汽車駕駛員選擇反應檢測儀的製作方法
2023-06-25 05:21:26
專利名稱：汽車駕駛員選擇反應檢測儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於汽車駕駛員職業素質檢測設備技術領域，具體涉及到汽車駕駛員選擇反應檢測儀。
背景技術：
據近期統計，目前我國道路交通事故年死亡人數已達11萬人，給國家和人民的生命財產造成重大經濟損失，交通事故的主要原因是駕駛員心理生理素質的缺陷所致，選擇反應是檢驗駕駛素質的重要指標之一。
選擇反應檢測儀是檢測汽車駕駛員在複雜的交通環境中反應的快慢和反應的正確性關鍵設備。因為駕駛員反應時間的長短、反應時間的穩定性及錯誤反應的多少等特性與交通事故的發生有密切的關係。
目前，國內有人曾根據日本50年代的產品，仿製了同類設備，其結構沿用分體式，檢測信號顯示與控制單元分成兩部分；控制單元採用簡單計時，存在對各次檢測結果無保存，對錯誤反應不處理，完全由儀器操作人員手工記錄結果。因此，對被試者檢測易受儀器操作人員的影響，這種檢測設備存在檢測數據可靠性差、設備功能單一、又無與上位計算機的通訊接口，使用不方便等缺點。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在於克服上述檢測儀器的缺點，提供一種結構簡單、使用效果好、檢測精度高、反應時間準確、檢測數據可靠的汽車駕駛員選擇反應檢測儀。
解決上述技術問題所採用的技術方案是它包括輸入信號的鍵輸入電路。對整機進行控制的單片計算機，輸入端接鍵輸入電路。數據顯示電路，輸入端接單片計算機。串行通信接口電路，該電路與單片計算機相連接。指示驅動電路，輸入端接單片計算機。光電隔離電路，輸入端接指示驅動電路。功率放大電路，輸入端接光電隔離電路。信號顯示電路，輸入端接功率放大電路。
本實用新型的鍵輸入電路包括兩個解碼電路、開關K1～開關K9，一個解碼電路的輸入端接開關K1～開關K5的一端、輸出端接單片計算機，另一個解碼電路的輸入端接開關K6～開關K9的一端、輸出端接單片計算機。
本實用新型的一個解碼電路包括集成電路U1、R2、排阻R1，集成電路U1的11腳接開關K1的一端並通過R2接5v電源正極、12腳接開關K2的一端和排組R1的2腳、13腳接開關K3的一端和排組R1的3腳、1腳接開關K4的一端和排組R1的4腳、2腳接開關K5的一端和排組R1的5腳、3腳～5腳和10腳分別接排組R1的6腳～9腳，集成電路U1的9腳、7腳、6腳以及14腳接單片計算機，排組R1的1腳接5v電源正極，開關K1～開關K5的另一端接地。本實用新型的另一個解碼電路包括集成電路U2、R11、排阻R10，集成電路U2的11腳～13腳分別接開關K6～開關K8的一端和排組R10的2腳～4腳、1腳～5腳接排組R10的5腳～9腳、10腳通過R11接5v電源正極，集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳接單片計算機，排組R10的1腳接5v電源正極，開關K6～開關K9的另一端接地。
本實用新型與現有的檢測儀器相比，採用了單片計算機，一箱設計，能準確檢測駕駛員對複雜情況的反應時間，檢測精度為0.01秒，而且能記錄反應錯誤的次數。採用了標準串行通信接口電路，實現了上位計算機進行數字智能控制檢測，克服了心理生理檢測中的人因幹擾，提高了檢測數據的可靠性，且實現了數據的安全傳輸。左手、右手和右腳控制的三個反應開關，採用常閉式開關，被試者進入準備狀態時按下開關。被試者對檢測信號應答時，只需手或腳稍抬即可，迫使被試者處於正確的準備反應狀態，提高了檢測反應時間的準確性。它具有設計合理、結構簡單、反應時間準確、功能齊全、使用方便、檢測數據可靠等優點，可用於職業駕駛員招聘、上崗檢測及在職輪訓檢測。
圖1是本實用新型的電氣原理方框圖。
圖2是本實用新型主控電路一個實施例的電子線路原理圖。
圖3是本實用新型光電隔離信號驅動電路一個實施例的電子線路原理圖。
圖4是本實用新型數據顯示電路一個實施例的電子線路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限於這些圖1是本實用新型的電氣原理方框圖，參見圖1。在圖1中，本實用新型是由鍵輸入電路、單片計算機、串行通信接口電路、數據顯示電路、指示驅動電路、光電隔離電路、功率放大電路、信號顯示電路連接構成。鍵輸入電路的輸出端接單片計算機，單片計算機與串行通信接口電路相連接，單片計算機的輸出端接數據顯示電路和指示驅動電路，指示驅動電路的輸出端接光電隔離電路，光電隔離電路的輸出端接功率放大電路，功率放大電路的輸出端接信號顯示電路。
在圖2中，本實施例的鍵輸入電路由集成電路U1、集成電路U2、R2、R11、排組R1、排組R10、開關K1～開關K9連接構成，其中集成電路U1、R2、排組R1連接成一個解碼電路，集成電路U2、R11、排組R10連接成另一個解碼電路，集成電路U1和集成電路U2的型號是74LS147，開關K1、開關K2、開關K3分別為單次檢測的紅色信號、黃色信號、蘭色信號的設定鍵，開關K6、開關K8、開關K9分別為駕駛員對紅色信號、黃色信號、蘭色信號的反應開關，開關K5為工作方式設定鍵，開關K4為檢測確認鍵，開關RES為復位鍵。集成電路U1的11腳接開關K1的一端並通過R2接5v電源正極、12腳接開關K2的一端和排組R1的2腳、13腳接開關K3的一端和排組R1的3腳、1腳接開關K4的一端和排組R1的4腳、2腳接開關K5的一端和排組R1的5腳、3～5腳和10腳分別接排組R1的6腳～9腳，集成電路U1的9腳、7腳、6腳以及14腳接單片計算機，排組R1的1腳接5v電源正極。集成電路U2的11腳～13腳分別接開關K6～開關K8的一端和排組R10的2腳～4腳、1腳～5腳接排組R10的5腳～9腳、10腳通過R11接5v電源正極，集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳接單片計算機，排組R10的1腳接5v電源正極。開關K1～開關K9的另一端接地。
本實施例的單片計算機由集成電路U3、集成電路U4、集成電路U8A～集成電路U8D、R12～R14、R22、R23、C1～C5、C9、E1、E2、E4、E5、振蕩器Y1、開關RES連接構成，集成電路U3的型號是89C51，集成電路U4的型號是8155，集成電路U8A～集成電路U8D的型號是74LS04。集成電路U3的1腳～4腳分別接集成電路U1的9腳、7腳、6腳、14腳，集成電路U3的5腳～8腳分別接集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳，集成電路U3的10腳和11腳接串行通信接口電路、13腳接集成電路U8B的4腳、12腳接集成電路U8A的2腳、31腳接5v電源正極，集成電路U3的9腳接R12、R13、E4、開關RES連接的復位電路，集成電路U3的18腳和19腳接C3、C4、振蕩器Y1連接的振蕩電路，集成電路U3的39腳～32腳接集成電路U4的12腳～19腳、21腳接集成電路U4的8腳、22腳接集成電路U4的7腳、17腳接集成電路U4的9腳、16腳接集成電路U4的10腳、30腳接集成電路U4的11腳、14腳接集成電路U8C的6腳。集成電路U8A的1腳和C5的一端接地，C5的另一端通過R22接地，集成電路U8B的3腳和C9的一端接地，C9的另一端通過R23接地。集成電路U4的21腳～28腳和37腳～39腳接指示驅動電路、1腳和2腳以及5腳接指示驅動電路、29～36腳接數據顯示電路、3腳接集成電路U8D的8腳、4腳接E5的一端並通過R14接地，E5的另一端接5v電源正極。
本實施例的指示驅動電路由集成電路U5、集成電路U6、發光二極體D1～發光二極體D12、R4～R9、R16～R21、排組R3、排組R15連接構成，集成電路U5和接集成電路U6的型號是ULN2803。集成電路U5的1腳～8腳分別接集成電路U4的21腳～28腳、11腳～18腳分別接發光二極體D8～發光二極體D1的負極和排組R3的2腳～9腳，集成電路U6的IN1～IN6口接集成電路U4的PC0～PC5口、18腳和17腳分別接發光二極體D9的負極和發光二極體D10的負極以及排組R15的9腳和8腳、16腳～13腳分別接排組R15的7腳～4腳並接光電隔離電路、12腳和11腳分別接發光二極體D11的負極和發光二極體D12的負極以及排組R15的3腳和2腳，發光二極體D 1～發光二極體D6的正極分別通過R4～R9接5v電源正極，發光二極體D7～發光二極體D12的正極分別通過R16～R21接5v電源正極，排組R3的1腳和排組R15的1腳接5v電源正極。
本實施例的串行通信接口電路由集成電路U7、E3、E6～E9、插座J3連接構成，集成電路U7的型號是MAX232。集成電路U7的11腳和12腳分別接集成電路U3的11腳和10腳、13腳和14腳分別接插座J3的1腳和2腳並通過插座J3與外接計算機連接。集成電路U3與集成電路U7及外圍器件構成標準RS232串行通信接口電路，接受上位計算機控制。
在圖3中，本實施例的光電隔離電路由集成電路U13～集成電路U16、R24～R29、R72、R73連接構成，集成電路U13～集成電路U16的型號是4N25。集成電路U13～集成電路U15的2腳分別通過R24～R26接集成電路U6的16腳～14腳、1腳分別接5v電源正極、5腳分別通過R27～R29接24v電源正極、4腳接功率放大電路，集成電路U16的2腳通過R72接集成電路U6的13腳、1腳接5v電源正極、5腳通過R73接24v電源正極、4腳接功率放大電路。
本實施例的功率放大電路由三極體N1～三極體N4、R30～R37、R74～R77、C6～C8、C10連接構成。三極體N1、R30、R31、R35、C6連接成開關電路，三極體N2、R32、R33、R36、C7連接成開關電路，三極體N3、R34、R37、R74、C8連接成開關電路，三極體N4、R75～R77、C10連接成開關電路，三極體N1的基極通過R30接集成電路U13的4腳、發射極通過R35接信號顯示電路，三極體N2的基極通過R32接集成電路U14的4腳、發射極通過R36接信號顯示電路，三極體N3的基極通過R34接集成電路U15的4腳、發射極通過R37接信號顯示電路，三極體N4的基極通過R75接集成電路U16的4腳、發射極通過R77接信號顯示電路。
本實施例的信號顯示電路由蜂鳴器BELL、紅色信號燈DS1、黃色信號燈DS2、蘭色信號燈DS3、二極體D13～二極體D16、R38～R40、R78連接構成。蜂鳴器BELL的一端通過R35接三極體N1的發射極並通過R38接二極體D14的正極，紅色信號燈DS1的一端通過R36接三極體N2的發射極並通過R39接二極體D13的正極，黃色信號燈DS2的一端通過R37接三極體N3的發射極並通過R40接二極體D15的正極，蘭色信號燈DS3的一端通過R77接三極體N4的發射極並通過R78接二極體D16的正極，蜂鳴器BELL的另一端和二極體D13～二極體D16的負極接24v電源正極。
在圖4中，本實施例的數據顯示電路由集成電路U9～集成電路U12、數碼管DS1～數碼管DS4、R41～R71連接構成，集成電路U9～集成電路U12的型號是CD4511，數碼管DS1～數碼管DS4的型號是GSS-0801。集成電路U9的5腳接集成電路U4的33腳、集成電路U10的5腳接集成電路U4的34腳、集成電路U11的5腳接集成電路U4的35腳、集成電路U12的5腳接集成電路U4的36腳，集成電路U9～集成電路U12的6腳接集成電路U4的32腳、2腳接集成電路U4的31腳、1腳接集成電路U4的30腳、7腳接集成電路U4的29腳，集成電路U9的9腳～15腳分別通過R41～R47接數碼管DS1的4腳、10腳、12腳、14腳、1腳、13腳、2腳，集成電路U10的9腳～15腳分別通過R49～R55接數碼管DS2的4腳、10腳、12腳、14腳、1腳、13腳、2腳，集成電路U11的9腳～15腳分別通過R57～R63接數碼管DS3的4腳、10腳、12腳、14腳、1腳、13腳、2腳，集成電路U12的9腳～15腳分別通過R65～R71接數碼管DS4的4腳、10腳、12腳、14腳、1腳、13腳、2腳。
本實用新型的工作原理如下按開關K5完成單次、連續、練習和讀數四種工作方式的切換，由發光二極體D5、發光二極體D6、發光二極體D7、發光二極體D8發光依次指示。開關K4完成檢測開始或檢測信號確認，由集成電路U3進行計時檢測。單次檢測時，產生一種信號，對駕駛員進行一次檢測。練習檢測時，分別產生8次信號，進行8次檢測。連續檢測時，隨機地分別產生16次信號，進行16次檢測。讀數時，按開關K4，由數據顯示電路依次顯示出檢測數據。通過開關K6、開關K8、開關K9檢測駕駛員反應時間和反應錯誤次數及類型。
儀器工作時，在單片計算機控制下產生紅色信號、黃色信號、蘭色信號和聲音信號，駕駛員分別根據四種信號作出反應。對紅色信號，駕駛員右腳操作開關K9，從集成電路U2的13腳輸入，經解碼後從集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳腳輸出BCD碼到接集成電路U3的5腳～8腳，由集成電路U3記錄從發出紅色信號到右腳操作開關K9釋放時刻的時間值，作為駕駛員的右腳反應時間。對黃色信號，駕駛員左手操作開關K6，從集成電路U2的11腳輸入，經解碼後從接集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳腳輸出BCD碼到集成電路U3的5腳～8腳，由集成電路U3記錄從發出黃色信號到左手操作開關K6釋放時刻的時間值，作為駕駛員的左手反應時間。對蘭色信號，駕駛員右手操作開關K8，從集成電路U2的12腳輸入，經解碼後從接集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳輸出BCD碼到接集成電路U3的5腳～8腳，由集成電路U3記錄從發出蘭色信號到右手操作開關K8釋放時刻的時間值，作為駕駛員的右手反應時間。
開關K1信號從集成電路U1的11腳輸入，經集成電路U1解碼從9腳、7腳、6腳、14腳輸出到集成電路U3的1腳～4腳，由集成電路U3設定紅色信號，發光二極體D1發光，實現對駕駛員進行紅色信號單次測試，駕駛員通過開關K9作出反應後，發光二極體D1熄滅。開關K2、開關K3分別從集成電路U1的12腳、13腳輸入解碼，由集成電路U1的9腳、7腳、6腳、14腳輸出到接集成電路U3的1腳～4腳，由集成電路U3分別設定黃、綠信號，發光二極體D2、發光二極體D3發光。同樣可對駕駛員通過開關K6、開關K9，進行黃、蘭信號單次測試。有聲音信號時，發光二極體D4發光，駕駛員的左手、右手、右腳都不能操作。
集成電路U3通過集成電路U4的PB0～PB7口輸出檢測數據到數據顯示電路。集成電路U4的PA0～PA7口輸出指示燈信號，經集成電路U5驅動發光二極體D1～發光二極體D8發光，指示工作狀態。集成電路U4的PC2～PC5口輸出四種檢測信號，經集成電路U6驅動輸出到光電隔離電路，經功率放大電路驅動後，輸出檢測信號到信號顯示電路，信號顯示電路的紅色信號燈DS1、黃色信號燈DS2、蘭色信號燈DS3發光，蜂鳴器BELL發出聲音。
本實用新型在單片計算機的程序控制下工作，自動記錄駕駛員每次反應時間和錯誤反應次數和類型的特定數據。集成電路U3串行接口通過集成電路U7及外圍器件構成標準RS232串行通信接口電路，接受上位計算機控制。
權利要求1.一種汽車駕駛員選擇反應檢測儀，其特徵在於它包括輸入信號的鍵輸入電路；對整機進行控制的單片計算機，輸入端接鍵輸入電路；數據顯示電路，輸入端接單片計算機；串行通信接口電路，該電路與單片計算機相連接；指示驅動電路，輸入端接單片計算機；光電隔離電路，輸入端接指示驅動電路；功率放大電路，輸入端接光電隔離電路；信號顯示電路，輸入端接功率放大電路。
2.按照權利要求1所述的汽車駕駛員選擇反應檢測儀，其特徵在於所說的鍵輸入電路包括兩個解碼電路、開關K1～開關K9，一個解碼電路的輸入端接開關K1～開關K5的一端、輸出端接單片計算機，另一個解碼電路的輸入端接開關K6～開關K9的一端、輸出端接單片計算機。
3.按照權利要求2所述的汽車駕駛員選擇反應檢測儀，其特徵在於所說的一個解碼電路包括集成電路U1、R2、排阻R1，集成電路U1的11腳接開關K1的一端並通過R2接5v電源正極、12腳接開關K2的一端和排組R1的2腳、13腳接開關K3的一端和排組R1的3腳、1腳接開關K4的一端和排組R1的4腳、2腳接開關K5的一端和排組R1的5腳、3腳～5腳和10腳分別接排組R1的6腳～9腳，集成電路U1的9腳、7腳、6腳以及14腳接單片計算機，排組R1的1腳接5v電源正極，開關K1～開關K5的另一端接地；所說的另一個解碼電路包括集成電路U2、R11、排阻R10，集成電路U2的11腳～13腳分別接開關K6～開關K8的一端和排組R10的2腳～4腳、1腳～5腳接排組R10的5腳～9腳、10腳通過R11接5v電源正極，集成電路U2的9腳、7腳、6腳、14腳接單片計算機，排組R10的1腳接5v電源正極，開關K6～開關K9的另一端接地。
專利摘要一種汽車駕駛員選擇反應檢測儀，包括輸入信號的鍵輸入電路、單片計算機、數據顯示電路、串行通信接口電路、指示驅動電路、光電隔離電路、功率放大電路、信號顯示電路。它採用了單片計算機，一箱設計，能準確檢測駕駛員對複雜情況的反應時間，檢測精度為0.01秒，而且能記錄反應錯誤的次數。採用標準串行通信接口電路，實現了上位計算機進行數字智能控制檢測，克服了心理生理檢測中的人因幹擾，提高了檢測數據的可靠性，左手、右手和右腳控制的三個反應開關，被試者進入準備狀態時按下開關。被試者對檢測信號應答時，只需手或腳稍抬即可，迫使被試者處於正確的準備反應狀態。
文檔編號A61B5/16GK2683029SQ20042004168
公開日2005年3月9日 申請日期2004年3月22日 優先權日2004年3月22日
發明者楊立本, 李百川, 張校貴, 劉浩學, 林廣宇, 郭志信, 董元虎 申請人:長安大學