专利名称：车用防困倦安全仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是安装在机动车辆上，用来防止驾驶员因困倦而发生的交通事故的车用防困倦安全仪。
背景技术：
困倦是驾驶员驾驶机动车辆时发生交通事故的重要原因之一，在单调路面的高速公路上尤其如此。困倦降低了驾驶员对外界事物的“反应灵敏度”，从而潜伏了肇事的危险因素，据公安部通报2001年1月至9月全国道路交通安全形势中指出驾驶员因疲劳驾驶、困倦驾驶使夜间事故突出，2001年发生的一次死亡10人以上的特大事故中，夜班车肇事11起，事故率占35.5％，造成239人死亡，137人受伤，辽宁省交警部门统计，2001年在高速公路上因困倦而发生的交通事故占总事故率的40％，这说明在单调的高速路面上驾驶，驾驶员更容易困倦疲劳，因而因困倦而发生的交通事故的问题被广泛重视。
在生理学中，对人的睡眠过程的研究结果发现一般睡眠过程分五个阶段，即“清醒期”、“半清醒期”、“睡眠初期”、“沉睡期”和“朦胧期”。国际上为解决因困倦所发生的交通事故问题，所研究的安全仪器都是着眼于睡眠过程的第三阶段，即打盹闭眼睛(超过3秒钟)、长时间呆木、动作不协调、皮肤电阻变大等症状的“睡眠初期”。
此时解决问题常常为时已晚，实际上解决驾驶员因困倦驾驶应从睡眠过程第二阶段，即“半清醒期”着手，这时表现特征是驾驶员对外界事物的“反应灵敏度”开始降低，此时已潜伏着危险。至今还没有一种理想的安全仪器问世，已公开的实用新型专利“电脑聚神驾驶安全仪”(92210715.7)，虽然是基于对睡眠过程第二阶段即“半清醒期”的特征的研究而制成，但由于该电路结构与机动车辆的电路有密切联系，在车辆上安装须改变车辆电路结构因而难以推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种在电路结构上独立，不用车辆供电，不与车辆电路发生联系，不用改变车辆的结构布局，安装方便且能产生检测信号、将驾驶员的“反应灵敏度”作为检测变量，判断驾驶员困倦所处的睡眠过程的阶段，选择相应的提示语言、警告语言或报警信号，并根据检测变量确定下次检测“反应灵敏度”的时间间隔，排除驾驶员暂时清醒造成的假象的车用防困倦安全仪。本发明的目的是通过下述技术方案实现的车用防困倦安全仪由主机和无线电反应遥测器组成；主机包括单片机电路I、语音存储电路II、音频功放电路III、无线电反应接收电路IV、电源电路V；单片机电路I是产生用于检测“反应灵敏度”的信号，并根据接收到的“反应灵敏度”变量，按照程序确定检测“反应灵敏度”的时间间隔及选择相应的提示语言、警告语言或报警信号，单片机电路I是由单片机芯片IC5、晶振CR与电容组成的外部振荡电路，微分电路构成；语音存储电路II由四个语音芯片IC1-IC4与电阻构成，将写入“反应灵敏度”所处不同阶段的提示语言，按照单片机电路I输出的触发信号输给音频功放电路III；音频功放电路III是将不同的提示语言、警告语言及报警信号放大、输出，它由音频功放集成电路IC6，扬声器SP、电阻、电容组成；无线电反应接收电路IV是接收反应遥测器VI发出的“反应灵敏度”的信号经检波、放大输给单片机电路I，它由三极管T1、电感L1-L3、集成电路IC7、电容、电阻组成的超再生检波电路、低频饱合放大电路、谐振电路构成；电源电路V是对单片机电路I、语音存储电路II、音频功放电路III、无线电反应接收电路IV供电，它是由可充电电池、双比较器集成电路IC9A与稳压管、发光二极管、电阻组成电压比较电路、双比较器集成电路IC9B与稳压管、三极管、发光二极管、电阻组成充电电路构成；无线电反应接收电路IV的输出端连接至单片机电路I的信号输入端TXD；单片机电路I的I/O口的P1.4-P1.7端与语音存储电路II的多个语音存储器IC1-IC4的触发端分别相连，单片机电路I的I/O口的P1.2-P1.3输出的检测信号和报警信号与语音存储电路II多个语音信号输出端相连接至音频功放电路III的输入端即IC6的1点；电源电路V的电源EB端接至音频功放电路III的EB端，+5V端分别接至单片机电路I、语音存储电路II、无线电反应接收电路IV的+5V端；无线电反应遥测器安装在驾驶员触摸方便的地方，它与无线电反应接收电路IV的信号连接是通过无线电完成，它由三极管T4、电感、电阻、电容组成的超高频振荡电路、开关AN1及干电池构成。
车用防困倦安全仪的工作过程主机的单片机电路I的I/O口的P1.2输出检测音响信号，送至音频功放电路III的音频功放集成电路IC6的输入端，经放大后由扬声器SP发出检测音响(如笛声)，驾驶员听到音响后便按一下反应遥测器上的开关按键作为受检测后的反应应答，驾驶员的反应应答由反应遥测器电路VI发出超高频无线电波信号，主机中的无线电反应接收电路IV接收到此信号，经检波放大后送至单片机电路I的信号输入端TXD端，单片机电路I中的单片机IC5按写入的程序发出检测信号与收到反应应答信号之间的时间间隔作为驾驶员反应灵敏度的变量，判断驾驶员的困倦处在睡眠过程的哪个阶段，选择不同的提示语言、警告语言或报警信号，由不同的I/O口即P1.4-P1.7端输出给音频功放电路III，并由音频功率电路III的扬声器SP放出相应言的语言提醒或惊醒驾驶员，与此同时，单片机电路I中的单片机IC5还根据所检测到的驾驶员“反应灵敏度”时间间隔的变量确定下一次发出检测信号的时间间隔。
本发明的优点是因为分为主机和反应遥测器两部分，体积小了，安装方便；只有独立的电源电路V，向单片机电路I、语音存储电路II、音频功放电路III供电，不与车辆电路发生联系，因而不需要改变车辆的线路，电源电路V配有充电电池、充电电路和双比较器集成电路为主构成的电压比较电路，当电压不足时可以利用车辆上的点烟器或车外电源充电；单片机电路I将发出检测信号与收到驾驶员“反应灵敏度”时间间隔作为变量，根据写入单片机IC5内的程序，判断出驾驶员困倦所处的睡眠阶段，根据不同阶段发出不同的提示语言、警告语言或报警信号，并根据所检测到的“反应灵敏度”的信号与所发出的检测信号时间间隔的变量，确定下一次发出检测信号时间间隔，从而将处于困倦中的驾驶员提醒或惊醒，退出睡眠期，继续驾驶或者停车休息，防止因困倦造成的交通事故发生，达到安全驾驶的目的。
图1为车用防困倦安全仪的主机示意图。
图2为车用防困倦安全仪的反应遥测器示意图。
图3为车用防困倦安全仪电路方框图。
图4为车用防困倦安全仪主机中单片机电路I、语音存储电路II、无线电反应接收电路IV的电路原理图。
图5为车用防困倦安全仪主机电源电路V电路原理图。
图6为车用防困倦安全仪主机音频功放电路III电路原理图。
图7为车用防困倦安全仪反应遥测器的无线电反应遥测电路VI原理图。
具体实施方式
车用防困倦安全仪由主机和反应遥测器构成；主机机壳1上安装电源电路V上的电源指示灯LED1、欠压指示灯LED2、充电指示灯LED3及电源开关SW1按钮和单片机电路I、语音存储电路II、音频功放电路III、无线电反应接收电路IV、电源电路V组成；单片机电路I由单片机芯片IC5(89C51)、晶振CR、电阻R1-R4、电容C1-C3组成，晶振CR与C2、C3组成IC5的外部振荡电路，C1、R2组成微分电路，R1、R3、R4皆为隔离电阻，单片机电路I输出端P14-P17与语音存储电路II输入端13相连，单片机电路I输出端P1.2、P1.3与电源电路输入端A相连，单片机芯片IC5按写入的程序实现产生检测信号由输出端I/O口P1.2端经电阻R4输给音频功放电路III、单片机芯片IC5按写入程序将IXD输入端接收的驾驶员反应应答信号，作为驾驶员“反应灵敏度”变量，判断出驾驶员困倦处在哪个睡眠期，从而选择不同的提示语言和警告语言，由输出端I/O口P1.4-P1.7输给语音存储电路的语音芯片IC1-IC4(MSSI121)的触发端13，选择报警信号由输出端I/O口P1.3端经电阻R3输给音频功放电路III的输入端，并根据发出检测信号与收到驾驶员反应应答信号的时间间隔确定下一次发出检测信号的时间间隔，反应应答信号与发出检测信号时间间隔拉长，说明驾驶员“反应灵敏度”降低，所以下一次发出检测信号时间间隔就缩短。
语音存储电路II由四个语音芯片IC1-IC4、电阻R5-R8组成，四个语音芯片IC1-IC4的触发端13与单片机电路I的单片机IC5的输出端P1.4-P1.7连接，四个语音芯片IC1-IC4输出端分别经R5-R8连至音频功放电路III的输入端A，+5V电源分别接至语音芯片IC1-IC4的1点，语音芯片IC1-IC4的14点接地。这四个语音芯片IC1-IC4所写入的语言分别是
语音芯片IC1“我是您的朋友，来伴您开车，祝您一路平安，万事如意”--这是驾驶员精神正常时对驾驶员的祝福。
语音芯片IC2“喂！请聚精会神开车，一人安全、全家幸福，切记！切记！”--这是驾驶员可能刚进入“半清醒期”，这是驾驶员反应略显迟钝时对驾驶员忠告，或是由“睡眠初期”经提醒警告恢复到“半清醒期”后，再次提醒。
语音芯片IC3“您是否走神了？请集中注意力、注意安全行车！”--驾驶员明显进入了“半清醒期”的后期，反应迟钝或“走神了”，提醒驾驶员的语言也加大了力度；或是由“睡眠初期”经报警警告恢复到“半清醒期”后，有力度的提醒。
语音芯片IC4“您太困倦了，必须停车休息，否则有危险！有危险！-驾驶员反应迟钝已进入了“睡眠初期”；或是当驾驶员在较深的“睡眠初期”被警告声惊醒后，对驾驶员的再次语言警告。根据警告，驾驶员应该对自己的精力作出判断，是、否继续开车。
音频功放电路III由音频功放集成电路IC6(TDA2030A)、扬声器SP、电阻R9-R12、电容C4、C5组成，电阻R9、R10串联决定IC6的1端的工作点，电阻R11、R12串联决定IC6的2端工作点，C4、C5皆为直流隔离电容。集成电路IC6输入点1经电容C4与语音存储电路II的输出点A相连，IC6将经过电容C4输入的提示语言、警告语言和报警信号放大后经电容C5由扬声器SP发出音响。
无线电反应接收电路IV由三极管T1、集成电路IC7(LM358)，电阻R13-R22、电容C6-C15，电感L1-L3组成。三极管T1、电感L1-L3、电容C6-C11、电阻R21、R22组成超再生检波电路，其余元器件组成低频饱和放大电路，无线电反应接收电路IV输出端与单片机电路I输入端TXD相连，经谐振电路的电感线圈L3收到反应遥测器电路VI发出的“反应灵敏度”信号，经再生检波、饱和放大输出经单片机电路I的电阻R1进入输入口TXD端。
电源电路V由可充电电池、双比较器集成电路IC9、稳压器IC8、发光二极管LED1-LED3、电阻R23-R33、二极管D3、稳压管DZ1、DZ2及电源开关SW1组成。双比较器集成电路IC9的IC9A与稳压管DZ2、发光二极管LED2、电阻R28-R31组成的一个典型电压比较电路用来监测可充电电池B2的电压，B2的正极端通过电源开关SW1的2刀接到R28、R29的一端，当电压不足时，LED2亮，双比较器集成电路IC9的IC9B与稳压管DZ1、三极管T2、T3、二极闪光管LED3、电阻R23-R27组成充电电路，在电池电压不足时利用外接12V电源给电池充电，可以利用车辆点烟器充电，充电时LED3亮，充足时LED3暗，电源EB与音频功放电路III上的EB相连，+5V电源与单片机电路I、语音存储电路II、无线电反应接收电路IV上的5V接头相连。
无线电反应遥测器由反应遥测器电路VI和机壳构成，机壳上安装工作指示灯及应答按钮，反应遥测器电路VI由三极管T4、电感L4、L5、电阻R34、R35、电容C24-C26、发光二极管LED4反应按钮AN1及12V电源组成，三极管T4、电感L4、L5，电阻R34、R35、电容C24-C26组成超高频振荡电路，按动AN1，电感L5发出无线电波，同时LED4灯亮，表示有信号发出，无线电反应遥测电路VI与无线电反应接收电路IV通过无线电信号联系。
权利要求1.车用防困倦安全仪，包括单片机电路(I)、语音存储电路(II)，其特征在于还包括无线电反应接收电路(IV)、音频功放电路(III)、电源电路(V)，由单片机电路(I)、语音存储电路(II)、音频功放电路(III)、无线电反应接收电路(IV)、电源电路(V)构成主机及无线电反应遥测器即反应遥测电路(VI)；无线电反应接收电路(IV)的输出端连接至单片机电路(I)的信号输入端；语音存储电路(II)的多个语音存储器的触发端分别连至单片机电路(I)的I/O口，多个语音信号输出端及单片机电路(I)的输出检测信号与输出报警信号的两个输出端连接至音频功放电路(III)的输入端；电源电路(V)的电源EB端连接至音频功放电路(III)的EB端，+5V端分别接至单片机电路(I)、语音存储电路(II)、无线电反应接收电路(IV)的+5V端；无线电反应遥测电路(VI)与无线电反应接收电路(IV)的信号连接是通过无线电完成。
专利摘要车用防困倦安全器，由主机和反应遥测器构成，主机包括单片机电路I、语音存储电路II、音频功放电路III、无线电反应接收电路IV、电源电路V；是安装在机动车辆上，用来提醒或惊醒处于困倦进入睡眠期的驾驶员，恢复到精神正常状态开车，从而防止因困倦驾车而发生的交通事故。车用防困倦安全仪是由单片机电路I产生检测信号由音频功放电路III放大送出，驾驶员听到检测信号音响后，按动无线电反应遥测器上的按钮，由遥测器发出反应应答信号，主机上的无线电反应接收电路IV收到反应应答信号输给单片机电路，单片机电路根据发出检测信号与反应应答信号的时间间隔，确定选择不同的提示语言、警告语言或报警信号经过语音存储电路II输给音频功放电路输出音响，并根据发出检测信号与反应应答信号时间间隔的变量确定下一次发出检测信号的时间间隔。体积小安装方便，不与车辆电路发生联系，不须要改动车辆线路。
文档编号B60K28/02GK2540321SQ0221177
公开日2003年3月19日 申请日期2002年5月16日 优先权日2002年5月16日
发明者李新 申请人:李新