第12届嵌入式蓝桥杯真题-停车场管理系统的设计与实现

news2025/1/12 12:18:44

目录

实验要求：

实验思路：

核心代码：

（1）主函数

（2）lcd显示

（3）按键函数

（4）LED显示函数

（5）业务处理函数

（6）PWM函数

实验结果：

思考或体会

实验要求：

1) 设计一个停车计费系统，能够完成费率设置、费用计算等功能。

2) 使用串口（USART）获取车辆进、出停车场信息和时间，并能够输出计费信息。

3) 使用按键完成费率设置、调整功能。

4) 按照显示要求，通过 LCD 显示停车状态、费率参数。

5) 通过 PA7（PWM） 输出固定频率和占空比的脉冲信号或持续低电平。

6) 使用 LED 指示灯完成相关指示功能。

实验思路：

1.涉及到串口中断的相关函数，在CubeMX中也需要相关配置。

2.按键是为LED、LCD服务的，因此最后书写按键状态切换的逻辑。

3.LCD屏幕一共两个屏幕界面，因此要书写两段LCD输出的代码。且板子上电后就有内容显示，默认处于车位显示界面，因此可以首先书写该屏幕的内容保证初始化没问题。

4.PWM输出需要设置时钟，以及降频分频。

5.LED在本题中用到了两处：停车位、PWM状态

核心代码：

（1）主函数

int main(void)

{

/* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

HAL_Init();

/* Configure the system clock */

SystemClock_Config();

/* Initialize all configured peripherals */

MX_GPIO_Init();

MX_USART1_UART_Init();

MX_TIM3_Init();

/* Infinite loop */

/* USER CODE BEGIN WHILE */

LCD_Init();//LCD初始化

control_led(LEDALL,OFF);//关闭所有LED灯

ParkingInit();//停车场初始化

HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t *)usart_rx,RxLen);//接收一次中断

LCD_Clear(Black);//清屏

while (1)

{

lcd_proc();

key_proc();

led_proc();

busi_proc();

pwm_proc();

}

}

（2）lcd显示

void lcd_proc()

{

if(lcd_update_flag==1)//为1时提醒我们要更新lcd了

{

lcd_update_flag=0;

// LCD_Clear(Black);

LCD_SetBackColor(Black);

LCD_SetTextColor(White);

if(lcd_flag == 1)//车位显示界面

{

LCD_DisplayStringLine(Line2,(unsigned char *)"       Data         ");

/*

sprintf函数

用于将我们本应该直接格式化输出的语句内容存储至字符串

位于stdio.h中

*/

sprintf(str,"   CNBR:%d           ",car1);//第四行即将显示的内容

LCD_DisplayStringLine(Line4,(unsigned char *)str);

sprintf(str,"   VNBR:%d           ",car2);//第六行即将显示的内容

LCD_DisplayStringLine(Line6,(unsigned char *)str);

sprintf(str,"   IDLE:%d           ",idle);//第八行即将显示的内容

LCD_DisplayStringLine(Line8,(unsigned char *)str);

}

else//费率设置界面

{

LCD_DisplayStringLine(Line2,(unsigned char *)"       Para         ");

sprintf(str,"   CNBR:%.2f        ",cnbr);

LCD_DisplayStringLine(Line4,(unsigned char *)str);

sprintf(str,"   VNBR:%.2f        ",vnbr);

LCD_DisplayStringLine(Line6,(unsigned char *)str);

LCD_DisplayStringLine(Line8,(unsigned char *)"                    ");

}

}

}

（3）按键函数

void key_proc(void)

{

char value = key_scan();

switch(value)

{

case 1:

/*切换LCD显示屏界面的操作*/

lcd_flag = (lcd_flag == 1 ? 0 : 1);

lcd_update_flag=1;

break;

case 2:

/*CNBR、VNBR费率增加0.5元*/

cnbr += 0.5f;

vnbr += 0.5f;

lcd_update_flag=1;

break;

case 3:

/*CNBR、VNBR费率减少0.5元*/

cnbr -= 0.5f;

vnbr -= 0.5f;

lcd_update_flag=1;

break;

case 4:

/*两种频率输出状态*/

pwm_flag = (pwm_flag == 1 ? 0 : 1);

break;

}

}

（4）LED显示函数

void led_proc(void)

{

if(idle>0)//有车位

{

control_led(LED1,ON);//LED1亮

}

else

{

control_led(LED1,OFF);

}

if(pwm_flag==1)//持续低电平

control_led(LED2,OFF);

else

control_led(LED2,ON);

}

（5）业务处理函数

void busi_proc(void)

{

if(RxEndFlag==1)//串口收到信息则发生中断

{

RxEndFlag = 0;

if(DataSplit())//若传入分割后的字符串合法

{

//初始化结构体

Car car = CarInit(type,id);

Time time = TimeInit(year,month,day,hour,minute,second);

//流程处理

park_proc(park,car,time);

}

if(lcd_flag ==1)//当前是停车信息界面，则需要更新数值

{

lcd_update_flag =1;//lcd屏幕内容要更新了

}

//接收串口传来的信息，然后中断

HAL_UART_Receive_IT(&huart1,(uint8_t*)usart_rx,RxLen);

}

}

（6）PWM函数

void pwm_proc(void)

{

if(pwm_flag)//低电平

{

HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);

__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,0);//占空比0

HAL_Delay(5);

}

else//高电平

{

HAL_TIM_PWM_Start(&htim3,TIM_CHANNEL_2);

__HAL_TIM_SetCompare(&htim3,TIM_CHANNEL_2,100);//占空比100/500=20%

HAL_Delay(5);

}

}

（7）其他函数（与停车场相关函数位于busi.c中）

//车辆信息初始化

Car CarInit(char* type,char* id)

{

Car car;

strcpy(car.type,type);

strcpy(car.id,id);

return car;

}

//时间设置

Time TimeInit(int year,int month,int day,int hour,int minute,int second)

{

Time time;

time.year = year;time.month = month;time.day = day;

time.hour = hour;time.minute = minute;time.second = second;

return time;

}

//停车场初始化

void ParkingInit(void)

{

int i=0;

for(i=0;i<PARKING_SIZE;i++)

{

Car car = CarInit("","");

Time time = TimeInit(0,0,0,0,0,0);

park[i].car = car;

park[i].time = time;

park[i].flag = 1;//1为可以停车，0为不能停车

}

}

//判断传入字符串格式是否正确

int DataSplit(void)

{

/*分割数据：数据来自uart的接收端*/

sscanf((char *)usart_rx,"%4s:%4s:%2d%2d%2d%2d%2d%2d",type,id,&year,&month,&day,&hour,&minute,&second);

/*清空buffer*/

memset(usart_rx,0,sizeof(usart_rx));

/*字符校验*/

//两种车的类型都不属于

if(strcmp(type,"CNBR")!=0 && strcmp(type,"VNBR")!=0)

{

//错误提示给usart发送端

sprintf(usart_tx,"Type Match Error\n");

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char *)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

return 0;

}

//时间书写有问题

else if(month>12||day>31||hour>24||minute>60||second>60)

{

sprintf(usart_tx,"Time Format Error\n");

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char *)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

return 0;

}

return 1;//正确则返回1

}

//判断当前车位是否是空

int IsEmpty(Parking now)

{

return now.flag;

}

//判断目前的车是进场还是离场（停车场原来就存在则为离场）

int IsExist(Car oldcar,Car newcar)

{

if(strcmp(oldcar.id,newcar.id)==0 && strcmp(oldcar.type,newcar.type)==0)

{

return 1;

}

return 0;

}

//车辆进入停车场

int ParkIn(Parking *park,Car car,Time enter)

{

int i=0;

if(idle==0)//没有空闲车位

{

return 0;

}

for(i=0;i<PARKING_SIZE;i++)

{

if(IsEmpty(park[i]))

{

park[i].car = car;

park[i].time = enter;

park[i].flag = 0;

idle--;

if(strcmp(car.type,"CNBR") == 0)

{

car1++;

}

if(strcmp(car.type,"VNBR")==0)

{

car2++;

}

if(idle == 0)

{

control_led(LED1,OFF);

}

else

{

control_led(LED1,ON);

}

return 1;

}

}

return 0;

}

//车辆离开停车场

float ParkOut(Parking *park,Car car,Time leave)

{

int i,ptime1,ptime2;

i = ptime1 = ptime2 = 0;

float price = 0;

Car oldcar;

Time oldtime;

for(i=0;i<8;i++)

{

oldcar = park[i].car;

oldtime = park[i].time;

//进入if循环则说明是要从这个位置离开停车场

if(IsExist(oldcar,car))

{

//判断时间是否合法

ptime1 = (leave.year - oldtime.year)*365*24 +

(leave.month - oldtime.month)*30*24 +

(leave.day - oldtime.day)*24 +

(leave.hour - oldtime.hour)*1;

ptime2 = (leave.minute - oldtime.minute)*60 +

(leave.second - oldtime.second);

//进入if说明时间不合法

if(ptime1<0 || ptime2<0)

{

return -2;//time error

}

else

{

idle++;

if(strcmp(car.type,"CNBR")==0)

{

price = cnbr;

car1--;

}

if(strcmp(car.type,"VNBR")==0)

{

price = vnbr;

car2--;

}

ClearPark(park,i);

ParkTime = ptime2>0 ? (ptime1+1) : ptime1;

SumMoney = (float)price*ParkTime;

return SumMoney;

}

}

}

return -1;//没有匹配的车位，说明这辆车原本就不在车库里

}

//清空某车位信息

void ClearPark(Parking *park,int location)

{

Car car;

Time time;

car=CarInit("","");

time = TimeInit(0,0,0,0,0,0);

park[location].car = car;

park[location].time = time;

park[location].flag = 1;

return ;

}

//串口通信函数

void park_proc(Parking *park,Car car,Time time)

{

SumMoney = ParkOut(park, car, time);

//没有匹配，就尝试能不能进入停车场

if(SumMoney==-1.0)

{

if(ParkIn(park,car,time))

{

sprintf(usart_tx,"Success Parking Car!\n");

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

}

else

{

sprintf(usart_tx,"Error! Parking is full\n");

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

}

}

//时间非法

if(SumMoney==-2.0)

{

sprintf(usart_tx,"Time Logic Error ! \n");

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

}

//出库成功

if(SumMoney>=0)

{

sprintf(usart_tx,"%s:%s:%d:%.2f\n",car.type,car.id,ParkTime,SumMoney);

HAL_UART_Transmit(&huart1,(unsigned char*)usart_tx,strlen(usart_tx),TxLen);

}

}

实验结果：

 

 

 

思考或体会

1. 实验的初始化很重要，CubeMX配置一定不能出现差错，特别是配置时钟时频率设置出错会造成很大影响。

2.题目需要我们书写许多额外的头文件和.c文件，例如在书写停车场业务头文件前，我们首先要考虑关于停车场我们都需要有什么：

各种基本属性（车、时间、停车位）；进车库出车库操作还有一些基本的异常处理函数。我们就需要围绕以上设想进行书写

3.串口中断一定要在进入while循环前首先调用一次接收函数，否则无法进行Callback回调，造成通讯失败。

4.模块之间关联多用一些状态变量，实现多模块的同步协调通信。

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