基于STM32的智能停车场管理系统设计

引言

本项目基于STM32微控制器设计了一个智能停车场管理系统，通过集成多个传感器模块和控制设备，实现对停车位的实时监测、显示空闲车位数量，并通过车牌识别实现车辆的自动出入管理。该系统能够实时检测停车位的状态，并通过LCD屏幕显示剩余停车位数量，同时通过RFID模块实现车辆的身份认证与管理，适用于小区、商场等停车场的智能化管理需求。本文将详细介绍系统的设计思路和具体实现步骤。

环境准备

1. 硬件设备

STM32F103C8T6开发板：作为智能停车场管理系统的控制核心。
超声波传感器：用于检测停车位的占用情况。
LCD显示屏：用于显示停车场的剩余车位数量。
RFID模块：用于实现车辆身份认证与自动进出管理。
继电器控制模块：用于控制停车场的闸门。
电源模块：为STM32和其他外设供电。

2. 软件工具

STM32CubeMX：用于配置STM32的外设并生成代码框架。
Keil uVision 或 STM32CubeIDE：用于编写、调试和下载代码。
ST-Link驱动程序：用于将程序下载到STM32开发板。
串口调试工具：用于调试传感器数据和控制逻辑。

项目实现

1. 硬件连接

超声波传感器：连接至STM32的GPIO引脚（如PA0和PA1），用于检测停车位的占用状态。
LCD显示屏：通过I2C接口连接至STM32（如PB6和PB7），用于显示停车位的剩余数量。
RFID模块：通过USART接口连接至STM32（如USART1），用于读取车辆的身份信息。
继电器控制模块：连接至STM32的GPIO引脚（如PB0），用于控制闸门的开启和关闭。
电源模块：为系统提供稳定的电源。

2. STM32CubeMX 配置

选择开发板型号：在STM32CubeMX中选择STM32F103C8T6。
配置系统时钟：设置系统时钟为HSE，确保系统稳定运行。
配置GPIO：用于与超声波传感器、继电器模块进行通信，实现停车位检测和闸门控制。
配置I2C：用于与LCD显示屏通信，实时显示停车位数量。
配置USART：用于与RFID模块通信，实现车辆身份认证。
生成代码：选择Keil或STM32CubeIDE作为工具链，生成代码框架。

3. 编写主程序

基于生成的代码框架，编写停车位检测、车位信息显示和闸门控制的逻辑代码，以下为智能停车场管理系统的核心代码示例：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "lcd.h"
#include "rfid.h"

// 定义引脚
#define TRIG_PIN GPIO_PIN_0
#define ECHO_PIN GPIO_PIN_1
#define ULTRASONIC_PORT GPIOA
#define RELAY_PIN GPIO_PIN_0
#define RELAY_PORT GPIOB

// 变量声明
uint16_t distance;
uint8_t available_slots = 10;

// 函数声明
void Ultrasonic_Read(void);
void Relay_Control(uint8_t state);
void Display_Available_Slots(void);

// 超声波测距函数
void Ultrasonic_Read(void) {
    HAL_GPIO_WritePin(ULTRASONIC_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
    HAL_Delay(10);
    HAL_GPIO_WritePin(ULTRASONIC_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
    
    // 等待回波信号
    while (HAL_GPIO_ReadPin(ULTRASONIC_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
    uint32_t start_time = HAL_GetTick();
    while (HAL_GPIO_ReadPin(ULTRASONIC_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_SET);
    uint32_t end_time = HAL_GetTick();
    
    distance = (end_time - start_time) * 0.034 / 2;  // 计算距离
}

// 继电器控制函数
void Relay_Control(uint8_t state) {
    HAL_GPIO_WritePin(RELAY_PORT, RELAY_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);
}

// 显示剩余车位数量
void Display_Available_Slots(void) {
    char buffer[16];
    sprintf(buffer, "Slots: %d", available_slots);
    LCD_Print(buffer);
}

4. 智能控制逻辑

停车位检测：
- 系统通过超声波传感器测量停车位的占用情况，当检测到停车位被占用时，减少可用车位数量；当检测到停车位空闲时，增加可用车位数量。
车辆身份认证：
- 系统通过RFID模块读取车辆的身份信息，若身份验证通过，则控制继电器打开闸门，允许车辆进出停车场。
车位信息显示：
- 系统通过LCD显示屏实时显示停车场的剩余车位数量，方便用户查看。

5. 主程序实现

以下为主循环程序的实现，通过结合超声波传感器和RFID模块的数据，控制停车位的检测、车辆身份认证和闸门的开启与关闭。

int main(void) {
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    
    MX_GPIO_Init();
    MX_ADC1_Init();
    MX_I2C1_Init();
    MX_USART1_UART_Init();

    LCD_Init();  // 初始化LCD
    RFID_Init();  // 初始化RFID模块

    while (1) {
        Ultrasonic_Read();  // 读取超声波传感器数据
        
        // 检测停车位状态
        if (distance < 30) {
            if (available_slots > 0) {
                available_slots--;  // 减少可用车位数量
            }
        } else {
            if (available_slots < 10) {
                available_slots++;  // 增加可用车位数量
            }
        }

        // 显示剩余车位数量
        Display_Available_Slots();

        // RFID身份认证逻辑
        if (RFID_Check_Access()) {
            Relay_Control(1);  // 打开闸门
            HAL_Delay(3000);  // 延时3秒
            Relay_Control(0);  // 关闭闸门
        }

        HAL_Delay(1000);  // 每秒更新一次
    }
}