一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置以及限制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及限制装置，具体说的是一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置以及限制方法。
【背景技术】
[0002]目前防止醉驾的诸多方法主要有三种，其一是通过在驾驶室安装酒精测试仪，测试驾驶员呼出气体的酒精含量，判断驾驶员是否饮酒。其二是通过摄像装置取得驾驶员面部信息，进行图像处理后判断驾驶员是否饮酒或是否疲劳驾驶。其三是让驾驶人员佩戴心率表，通过测量驾驶员的心率，判断驾驶员是否饮酒或是否疲劳驾驶。如果发现酒驾或疲劳驾驶，则进行善意的提醒或禁止车辆启动。
【发明内容】
[0003]本发明为解决上述技术问题提供一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置以及限制方法，基于正常人心率在60-100次/分，且饮酒后心率上升，疲劳驾驶时属于心理疲劳，此时心率下降这个前提，在方向盘上手指或手掌触碰部分(如3点和9点的位置)分布数个绿色LED的发光模块和光电晶体管受光模块，利用血液中的血红蛋白容易吸收绿色波长的光的特性，用LED照射手指或手掌，利用其反射光的变化来测量心率的周期从而达到测量心率的目的，每隔一定时间间隔对驾驶员进行一次心率测量。当所测心率大于100次/分或小于60次/分时，对驾驶员进行善意提醒，并自动锁死车辆，禁止发动机启动。
[0004]为实现上述技术目的所采用的技术方案是:一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置，包括驱动电路，绿色LED发光模块、光电晶体管受光模块、低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器、单片机、发动机控制电路、心率显示器，驱动电路对绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块进行驱动，并对绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块供电，绿色LED发光模块与光电晶体管受光模块相临设置在方向盘上，光电晶体管受光模块依次与低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器以及单片机连接，单片机的输出端分别连接发动机控制电路和心率显示器。
[0005]一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置的限制方法:
步骤一、当驾驶员进入车内并开启车内电源之后，驱动电路为绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块设置一个合适的直流工作点，并提供驱动电流；
步骤二、手指或手掌触碰在方向盘上分布的数个绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块，用绿色LED发光模块照射手指或手掌，光电晶体管受光模块接收手指或手掌上反射回来的反射光，光电晶体管受光模块将收集的反射光转化为反射光信号，反射光信号通过低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器进入单片机，单片机根据反射光信号的变化来测量心率，每隔一定时间间隔对驾驶员进行一次心率测量，当所测心率大于100次/分或小于60次/分时，单片机通过发动机控制电路自动锁死车辆，禁止发动机启动，并通过心率显示器显示心率信息。
[0006]所述的心率显示器启动超出4小时后，将发出提示驾驶员休息的警报。
[0007]本发明有益效果是:1、通过在方向盘上安装LED的发光模块和光电晶体管受光模块测量心率，可以排除车内其他乘员因素的影响，例如车内其它乘员饮酒对酒精测试仪的影响，其它乘员代替驾驶员佩戴心率表逃避检测等；2、由反射光测量心率，抗干扰性强，可以减小车内环境因素的影响；3、测量时间短，只需很短时间即可测量出心率；4、每隔20分钟，用语音提示驾驶员将手放在绿色LED的发光模块和光电晶体管受光模块上进行心率测量，实现动态监测；5、当驾驶员开车时间超出4个小时后，无论心率测量结果如何，都提醒驾驶员进行休息；6、通过测量心率，不但可以判断是否酒驾或疲劳驾驶，还可以预知潜在的疾病，此时驾驶员不再适合驾驶车辆，提醒驾驶员到医院检查并锁死发动机禁止启动。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的电路结构图；
图2为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0009]一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置的限制方法是在方向盘上9点和3点位置手指或手掌等触碰的部分，配置使用绿色LED的发光模块和使用光电晶体管等的受光模块，利用血液中的血红蛋白容易吸收绿色等特定波长的光的特性，用绿色LED照射手指，由于心脏跳动时血液中血红蛋白含量增加，绿色光被吸收，其反射光光中绿色光减弱，晶体管受光模块感受到反射光的变化，产生峰值为负的脉冲信号，该脉冲信号经低通滤波器、阻抗变换电路、反相放大器、积分电路和迟滞比较器，产生幅值为正的矩形脉冲信号，有单片机的定时器功能测出心脏相邻两次跳动的时间间隔，从而检测出心率。
[0010]当驾驶员进入车内并开启车内电源之后，驱动电路为绿色LED的发光模块和光电晶体管受光模块设置一个合适的直流工作点，提供合适的驱动电流。由于正常情况下，人的心率范围为60-100次/分，也就是说心率频率范围约为1-1.67赫兹，因此采用一个截止频率为5赫兹的通带内最平坦低通滤波器将工频50赫兹及其它干扰信号滤除。阻抗变换电路将信号放大器的输入阻抗进行变换，使之与晶体管受光模块的阻抗相匹配，这样就可以满足设计通带内最平坦低通滤波器的要求。放大器为集成运算反相放大器，对所接收到的反射光信号进行放大。由于心脏每跳动一次，伴随有主震动峰和副振动峰，反射光也将随之变化，为了消除副振动峰对反射光产生的影响，在整形电路之前设计一个积分电路，并用较大的时间常数抑制较小的振动副峰对反射光的影响，之后，通过迟滞比较器得到峰值为正的矩形脉冲信号。利用单片机的定时功能测定相邻两个脉冲之间的时间间隔，即心率的周期T，利用f=l/T,求出心率的频率，每分钟的心率为60*f。这样在很短的时间内，通过测量心脏两次跳动的时间间隔，即可测量出心率。如果心率正常，单片机同时向发动机控制电路、心率显不电路和提不音电路发出?目号，心率显不电路显不心率值，提不音电路提不心率正常，可以启动发动机，发动机控制电路则允许点火信号通过该电路，启动发动机。反之，如果测量心率不正常，心率显示电路显示心率值，提示音电路提示心率不正常，不能启动发动机，发动机控制电路则不允许点火信号通过该电路，锁死发动机。同时，提示音电路提醒驾驶员，如果不是疲劳驾驶或酒后驾驶，建议驾驶员进行健康检查，排除疾病隐患。
[0011]在车辆行驶过程中，为保证对驾驶员的心率进行动态监控，每隔20分钟单片机发出一个提醒信号到语音提示电路，提醒驾驶员将手放在发光模块和光电晶体管受光模块上进行一次心率测量。若测量心率正常，在进行心率显示的同时，语音提示驾驶员可以正常驾驶，发动机控制电路允许发动机正常运转；若测量心率不正常，在进行心率显示的同时，语音提示驾驶员心率不正常，20分钟后发动机控制电路将关闭发动机，驾驶员必须进行休息，这个20分钟的时间是为了让驾驶员找个合适的地方休息。若单片机发出的提醒信号到语音提示电路后，在5分钟内没有检测到心率信号，则由单片机再向语音提示电路发出另一个语音提醒信号，提醒驾驶员20分钟后发动机控制电路将关闭发动机，驾驶员必须进行休息，这个20分钟的时间同样是为了让驾驶员找个合适的地方休息。
【主权项】
1.一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置，其特征在于:包括驱动电路，绿色LED发光模块、光电晶体管受光模块、低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器、单片机、发动机控制电路、心率显示器，驱动电路对绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块进行驱动，并对绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块供电，绿色LED发光模块与光电晶体管受光模块相临设置在方向盘上，光电晶体管受光模块依次与低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器以及单片机连接，单片机的输出端分别连接发动机控制电路和心率显示器。
2.如权利要求1所述的一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置的限制方法: 步骤一、当驾驶员进入车内并开启车内电源之后，驱动电路为绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块设置一个合适的直流工作点，并提供驱动电流； 步骤二、手指或手掌触碰在方向盘上分布的数个绿色LED发光模块和光电晶体管受光模块，用绿色LED发光模块照射手指或手掌，光电晶体管受光模块接收手指或手掌上反射回来的反射光，光电晶体管受光模块将收集的反射光转化为反射光信号，反射光信号通过低通滤波器、阻抗变换电路、信号放大器、积分电路、迟滞比较器进入单片机，单片机根据反射光信号的变化来测量心率，每隔一定时间间隔对驾驶员进行一次心率测量，当所测心率大于100次/分或小于60次/分时，单片机通过发动机控制电路自动锁死车辆，禁止发动机启动，并通过心率显示器显示心率信息。
3.如权利要求2所述的一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置的限制方法:所述的心率显示器启动超出4小时后，将发出提示驾驶员休息的警报。
【专利摘要】一种防止醉驾或疲劳驾驶的限制装置以及限制方法，基于正常人心率在60-100次/分，且饮酒后心率上升，疲劳驾驶时属于心理疲劳，此时心率下降这个前提，在方向盘上手指或手掌触碰部分（如3点和9点的位置）分布数个绿色LED的发光模块和光电晶体管受光模块，利用血液中的血红蛋白容易吸收绿色波长的光的特性，用LED照射手指或手掌，利用其反射光的变化来测量心率的周期从而达到测量心率的目的，每隔一定时间间隔对驾驶员进行一次心率测量。当所测心率大于100次/分或小于60次/分时，对驾驶员进行善意提醒，并自动锁死车辆，禁止发动机启动。
【IPC分类】B60K28-06, A61B5-024, A61B5-18
【公开号】CN104875617
【申请号】CN201510173450
【发明人】陈建华, 李瑛 , 李佩佩, 谢萍, 王婓
【申请人】河南科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月13日