3.6 A/D转换及CPU 24

4 疲劳驾驶检测报警系统的软件设计 26

4.1 脑电信号的芯片选择与软件编程 27

4.2液晶显示驱动器 31

附录 电路图……38

1绪论

1.1研究背景

目前疲劳驾驶引发了大量的交通事故；疲劳驾驶表现为反应能力下降，困倦、打瞌睡，导致操作失误或丧失驾驶能力；同时导致直觉的延后、对环境的错误决策与对危险情况的处理不当等等。因此疲劳驾驶是马路杀手，也是重大交通事故的主要原因。

疲劳是一种正常的生理表征，疲劳主要由肌体、精神、脊椎、眼部疲劳引起。据2015年底发布的全国道路交通事故情况显示，在过去的一年中全国范围内发生交通事故接近20余万起，对人们的生活造成了重大的影响。据不完全统计，其中50%~80%的重大事故是因为疲劳驾驶导致。美国最繁忙的两条公路的交通事故都是疲劳驾驶造成的。每年发生5万多次由于疲劳驾驶导致的交通事故，约1000人死亡，可见疲劳驾驶对哪个国家所造成的损失都是巨大的。

1.2国内外的研究现状

1.3  本文研究内容

本文通过各种疲劳检测系统的研究，基于脑电信号的疲劳判定标准建立，提出一种具有可靠性与安全性的疲劳驾驶监测技术，完成疲劳驾驶检测报警系统的软硬件设计。

本课题通过脑电信号与肌电信号的检测实现疲劳驾驶的预警，脑电/肌电的频率和幅值可以直接体现人体的疲劳程度，频率下降以及幅值增大说明人体疲劳程度的加深。因此拟采用的研究手段如下：

① 前期准备：检索大量的相关文献资料；建立基于脑电信号的疲劳判定标准的理论。

② 设计脑电特征提取的硬件与进行基于脑电信号的疲劳参数的分类算法研究。

③ 建立脑电信号的快速傅里叶频谱算法并编程。

④ 通过数字放大器与数字滤波器的设计，基于单片机的快速傅里叶频谱算法，完成疲劳驾驶检测报警系统的软硬件设计。

2 基于脑电技术的疲劳驾驶检测的原理

2.1各种检测疲劳驾驶技术的方法比较研究

   目前探索与研究检测疲劳驾驶的技术方法有很多，例如脉搏跳动检测法、心电信号检测法、PERCLOUS等，如下：

（1）脉搏跳动检测法：通过研究建模从脉搏和驾驶数据中提取交感神经活动、副交感神经活动：经频谱分析得到脉搏次数与驾驶稳定性的相关系数，来判断驾驶员的疲劳程度。但这种方法可靠性差；数学建模难以实现客观的评价；兰州理工大学的研究生论文比较系统了这种技术。

（2）通过心电信号疲劳驾驶检测技术，基于出现疲劳驾驶时，驾驶员的ECG心电信号会出现明显的规律性变化，其中心率和心率变异性指标与疲劳驾驶显现相关性。影响心率和心率变异性指标的因素很多；难以唯一通过该参数检测疲劳驾驶。

（3）驾驶员面部特征与瞳孔测量：通过疲劳驾驶人员瞳孔测量发现人疲劳时，驾驶员瞳孔有很大变化。疲劳时瞳孔会缩小，而清醒时瞳孔大小保持相对稳定，通过瞳孔变异性指标检测量来判断是否疲劳驾驶。该方法的不客观性在于瞳孔大小变异性指标难以与疲劳驾驶成线性相关。