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基于STM32的智能停车场管理系统

news 2025/9/13 3:52:52

1. 引言

传统停车场管理存在车位利用率低、停车体验差等问题，难以满足现代城市停车需求。本文设计了一款基于STM32的智能停车场管理系统，通过车位状态实时监测、智能导航与无感支付技术，实现停车资源的高效利用与用户服务的全面升级。

2. 系统设计

2.1 硬件设计

主控芯片：STM32F429IGT6，配备LCD控制器与硬件JPEG解码
感知模块：
- 地磁传感器（HMC5883L）：车位占用检测（±1.5°精度）
- 高清摄像头（OV5640）：车牌识别（>99%准确率）
- 超声波传感器（HC-SR04）：车位尺寸测量（2-400cm测距）
- 红外对射传感器：车辆进出计数
执行机构：
- 道闸控制器（继电器输出）
- LED车位指示灯（红/绿双色）
- 语音提示模块（SYN6288）
通信模块：
- LoRa模块（SX1278）：车位状态无线传输
- 4G模组（EC200S）：连接管理平台
供电系统：
- 市电+UPS备用电源
- 太阳能电池板（100W）

2.2 软件架构

车位监测引擎：多传感器数据融合与状态判断
路径规划算法：Dijkstra最短路径导航
支付结算系统：支持ETC/车牌付/扫码付
数据管理平台：车位利用率统计与收益分析

3. 功能模块

3.1 实时车位管理

车位状态检测（占用/空闲/预约）
车位尺寸分类（标准/大型/微型）
异常占用报警（超时/违规停车）

3.2 智能停车引导

最优路径规划（距离/时间/费用多目标优化）
LED车位指示灯实时指引
手机APP室内导航（蓝牙Beacon定位）

3.3 无感支付结算

ETC自动扣费（响应时间<0.3s）
车牌识别支付（支持月卡/临时车）
扫码支付（支持微信/支付宝）

3.4 运营数据分析

车位周转率统计
收益报表自动生成
高峰时段预测与动态定价

4. 核心算法

4.1 车位状态判断

int check_parking_space(float mag_data) {  if (mag_data > OCCUPIED_THRESHOLD)  return 1;  // 车位占用  else  return 0;  // 车位空闲  
}

4.2 路径规划算法

void dijkstra_plan(Node start, Node goal) {  open_list.push(start);  while (!open_list.empty()) {  Node current = open_list.pop();  if (current == goal) return reconstruct_path();  for (Node neighbor : get_neighbors(current)) {  float cost = current.g + heuristic(neighbor, goal);  if (cost < neighbor.g) {  neighbor.g = cost;  open_list.push(neighbor);  }  }  }  
}

4.3 动态定价模型

void dynamic_pricing(int occupancy) {  float base_rate = 5.0;  // 基础费率  float surge = 0.5 * (occupancy - 0.8) / 0.2;  // 80%以上开始加价  set_hourly_rate(base_rate + fmax(0, surge));  
}

5. 关键代码实现

5.1 车牌识别逻辑

void license_plate_recognition() {  capture_image();  locate_plate();  char* plate_num = recognize_characters();  log_entry(plate_num);  // 记录入场信息  
}

5.2 道闸控制逻辑

void gate_control(int action) {  if (action == ENTRY) {  open_gate();  start_timer(10);  // 10秒后自动关闭  } else if (action == EXIT) {  if (check_payment()) {  open_gate();  start_timer(10);  } else {  show_payment_qrcode();  // 显示缴费二维码  }  }  
}