关于一种频闪定量或定性测试人的精神疲劳程度的方法及装置的研究

蒋媛媛 ，黄斌妮 ，黄金婷 ，谭艺 ，刘润东， 韩辉

桂林电子科技大学商学院，广西桂林， 541004

摘要：本项目立足于人体疲劳程度提醒，通过对汽车驾驶预警和检测仪解决由于疲劳驾驶意外发生意外，公司职员工作时间过长、疲劳强度过大的问题。该项目采用定量或定性测试人的精神疲劳程度的方法，具有性能稳定、操作简单、成本低、携带方便的优点。在疲劳强度过大人群集中的城镇地区具有较大的发展前景。

关键词： 疲劳检测 频闪测试 携带方便

1 概述

随着社会经济的高速发展，人们的生活节奏不断加快，处于亚健康状态的人群日渐增多，司机、飞行员由于疲劳驾驶导致意外事故屡见不鲜，公司员工劳动强度过大、学生学业负担过重、运动员训练强度过大等情况越来越多。由此设计出一款不受被测试者主观目的影响、并且可以定量或定性精确测试人精神疲劳的装置，将此装置应用到APP上面，手机是现代人手

必备的电子产品，用户可以在手机上下载我们的APP然后直接用手机来测试自己的精神疲劳程度，方便快捷。

公司管理者在员工允许的前提下可以利用此装置查看员工的疲劳度，以此信息帮助决策。运动员可以在疲劳度测试之后调整自己训练的时间，司机可以根据疲劳度的测试判断自己有没有疲劳驾驶，减少交通事故的发生。对上课的学生进行疲劳度的测试，改善目前学生关于课堂的时间表，使学生更轻松更科学进行学习，从而提高学习效率。还可用于其他对精神疲劳有较高要求的地方，方便有关企业或组织利用该应用进行测试和统计分析。

2 行业前景与现状特点

我国现有的检测人精神疲劳技术，通常是利用单个点状的可调节频率的频闪光源对被测试者进行精神疲劳测定，不断调节光源的频闪频率让被测试者分辨当前的点状光源是闪动还是稳定（恒定）不变，最终确定光源对被测试者的频闪临界值，即确定该被测试者在当前状态下的频闪阈限值，该频闪阈限值以频闪光源频率数值的形式定量表达了被测试者的精神疲劳程度。然而在实际操作中由于被测试者的回答存在两种主观因素：
1、被测试者不愿意被验证为处于精神疲劳状态；
2、被测试者明知该光源是在低率闪光而由于心理作用产生误答。
根据以往的测试经验，其测定误差较大，如果将此方法应用于实际精神疲劳检测，其测定结果的精确性无法保证，所以这种方法无论在实验室，还是在专业应用领域的实际应用中都存在严重不足。
目前市场上关于疲劳的APP大多是关于睡眠质量与如何提高睡眠质量的，关于测试精神疲劳的APP几乎没有，所以我们能够占领先机，并且拥有很大的市场空间。

3.1 频闪测试装置的电气连接框图

频闪测试装置的工作原理由装置的电气连接框图（图一）、装置的电气原理图（图二）组成。图一是一种频闪测试人的精神疲劳程度的装置，包括可频闪发光的光源，由多个可频闪发光的光源组成显示单元，显示单元中的光源分为两组，每组的发光频率分别可调，其中一组作为测试光源厂发出低于普通人的频闪闽限值的发光频率，随机显示图形、文字或符号，另一组作为背景光源用于发出高于普通人的频闪闽限值的发光频率，测试光源和背景光源同时频闪发光。设有输入电路，用于被测试者输入观察频闪发光的显示单元后的观察结果；设有显示屏，用于显示信息；所述的显示．单元、输入电路和显示屏分别与微控制器连接。显示单元为LED数码管，数码管的各输入端分别通过驱动电路与微控制器连接。同一构思下，由多个显示单元组成显示阵列，显示阵列中的光源分为至少组，每组的发光频率分别可调，其中至少一组作为测试光源用于发出低于普通人的频闪闽限值的发光频率，随机显示图形、文字或符号，其余的光源作为一组背景光源川于发出高于普通人的频闪闽限值的发光频率。还设有音频发声电路与微控制器的音频信号输出端连接

图 1 实施例频闪测试人的精神疲劳程度的装置的电气连接框图

3.2 频闪测试人的精神疲劳程度的装置的电气原理图

输入电路为矩阵键盘SW一PB，本例中采用3X4矩阵键盘,该键盘的各输出端分别与微控制器U1连接，微控制器Ul型号为集成电路AT89S51，矩阵键盘SW一PB的输出端P30-P37分别与集成电路AT89S51的10一17脚连接。与集成电路AT89S51连接的还包括外围元件电阻R1、R5、R6电容器C0、C4、C5、C6、发光二极管Dl和晶振Yl.8字型的LED数码管为山七颗独立的LED光源组成，本例采用LED数码管J22作为显示单元，LED数码管J22的型号为SM410806K，LED数码管J22的各笔段输入端分别通过由电阻R7~R13和三极管Ql~Q7组成的驱动电路与集成电路AT89S5i的1~8脚连接。显示屏CON1为字符型液晶显示模块LCM1602，该模块的各数据输入端P00一P07分别与集成电路AT89551的液晶数据总线端口32~39脚连接，与该模块连接的还包括外围元件电位器RPI和电阻R2。音频发声电路为一蜂鸣器电路，该蜂鸣器电路包括扬声器Bl、电阻R3、R4、三极管QS以及电容器C1、C2，蜂鸣器电路的输入端电阻R3与集成电路AT89S51的输出端口2的管脚21连接。

集成电路AT89S51与内含的软件控制集成电路AT89S51内的两个定时器，分别输出两组不同的频闪频率，一组作为测试光源的发光频率，另一组作为背景光源的发光频率，频闪频率的变化由软件控制。该测试装置采用上述电路后，显示单元的频率调节、以及随机频闪显示的图形、文字或粉号、判断输入的对错、判断结果等信息在显示屏上显示、蜂鸣器发声提示等功能均可通过微控制器与内含的程序软件来实现。同一构思下，由多个显示单元组成显示阵列，显示阵列中的光源分为至少两组，每组的发光频率分别可调，其中至少一组作为测试光源用于发出低于普通人的频闪闽限值的发光频率，随机显示图形、文字或符号，其余的光源作为一组背景光源用于发出高于普通人的频闪闽限值的发光频率。测试光源为l一3组，各组按不同的测试发光频率发光，被测试者观察显示阵列时，可根据能分辨出的是哪一组测试光源快速判断出最接近的测试频率，从而减少测试的次数缩短测试时间。

图2.频闪测试人的精神疲劳程度的装置的电气原理图

4 结语

本装置（一种频闪测试人的精神疲劳程度的装置）便于定量或定性精确测试人精神疲劳程度，该测试装置具有性能稳定、操作简单、成本低、携带方便的优点。运用此装置的原理科学的去分析用户此时是否适合开始或者继续某项工作，以此来提出适合用户的建议，有效避免过度疲劳，及时的调整计划，减轻负担，注意休息，从而提高用户的工作和学习效率。

参考文献

[1]韩辉. 一种频闪定量或定性测试人的精神疲劳程度的方法及装置[P]. 广西：CN102247149A,2011-11-23.

[2]张恭铭. 基于视觉疲劳的频闪评价指标研究[D].中国建筑科学研究院有限公司,2021.

本文用于广西桂林电子科技大学大学生创新创业训练项目：汽车疲劳驾驶预警和检测仪（项目编号：201910595065）