基于Arduino的駕駛員嗜睡檢測(cè)和警報(bào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　由于交通量的巨大增加，道路事故成為人們關(guān)注的問(wèn)題。事故的主要原因是由于夜間司機(jī)的困倦。疲勞和嗜睡是高速公路上重大事故的一些主要原因。解決此問(wèn)題的唯一方法是檢測(cè)困倦并提醒駕駛員。

　　因此，在這個(gè)項(xiàng)目中，我們考慮使用 Arduino Nano、眨眼傳感器和射頻收發(fā)器模塊為駕駛員構(gòu)建駕駛員 嗜睡檢測(cè)和警報(bào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的基本目的是使用眨眼傳感器跟蹤駕駛員的眼球運(yùn)動(dòng)，如果駕駛員感到困倦，則系統(tǒng)將使用響亮的蜂鳴器警報(bào)觸發(fā)警告消息。

　　構(gòu)建困倦探測(cè)器所需的材料

　　Arduino納米

　　眨眼傳感器

　　射頻收發(fā)模塊

　　HD12E & HD12D 集成電路

　　蜂鳴器

　　9V電池

　　12V直流電源

　　眨眼傳感器

　　眨眼傳感器用于檢測(cè)眨眼，使用它我們還可以檢測(cè)駕駛員在駕駛時(shí)的嗜睡等活動(dòng)。它基于紅外 LED 技術(shù)工作。它包含一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)接收器 LED，用于檢測(cè)眨眼。簡(jiǎn)單紅外傳感器的工作原理如下圖所示：

　　如上圖所示，紅外傳感器由兩個(gè)元件組成：作為源的紅外發(fā)射器和作為接收器的紅外接收器。紅外源包括 IR LED，紅外檢測(cè)器包括光電二極管。紅外源發(fā)射的能量被物體反射并回落到紅外探測(cè)器上。當(dāng) IR LED 發(fā)出的光落在接收器上時(shí)，光電二極管的電阻會(huì)顯著下降。該光接收器與電位器相連，形成分壓電路，當(dāng)檢測(cè)到閃爍活動(dòng)時(shí)，該電路會(huì)提供可變的模擬輸出。

　　當(dāng)入射輻射更多地作用在光電二極管上時(shí)，串聯(lián)電阻器/電位器上的電壓降會(huì)很高。在只是運(yùn)算放大器或 運(yùn)算放大器的比較器 IC 中，比較參考模擬電壓和實(shí)際輸出電壓。如果電阻串聯(lián)到光電二極管的電壓大于參考電壓，則比較器的輸出為高電平，否則為低電平。由于比較器的輸出連接到 LED，因此當(dāng)傳感器檢測(cè)到某些活動(dòng)（例如眨眼）時(shí)，它會(huì)發(fā)光?？梢愿鶕?jù)環(huán)境條件通過(guò)調(diào)節(jié)電位器來(lái)調(diào)節(jié)閾值電壓。

　　眨眼傳感器技術(shù)規(guī)格

　　工作電壓：5V DC

　　輸出：TTL（5V/0V）

　　用于連接的板載 3 針接頭

　　紅外線技術(shù)

　　433 MHz 射頻收發(fā)器模塊

　　RF 代表射頻。相應(yīng)的頻率范圍在 30 kHz 和 300 GHz 之間變化。這里我們使用的是 433 MHz 射頻收發(fā)器模塊。該 射頻模塊 包括一個(gè) 433 MHz射頻發(fā)射器 和射頻接收器。發(fā)射器/接收器 （Tx/Rx） 對(duì)的工作頻率為 433 MHz。射頻發(fā)射器接收串行數(shù)據(jù)并通過(guò)其天線通過(guò)射頻無(wú)線傳輸。發(fā)射的數(shù)據(jù)由工作在與發(fā)射器相同頻率的射頻接收器接收。

　　射頻發(fā)射器

　　RF 發(fā)射器模塊使用幅移鍵控（ASK），工作頻率為 433MHz。發(fā)射器模塊接受串行數(shù)據(jù)輸入并通過(guò)射頻傳輸該信號(hào)。然后，接收器模塊以無(wú)線方式接收傳輸?shù)男盘?hào)。

　　接地：發(fā)射機(jī)接地。連接到地平面

　　數(shù)據(jù)：串行數(shù)據(jù)輸入引腳

　　VCC：電源電壓；5V

　　ANT：天線輸出引腳

　　射頻接收器

　　RF 接收器模塊接收數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到數(shù)據(jù) OUTPUT 引腳。微控制器可以對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼以進(jìn)行進(jìn)一步操作。

　　接地：接收器接地。連接到地平面

　　數(shù)據(jù)：串行數(shù)據(jù)輸出引腳

　　VCC：電源電壓；5V

　　ANT：天線輸出引腳

　　駕駛員睡意檢測(cè)器電路圖

　　駕駛員睡意檢測(cè)器由射頻發(fā)射器和接收器部分組成。發(fā)射器部分由一個(gè)射頻發(fā)射器和眨眼傳感器組成，接收器端使用帶有射頻接收器的 Arduino Uno 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。我們之前使用與 Arduino 相同的 433 MHz 射頻模塊來(lái)構(gòu)建項(xiàng)目，如 Arduino RC 船、手勢(shì)控制機(jī)器人等。發(fā)射器和接收器部分的電路圖如下所示。

　　發(fā)射端

　　如圖所示，首先將 9V DC 電池使用 7805 穩(wěn)壓器降壓至 5V DC，然后將 5V DC 電源提供給 Eye Blink Sensor 和 RF Transmitter。眨眼傳感器的輸出引腳被饋送到射頻發(fā)射器，以將其無(wú)線傳輸?shù)浇邮掌鞫恕?/p>

　　接收端

　　如圖所示，在接收器端，RF 接收器連接到 Arduino 的 5V DC 電源。Arduino 由外部 12V 直流電源供電。RF 接收器的輸出被饋送到 Arduino 模擬引腳。如圖所示，蜂鳴器連接到 Arduino 的數(shù)字引腳。

為嗜睡檢測(cè)編程 Arduino Nano

在發(fā)送端和接收端都成功連接硬件后，現(xiàn)在是時(shí)候?qū)⒋a上傳到連接到接收端的 Arduino Nano。此完整代碼在文檔末尾給出。首先，讓我們逐步理解下面的代碼：

首先，需要聲明所需的變量，如下所示。

?

整數(shù)標(biāo)志=0；
詮釋 t1=0;
詮釋 t2=0;

?

在Setup()中，進(jìn)行了所有初始化，包括串行端口初始化和引腳聲明，如下所示。

?

無(wú)效設(shè)置（）{
  序列號(hào).開(kāi)始（9600）；
  pinMode（2，輸出）；
}

?

RF 接收器的串行數(shù)據(jù)輸出從模擬引腳A0讀取并存儲(chǔ)在變量中，如圖所示。要檢查參考值，我們可以使用串行監(jiān)視器查看它。

?

 int x=analogRead(A0);
  序列號(hào).println(x);

?

確定參考值后，編寫(xiě) if-else 語(yǔ)句來(lái)檢測(cè)睡意。如下代碼所示，millis()函數(shù)用于了解眨眼發(fā)生的持續(xù)時(shí)間。如果它大于該值，則它會(huì)發(fā)出蜂鳴聲以提醒駕駛員。在我們的例子中，持續(xù)時(shí)間為 1000 毫秒或 1 秒。

?

如果（x<400 && 標(biāo)志==0）{
    標(biāo)志=1；
    t1=毫秒（）；
}
否則如果（x>400 && 標(biāo)志==1）{
    標(biāo)志=0；
    t2=毫秒（）；
    序列號(hào).println(t2-t1);
    如果（（t2-t1）>1000）{
        數(shù)字寫(xiě)入（2，高）；
        Serial.println("警報(bào)！?。。。。。。。。。。。。。。。?！");
        延遲（2000）；
        數(shù)字寫(xiě)入（2，低）；
    }
    別的;
  }
}

?

　　嗜睡檢測(cè)儀測(cè)試

　　將程序成功上傳到 Arduino 后，現(xiàn)在是時(shí)候測(cè)試其工作了。首先打開(kāi)發(fā)射器和接收器兩側(cè)的電源。確保兩端都通電。戴上帶有眨眼傳感器的太陽(yáng)鏡并嘗試正常眨眼，傳感器上應(yīng)該有一個(gè) LED 發(fā)光。如果不是，則嘗試改變電位器以改變靈敏度，直到它成功檢測(cè)到眨眼。檢測(cè)成功后，通過(guò)延遲閃爍來(lái)嘗試睡意，它應(yīng)該通過(guò)蜂鳴器發(fā)出嗶嗶聲。

　　代碼

　　整數(shù)標(biāo)志=0；

?

詮釋 t1=0;
詮釋 t2=0;
無(wú)效設(shè)置（）
{
  序列號(hào).開(kāi)始（9600）；
  pinMode（2，輸出）；

}
無(wú)效循環(huán)（）
{
  int x=analogRead(A0);
  //Serial.println(x);

    如果（x<400 && 標(biāo)志==0）
  {
    標(biāo)志=1；
    t1=毫秒（）；
  }
  否則如果（x>400 && 標(biāo)志==1）
  {
    標(biāo)志=0；
    t2=毫秒（）；
    序列號(hào).println(t2-t1);
    如果（（t2-t1）>1000）
    {
      數(shù)字寫(xiě)入（2，高）；
      Serial.println("Alert2?。。。。。。。。。。。。。?！");
      延遲（2000）；
      數(shù)字寫(xiě)入（2，低）；
    }
    別的;
  }
}

?