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基于STM32的智能停车场管理系统设计

article 2025/3/7 8:31:10

引言
系统设计
1. 硬件设计
2. 软件设计
系统功能模块
1. 车辆识别与进出管理模块
2. 车位检测与引导模块
3. 计费与支付模块
4. 数据存储与查询模块
5. 远程监控与异常报警模块
控制算法
1. 车牌识别与车辆进出管理算法
2. 车位检测与引导算法
3. 计费与支付处理算法
4. 数据存储与远程反馈算法
代码实现
1. 车辆检测与管理代码
2. 车位检测与指引代码
3. 计费与支付系统代码
系统调试与优化
结论

1. 引言

随着城市汽车数量的增加，停车场管理面临着车位有限、排队时间长、管理效率低的问题。智能停车场管理系统能够自动识别车辆、引导停车、实现无感支付，并提供远程监控功能。本文设计了一款基于STM32的智能停车场管理系统，集成了车牌识别、车位检测、计费系统及远程监控功能，提高停车效率和用户体验。

2. 系统设计

2.1 硬件设计

主控芯片：STM32F103系列，用于控制车牌识别、车位检测和数据处理。
摄像头模块：OV7670/ESP32-CAM，用于车牌识别和图像采集。
超声波/红外传感器：用于检测车位状态，判断是否有车停放。
显示模块：OLED/LCD屏显示停车场状态、车位信息。
RFID/车牌识别模块：用于车辆身份识别，支持RFID卡或车牌自动识别。
道闸控制模块：电机驱动系统用于控制闸门开关。
Wi-Fi/4G通信模块：ESP8266/4G模块实现数据远程上传。
支付模块：支持扫码支付（二维码）或ETC支付。

2.2 软件设计

车牌识别与进出管理模块：自动识别车辆信息，控制道闸开关。
车位检测与引导模块：检测车位占用状态，并引导车辆进入空车位。
计费与支付模块：计算停车时间并支持在线支付。
数据存储与查询模块：存储停车记录，支持远程查询。
远程监控与异常报警模块：实时监控停车状态，异常情况触发报警。

3. 系统功能模块

3.1 车辆识别与进出管理模块

车辆进入停车场时，摄像头或RFID模块识别车牌信息。
车牌匹配成功后，道闸自动开启，记录入场时间。
车辆出场时，自动计算停车时间，并进行计费。

3.2 车位检测与引导模块

超声波/红外传感器检测车位是否被占用。
在停车场入口或引导屏幕上显示剩余车位信息。
通过LED灯引导车辆前往最近的空车位。

3.3 计费与支付模块

根据入场和出场时间计算停车费用。
支持用户使用二维码扫码支付或ETC自动扣费。
通过LCD屏或手机APP展示费用明细。

3.4 数据存储与查询模块

记录车辆进出场时间、车牌号及支付状态。
允许管理员通过网页/手机端查询停车记录。

3.5 远程监控与异常报警模块

监控停车场状况，发现异常情况（如闯入、违规停车）时触发报警。
通过Wi-Fi/4G上传实时数据到云端，管理员可远程查看停车场状态。

4. 控制算法

4.1 车牌识别与车辆进出管理算法

void process_vehicle_entry() {
    char* plate_number = recognize_plate();
    if (is_registered_vehicle(plate_number)) {
        open_gate();
        log_entry_time(plate_number);
    } else {
        display_message("Unregistered vehicle. Contact security.");
    }
}

4.2 车位检测与引导算法

void check_parking_slots() {
    for (int i = 0; i < TOTAL_SLOTS; i++) {
        if (read_ultrasonic_sensor(i) < MIN_DISTANCE) {
            mark_slot_occupied(i);
        } else {
            mark_slot_available(i);
        }
    }
}

4.3 计费与支付处理算法

float calculate_parking_fee(char* plate_number) {
    int duration = get_parking_duration(plate_number);
    return duration * RATE_PER_HOUR;
}

4.4 数据存储与远程反馈算法

void upload_parking_data() {
    char buffer[128];
    sprintf(buffer, "Slots: %d, Vehicles: %d", get_available_slots(), get_total_vehicles());
    send_to_cloud(buffer);
}

5. 代码实现

5.1 车辆检测与管理代码

void vehicle_entry() {
    char* plate = recognize_plate();
    if (is_vehicle_registered(plate)) {
        log_entry(plate);
        open_gate();
        display_message("Welcome! Please proceed.");
    } else {
        display_message("Vehicle not recognized. Please register.");
    }
}

5.2 车位检测与指引代码

void update_parking_status() {
    for (int i = 0; i < TOTAL_SLOTS; i++) {
        if (read_ultrasonic_sensor(i) < MIN_DISTANCE) {
            mark_slot_occupied(i);
        } else {
            mark_slot_available(i);
        }
    }
}

5.3 计费与支付系统代码

void process_payment(char* plate) {
    float fee = calculate_parking_fee(plate);
    generate_qr_code(fee);
    wait_for_payment();
    log_payment(plate);
}