者信息聯(lián)系到安全交通中心。

本作品圍繞汽車電子方面，做到三“安全”，即汽車防盜、開車前酒精檢測(cè)、開車后疲勞駕駛提示。一個(gè)座智慧的城市不止需要一個(gè)高速的交通設(shè)備，也需要與之配合的車載安全系統(tǒng)，兩者相互配合，讓人民享受即舒適又安全的交通服務(wù)。

[1]戴佳.戴衛(wèi)恒.51 單片機(jī)C 語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講.北京：電子工業(yè)出版社.2006

[2]郁文工作室編寫..單片機(jī)嵌入式C 語言開發(fā)實(shí)例.人民郵電出版社

[3]張汝平，“淺談電子技術(shù)在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景”，中國(guó)期刊網(wǎng)，2008-6；

[4]俞斌，“汽車電子幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用”，中國(guó)期刊網(wǎng)，2008-6；

[5]全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽--系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：北京航空航天大學(xué)出版社.2006