生物測定式汽車方向盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車輛的方向盤，特別地，涉及一種能夠測量駕駛員生物信號的生物測定式汽車方向盤。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，消費水平的提升，汽車作為主要的代步工具已經(jīng)進入了越來越多的家庭，為大家提供生活上的便利。然而，在汽車行業(yè)飛速發(fā)展的今天，車禍也成為了一把時常威脅著人們生命安全的利刃。就像我們所了解的，駕駛員狀態(tài)不佳就是引起車禍的一個必須直面的原因。酒駕，疲勞駕駛，以及駕駛過程中突發(fā)疾病都將釀成大禍。
[0003]就汽車方向盤而言，作為汽車內(nèi)部極為重要的一個部分，駕駛員在駕駛車輛時基本連續(xù)不斷地用手操作方向盤。現(xiàn)有技術(shù)的方向盤大多功能單一，不能利用方向盤獲取駕駛員手部的生物信號而避免因駕駛員狀態(tài)不佳而發(fā)生意外。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)汽車方向盤功能單一、不能獲取駕駛員手部生物信號的技術(shù)問題，本發(fā)明提供生物測定式汽車方向盤。
[0005]一種生物測定式汽車方向盤，包括方向盤本體、心率采集模塊和上位機，所述心率采集模塊包括相互電連接的脈搏血氧傳感器、模擬前端芯片和單片機，所述脈搏血氧傳感器安裝于所述方向盤本體以通過駕駛員手部接觸采集其生理狀態(tài)參數(shù)，所述模擬前端芯片和所述單片機對所述生理狀態(tài)參數(shù)進行分析和處理得出可視圖形，所述上位機電連接所述心率采集模塊以接收并顯示所述可視圖形。
[0006]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述心率采集模塊還包括USB接口、波形顯示器和數(shù)據(jù)傳輸端口。
[0007]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述模擬前端芯片為AFE4400模擬前端芯片、所述單片機為MSP430F149單片機。
[0008]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述波形顯示器為OLED波形顯示器，所述數(shù)據(jù)傳輸端口為USB-RS232數(shù)據(jù)傳輸端口。
[0009]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述方向盤本體包括設(shè)于其兩相對側(cè)的信號采集區(qū)，所述脈搏血氧傳感器設(shè)于所述信號采集區(qū)。
[0010]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述心率采集模塊還包括藍牙模塊，將所述生理狀態(tài)參數(shù)和可視圖形同步顯示于所述上位機。
[0011]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述上位機可以是車載體系、手機和平板電腦中的任意一種。
[0012]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述信號采集區(qū)的數(shù)量包括四個。
[0013]在本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的一種較佳實施例中，所述脈搏血氧傳感器包括脈沖反射式脈搏探頭。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的所述生物測定式汽車方向盤優(yōu)點在于:
所述生物測定式汽車方向盤借助AFE4400模擬前端芯片和所述脈搏血氧傳感器，可通過手部與所述方向盤本體的接觸獲取駕駛員的脈搏率、呼吸率和心率，繼而識別駕駛員的生理狀態(tài)，通過算法評估駕駛風(fēng)險(如酒駕、疲勞駕駛、突發(fā)性疾病)，并作出有利于駕駛員的汽車行駛狀態(tài)變化需求信號，設(shè)計簡單，成本低。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示生物測定式汽車方向盤的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0017]請同時參閱圖1及圖2，其中圖1是本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1所示生物測定式汽車方向盤的工作原理圖。
[0018]生物測定式汽車方向盤I包括方向盤本體11、心率采集模塊和上位機13。
[0019]方向盤本體11包括設(shè)于其兩相對側(cè)的四個信號采集區(qū)111。
[0020]心率采集模塊包括相互電連接的脈搏血氧傳感器121、模擬前端芯片123、單片機125、USB接口(圖未示)、波形顯示器(圖未示)和數(shù)據(jù)傳輸端口(圖未示)、藍牙模塊(圖未示)。
[0021]【具體實施方式】中，模擬前端芯片123選用AFE4400模擬前端芯片。AFE4400模擬前端芯片是一款針對脈沖血氧儀應(yīng)用的完全集成模擬前端(AFE)，具有靈活的脈沖排序和定時控制。在芯片內(nèi)部包含一個擁有集成模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的低噪聲接收器通道、一個LED發(fā)射控制部件和一個針對傳感器和LED故障檢測的診斷功能部件，可通過反射式或者投射式傳感器來實現(xiàn)脈搏的測量。因此，脈搏血氧傳感器121選用脈沖反射式脈搏探頭。
[0022]脈搏血氧傳感器121設(shè)于信號采集區(qū)111，用于手機左右手的脈搏信號，其測量原理是:脈沖反射式脈搏探頭包括光反射器，光反射器把紅外光和紅光的LED和光電晶體管集成在一個封裝內(nèi)，由于在外周組織中密布著的血管里流動的血液對于光線有一定的吸收能力，而外周組織的光吸收/反射特性會隨著其中血液量所產(chǎn)生的細微變化而發(fā)生變化，經(jīng)過測量反射光的吸收光譜就能夠達到測量的目的。這類特性也隨著心臟有規(guī)律地跳動而變化。脈沖反射式脈搏探頭不單能夠精確測得血管內(nèi)容積變化，而且在實踐操作中只需將脈搏血氧傳感器121接觸身體任何部位，當接觸部位的血流量和血氧濃度隨心臟跳動而變化時，脈沖反射式脈搏探頭便接收到隨心臟周期性地收縮和舒張的動脈搏動光脈沖信號，從而采集到心臟搏動信號。
[0023]單片機125選用MSP430F149單片機。MSP430單片機是一種16位超低功耗的混合信號處理器。它將很多模擬電路外設(shè)和常用數(shù)字模塊集成在芯片里。通常情況下，對于普通實際應(yīng)用單芯片即可完全滿足要求，如此一來不但使外圍控制電路的復(fù)雜性降低了，更節(jié)省了 PCB空間，同時也降低了設(shè)計成本，提高了系統(tǒng)的可靠性。MSP430單片機還具有強大的處理能力，單周期指令周期，并且自帶硬件乘法器。另外，它還具有高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊，同時還擁有集成開發(fā)環(huán)境方便、高效等優(yōu)點。MSP430F149單片機的主要功能部件包括CPU、存儲器和外圍模塊。MSP430系列單片機的CPU結(jié)構(gòu)是根據(jù)精簡指令集和高透明的主張而設(shè)計的，和通用的微處理器基本無異，并選用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，提高指令實行速度和效率的同時，也加強了 MSP430單片機的實時處理能力。其外圍模塊通過地址總線(MAB)、數(shù)據(jù)總線(MDB)、中止服務(wù)及請求與CPU連接。
[0024]波形顯示器選用OLED波形顯示器，數(shù)據(jù)傳輸端口選用USB-RS232數(shù)據(jù)傳輸端口。脈搏血氧傳感器121選用脈沖反射式脈搏探頭。
[0025]本發(fā)明提供的的生物測定式汽車方向盤1，使用了脈搏測量技術(shù)所應(yīng)用的光學(xué)體積描記法(PPG)，利用帶有脈沖反射式脈搏探頭的脈搏血氧傳感器121來進行駕駛員血氧濃度的采集，經(jīng)過AFE4400模擬前端芯片123進行信號處理、濾波、放大以及模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的脈搏數(shù)字信號，并將信號送至MSP430單片機125進行分析和處理計算，從而可轉(zhuǎn)化成心率、呼吸率和血氧濃度等其他參數(shù)用于生理特征評判，再通過USB接口、數(shù)據(jù)傳輸端口和/或藍牙模塊將波形圖像傳輸至上位機13進行波形顯示，從而進一步能提供危險預(yù)判和預(yù)警、報警和提醒等輔助安全駕駛功能。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤I的優(yōu)點在于:
生物測定式汽車方向盤I借助AFE4400模擬前端芯片123和脈搏血氧傳感器121，可通過手部與方向盤本體11的接觸獲取駕駛員的脈搏信號變化，并可以轉(zhuǎn)化成呼吸率和心率，繼而識別駕駛員的生理狀態(tài)，通過算法評估駕駛風(fēng)險(如酒駕、疲勞駕駛、突發(fā)性疾病)，并作出有利于駕駛員的汽車行駛狀態(tài)變化需求信號。此種設(shè)計實現(xiàn)了接觸測量，避免了駕駛員使用傳統(tǒng)式心率指夾式測量所帶來的不便，簡單，且成本低廉。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種生物測定式汽車方向盤，其特征在于，包括方向盤本體、心率采集模塊和上位機，所述心率采集模塊包括相互電連接的脈搏血氧傳感器、模擬前端芯片和單片機，所述脈搏血氧傳感器安裝于所述方向盤本體以通過駕駛員手部接觸采集其生理狀態(tài)參數(shù)，所述模擬前端芯片和所述單片機對所述生理狀態(tài)參數(shù)進行分析和處理得出可視圖形，所述上位機電連接所述心率采集模塊以接收并顯示所述可視圖形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述心率采集模塊還包括USB接口、波形顯示器和數(shù)據(jù)傳輸端口。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述模擬前端芯片為AFE4400模擬前端芯片、所述單片機為MSP430F149單片機。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述波形顯示器為OLED波形顯示器，所述數(shù)據(jù)傳輸端口為USB-RS232數(shù)據(jù)傳輸端口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述方向盤本體包括設(shè)于其兩相對側(cè)的信號采集區(qū)，所述脈搏血氧傳感器設(shè)于所述信號采集區(qū)。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述心率采集模塊還包括藍牙模塊，將所述生理狀態(tài)參數(shù)和可視圖形同步顯示于所述上位機。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述上位機可以是車載體系、手機和平板電腦中的任意一種。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述信號采集區(qū)的數(shù)量包括四個。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的生物測定式汽車方向盤，其特征在于，所述脈搏血氧傳感器包括脈沖反射式脈搏探頭。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種生物測定式汽車方向盤。所述生物測定式汽車方向盤包括方向盤本體、心率采集模塊和PC上位機，所述心率采集模塊安裝于所述方向盤本體以采集駕駛員生理駕駛特征，所述PC上位機電連接所述心率采集模塊以接收其數(shù)據(jù)并進行波形顯示。本發(fā)明提供的生物測定式汽車方向盤利用安裝于車輛方向盤上的脈搏血氧傳感器、模擬前端芯片和單片機來實時監(jiān)控駕駛員的生理主要狀態(tài)信息，從而提前進行危險預(yù)判、預(yù)警、報警和提醒等輔助安全駕駛功能，減少事故發(fā)生率。
【IPC分類】B62D1/04, A61B5/0205
【公開號】CN104943727
【申請?zhí)枴緾N201510420808
【發(fā)明人】孫鵬飛, 郭大軍, 羅玥, 柯金鈴
【申請人】廈門理工學(xué)院
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年7月17日