基于STM32的智能停车管理系统

news2024/12/23 4:16:55

1. 引言

智能停车管理系统旨在提高停车场的管理效率，减少车主寻找停车位的时间。该系统通过传感器实时监测停车位的占用情况，并结合LED指示灯与OLED显示屏为用户提供停车指导信息。基于STM32的智能停车管理系统设计简单高效，易于扩展。

2. 项目背景

随着城市化进程加快，停车难的问题日益突出。智能停车管理系统可以通过实时监测停车位的使用情况，提高停车效率，减少车主的时间成本。基于STM32的停车管理系统通过传感器检测每个停车位的状态，并将信息反馈给用户。

3. 环境准备

硬件准备

STM32开发板：STM32F103或类似微控制器
超声波传感器：用于检测停车位的占用情况（如HC-SR04）
LED指示灯：用于显示停车位状态（空闲/占用）
OLED显示屏：显示停车场整体状态和空闲停车位数量
蜂鸣器：用于音效提示
面包板及连接线：用于硬件连接
电源：为系统提供电力

软件安装与配置

Keil uVision：用于编写和编译代码。
STM32CubeMX：用于配置STM32的引脚和外设。
ST-Link Utility：用于下载代码到STM32开发板中。

4. 系统设计

系统架构

智能停车管理系统设计包括以下模块：

传感器模块：使用超声波传感器实时检测停车位的状态（空闲或占用）。
停车位控制模块：根据传感器的数据控制LED指示灯的状态，并更新OLED显示屏信息。
状态监控模块：通过OLED显示屏实时显示停车场的整体状态，包括空闲停车位数量。
音效提示模块：通过蜂鸣器提供声音提示，如停车位满时的警报。

关键技术

超声波传感器：实时测量停车位的占用情况，利用声波测距原理判断停车位是否被占用。
LED控制：根据传感器的反馈控制LED灯的亮灭状态，以示意停车位的使用情况。
显示反馈：通过OLED屏幕实时显示当前停车位的使用情况和停车场总的空闲车位数量。
数据处理：对传感器获取的数据进行处理和存储，保证系统的实时性和准确性。

5. 代码示例

传感器数据读取模块

#include "stm32f1xx_hal.h"

#define TRIG_PIN GPIO_PIN_0
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_1

void Sensor_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    // 初始化TRIG引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = TRIG_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // 初始化ECHO引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = ECHO_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

float Read_Distance(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    // 等待ECHO引脚变高电平
    while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
    
    // 开始计时
    uint32_t start = HAL_GetTick();
    while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_SET);
    uint32_t end = HAL_GetTick();
    
    // 计算距离（cm）
    float distance = (end - start) * 0.034 / 2;
    return distance;
}

停车位控制模块

#define LED_PIN GPIO_PIN_2

void LED_Init(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
    
    // 初始化LED引脚
    GPIO_InitStruct.Pin = LED_PIN;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void Update_LED(float distance) {
    if (distance < 10.0) {  // 距离小于10cm，表示停车位已占用
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED_PIN, GPIO_PIN_SET);  // 点亮LED
    } else {
        HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, LED_PIN, GPIO_PIN_RESET);  // 熄灭LED
    }
}

OLED显示状态

#include "oled.h"

void OLED_Display_Status(int free_slots) {
    OLED_Clear();
    char status[20];
    sprintf(status, "Free Slots: %d", free_slots);
    OLED_ShowString(0, 0, status);
}

// 主程序
int main(void) {
    HAL_Init();
    Sensor_Init();
    LED_Init();
    OLED_Init();

    int free_slots = 0;

    while (1) {
        float distance = Read_Distance();
        Update_LED(distance);
        
        // 根据传感器状态更新空闲停车位数量
        if (distance < 10.0) {
            free_slots--;
        } else {
            free_slots++;
        }

        // 显示当前空闲停车位数量
        OLED_Display_Status(free_slots);
        HAL_Delay(1000);  // 每秒更新一次状态
    }
}