基于單片機與OPEN-CV的安全駕駛系統分析

繆文南

（華南理工大學廣州學院，510800）

0 引言

隨著汽車電子的發展，市場上已經出現各種的酒精測試儀和疲勞駕駛監控設備，但是都是獨立為個體，并存在一定的問題，例如：誤操作后汽車會被一直鎖定半小時等。而車載安全駕駛系統抓住現狀問題，解決細節問題，讓駕駛者操作上感覺更加人性化。

1 系統設計與實現

車載安全駕駛系統由酒精檢測模塊、身份識別模塊、GPS 坐標定位模塊、無線傳輸模塊、親情短信收發模塊和主控模塊組成。系統拆分成以上基本功能模塊，根據各個模塊所要完成的功能分別去設計，按照“總體到細節”的思想完成系統設計。這將使設計工作總體上得到安排，在細節方面得以完善，同時有助于制定制作的進度。以下是系統流程圖1-1。

圖1-1 系統流程圖

2 硬件實現

2.1 酒精檢測模塊

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

①駕駛者是否對測試儀進行吹氣；

②駕駛者是否對測試儀深呼出一口氣。

2.2 疲勞駕駛監控

疲勞駕駛的檢測是通過基于OpenCV 和Haar 特征檢測固定區域中特定的特征物體的方法實現，利用攝像頭實時捕捉人臉圖像，實時轉化為灰度圖像，OpenCV 訓練出分類器利用haar 特征找到人眼的區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，所以當閉眼時無法識別，遂當無法識別出區域內有人眼時即判斷其為閉眼，同時開始統計其閉眼時間，閉眼時間超過0.4.秒或即可判斷其在打瞌睡，每30 秒閉眼次數超過10 次判斷其在打瞌睡，在判斷其打瞌睡的同時播放語音報警將其驚醒，以及在界面上“您處于疲勞駕駛狀態，請專心駕駛，或立即停車休息！”的文本提示。

2.3 親情短信收發模塊

如今預防酒駕的產品存在一些問題，例如誤判或者誤操作怎么辦呢?因此我們利用短信收發的功能制定了一份短信協議標準，解決系統誤判和緊急情況。提高人性化的設計。如圖：

圖1-2 短信協議框圖

2.4 GPS 汽車定位

GPS 具有性能好、精度高、應用廣的特點，因此在當今汽車電子得到廣泛的應用。隨著互聯網的發展，我們相信在未來幾年內每一座城市都會有交通安全中心，所以我們設想把每一個車主的信息都提交到交通安全中心。當駕駛者違規或者發生事故，交通安全中心可以迅速收到駕駛者所在地具體位置坐標，根據交通狀況做出疏通路況的措施。

3 總結

本設計完成了設定的各項功能，包括酒精檢測、身份識別、汽車定位和疲勞駕駛提醒等。車載安全駕駛系統最大的新穎性有以下幾點：

1）皮膚表皮酒精濃度檢測。

2）親情短信收發協議。

3）根據駕駛者需求，提高人性化設計。

4）把駕駛者信息聯系到安全交通中心。

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、開車后疲勞駕駛提示。一個座智慧的城市不止需要一個高速的交通設備，也需要與之配合的車載安全系統，兩者相互配合，讓人民享受即舒適又安全的交通服務。

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[2]郁文工作室編寫..單片機嵌入式C 語言開發實例.人民郵電出版社

[3]張汝平，“淺談電子技術在汽車領域的應用前景”，中國期刊網，2008-6；

[4]俞斌，“汽車電子幾個關鍵技術的應用”，中國期刊網，2008-6；

[5]全國大學生電子設計競賽--系統設計.北京：北京航空航天大學出版社.2006