基于STM32智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計

第1章緒論1.1研究目的及意義隨著城市化的不斷推進和汽車數(shù)量的增加，停車難問題成為了越來越嚴重的城市交通問題之一。為了更好地解決這個問題，智能停車場管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能停車場管理系統(tǒng)是一種集成了先進的信息技術(shù)、通信技術(shù)和自動化技術(shù)的智能化管理系統(tǒng)，通過精確的車位定位、實時的停車信息傳輸、自動化的車位管理等手段，可以實現(xiàn)停車場資源的高效利用和管理，為人們的停車體驗提供更加便捷和舒適的服務(wù)[1]。智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計目的是為了解決城市停車難問題，提高停車場資源的利用率和管理效率，為車主提供更加方便快捷的停車服務(wù)。具體來說，智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計目的包括以下幾個方面：實現(xiàn)停車位的智能管理：通過車位檢測、空余車位的實時顯示和車位預(yù)約等功能，實現(xiàn)停車位的智能管理和分配，提高停車場的利用效率和服務(wù)質(zhì)量；提供便捷的停車服務(wù)：通過手機APP、智能終端等方式，為車主提供實時的停車信息、導(dǎo)航、預(yù)約和支付等服務(wù)，讓停車變得更加方便快捷；實現(xiàn)停車場的安全管理：通過視頻監(jiān)控、防盜報警等安全措施，保障停車場和車主的安全；提高停車場的管理效率：通過自動化管理、實時數(shù)據(jù)監(jiān)測等手段，提高停車場管理效率，減少人力成本和管理難度。綜上所述，智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計目的是為了提高停車場的管理效率和服務(wù)質(zhì)量，為車主提供更加便捷、安全和舒適的停車服務(wù)[2]。智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計具有以下幾個意義：解決城市中停車困難問題：隨著城市化進程的不斷加快，車輛保有量不斷增加，停車難已成為城市交通中的瓶頸問題。智能停車場管理系統(tǒng)可以提高停車場的利用率和管理效率，解決城市停車難問題，改善城市交通狀況。提高停車場的管理效率：智能停車場管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動化管理和實時數(shù)據(jù)監(jiān)測，減少人力成本和管理難度，提高停車場的管理效率和服務(wù)質(zhì)量。提升停車服務(wù)體驗：智能停車場管理系統(tǒng)可以通過車位檢測、預(yù)約停車、移動支付等功能，提供更加便捷、安全和舒適的停車服務(wù)體驗，滿足車主的個性化需求。促進停車行業(yè)的升級發(fā)展：智能停車場管理系統(tǒng)是停車行業(yè)數(shù)字化升級的重要一步，可以推動停車行業(yè)的升級發(fā)展，提高停車場運營效益和經(jīng)濟效益[3]。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀分析近幾十年來，國內(nèi)外很多研究機構(gòu)在這個領(lǐng)域做了諸多努力。國內(nèi)雖然比西方發(fā)達國家進入工業(yè)化時間要短，但是經(jīng)過國內(nèi)科研人員的不懈努力，差距正在逐漸減小，現(xiàn)在幾乎能夠達到持平水平，其中趙禹賀研究員通過對5G、生物識別特征等技術(shù)對沉井式地下停車場的智能系統(tǒng)進行創(chuàng)新與設(shè)計；樊衛(wèi)亞研究員利用ARM嵌入式控制系統(tǒng)對智能立體停車場的軟硬件進行了設(shè)計與研究；由此可以看出，我國科研人員及相關(guān)機構(gòu)在針對此領(lǐng)域的研究也一直不從松懈。在2022年三月中旬，劉藝等人的團隊在《渝州學(xué)院學(xué)報》的期刊發(fā)表的《基于RFID的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計》文中談及為避免傳統(tǒng)人工停車管理存在的人工計算收費的不準確性,人工操作不及時所導(dǎo)致停車失敗等問題,設(shè)計了一款智能停車場管理系統(tǒng)。以52單片機為控制中心,RFIDRC522讀卡模塊、電機驅(qū)動模塊、LCD12864液晶顯示模塊、藍牙模塊及手機App等主要硬件設(shè)計完成車輛信息的進出及線上/線下的人機交互功能,結(jié)合DS1302時鐘模塊、按鍵模塊等輔助電路完成車輛計費和信息的修正功能。測試結(jié)果表明,該系統(tǒng)運行可靠,可實現(xiàn)無人值守的智能計費車輛管理功能,具有良好應(yīng)用前景[4]。國外特別是西方等發(fā)達國家，由于他們進入工業(yè)化比國內(nèi)要早很多年，且他們經(jīng)濟發(fā)達，所以家家有汽車的年代要比國內(nèi)早出很多年，他們的相關(guān)人員也很早發(fā)現(xiàn)這個問題，所以針對智能停車系統(tǒng)方面的研究比國內(nèi)要早很多年，相關(guān)技術(shù)也比較成熟。在2021年JuradoFrancisco發(fā)表的一篇文章中提出了一個兩階段優(yōu)化調(diào)度框架,用于能源社區(qū)的優(yōu)化調(diào)度。該提案使用了一個隨機表示的狀態(tài)的收費的地段與結(jié)束的考慮隨機行為的不確定性。另一方面,上游能源市場的不確定性是由信息差距決策理論來處理的,導(dǎo)致了一種原始的雜交,允許運營商采取規(guī)避風險的策略。優(yōu)化問題被描述為一個混合整數(shù)線性規(guī)劃模型,可以通過平均求解器有效地求解。為了驗證新方案,并分析智能停車場在能源社區(qū)中的作用,進行了案例研究。這些結(jié)果證明了電動汽車如果得到最佳利用,可能給社區(qū)帶來的好處,突出了它們提高系統(tǒng)效率和經(jīng)濟的能力[5]。1.3主要研究內(nèi)容本課題研究的內(nèi)容為基于STM32智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計。該套系統(tǒng)主要由光敏電阻、超聲波測距模塊、蜂鳴器、單片機STM32、藍牙通信模塊、OLED屏幕、舵機、LED燈等硬件部分組成并在Android端實現(xiàn)上位機功能；采用STM32單片機技術(shù)將光線傳感器和超聲波測距模塊采集到的參數(shù)通過藍牙通信模塊發(fā)送到上位機，采用手機端作為上位機對光線進行閾值設(shè)定，系統(tǒng)可通過超聲波測距模塊實時監(jiān)測有無車輛駛?cè)?駛出，顯示，并發(fā)送手機端；系統(tǒng)監(jiān)測當前有無剩余車位，有剩余并且有車輛駛?cè)耄詣娱_啟舵機予以開門，允許車輛駛?cè)敕粗辉试S駛?cè)?，蜂鳴器示警；系統(tǒng)監(jiān)測當前停車場內(nèi)光線不足，自動開啟照明設(shè)備。具體實現(xiàn)功能如下：1.藍牙通信，手機端上位機。2.上位機：（1）接收下位機信息，并顯示；（2）設(shè)定閾值：光線。3.下位機：（1）系統(tǒng)可實時監(jiān)測停車場內(nèi)的車位剩余狀況，顯示，并發(fā)送手機端；（2）系統(tǒng)可實時監(jiān)測停車場內(nèi)的光線狀況，顯示，并發(fā)送手機端；（3）系統(tǒng)可實時監(jiān)測有無車輛駛?cè)?駛出，顯示，并發(fā)送手機端；（4）系統(tǒng)監(jiān)測當前有剩余車位，并且有車輛駛?cè)?，自動開啟舵機予以開門，允許車輛駛?cè)?；?）系統(tǒng)監(jiān)測當前無剩余車位，并且有車輛駛?cè)耄挥栝_門，蜂鳴器示警，不允許車輛駛?cè)耄唬?）系統(tǒng)監(jiān)測當前停車場內(nèi)光線不足，自動開啟照明設(shè)備。4.特色功能是當停車場內(nèi)光線不足時，自動開啟照明設(shè)備1.4論文構(gòu)成論文在開始部分對系統(tǒng)管理開發(fā)背景中，使用相應(yīng)的開發(fā)技術(shù)進行論述，在對系統(tǒng)的生產(chǎn)和市場需求等分析，完成詳細的論述，最后實現(xiàn)系統(tǒng)各個模塊的設(shè)計、編輯，實現(xiàn)對功能模塊的搭建，最后在這些基礎(chǔ)上，對其開發(fā)流程完成論述。本論文結(jié)構(gòu)如下。第1章是完成系統(tǒng)開發(fā)的狀況，國內(nèi)外的狀況，研究的目的與意義。第2章是系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計第3章是系統(tǒng)硬件部分設(shè)計。第4章是系統(tǒng)軟件設(shè)計邏輯說明。第5章是系統(tǒng)功能實現(xiàn)的測試說明。第6章是系統(tǒng)設(shè)計的總結(jié)和展望。

第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計在功能結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計會詳細展現(xiàn)出每個功能模塊具體實現(xiàn)的流程，并詳細描述出系統(tǒng)功能模塊的輸入、輸出和處理過程，這可以有效的避免在系統(tǒng)實施階段對程序進行設(shè)計的情況下，用特定的傳感器進行硬件設(shè)計，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的整體功能。2.1設(shè)計方案本設(shè)計是單片機STM32F103c8t6、超聲波測距傳感器、光線傳感器、蜂鳴器、藍牙通信模塊、OLED屏幕組成的智能停車場管理系統(tǒng)，系統(tǒng)框圖如下圖：圖2.1結(jié)構(gòu)框圖2.2功能需求分析所謂系統(tǒng)的功能分析，就是分析用戶提出的功能需求，分析這些功能是否合理?，通?過現(xiàn)有的技術(shù)來實現(xiàn)這些需求。為了系統(tǒng)的完整性需求分析是必不可少的?，因?此，在需求分析過程中，分?析的?問題越透徹，系統(tǒng)就越完整。傳感器與計算機技術(shù)和通信技術(shù)被稱為信息技術(shù)的三大支柱，因為硬件系統(tǒng)不能直??接獲取所需的各種信息，因此硬件系統(tǒng)中獲取數(shù)據(jù)信息需要通過傳感器來實?現(xiàn)。傳感器在硬件系統(tǒng)中將?測量測得的生物量，化學(xué)量和物理量等。?根據(jù)生物，化學(xué)和物理效應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為?需的電量。本系統(tǒng)采用的模塊如下。藍牙模塊：藍牙模塊應(yīng)該能夠與其他藍牙設(shè)備進行通信，它可以作為一個藍牙從設(shè)備，與主設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換和通信。藍牙模塊可以將停車場的車位信息傳輸給用戶的手機。這些信息可以包括可用車位數(shù)量、車位的位置和狀態(tài)等。用戶可以通過手機應(yīng)用程序或其他界面查看這些信息。藍牙模塊可以與用戶的手機進行互動，藍牙模塊可以與入口和出口的控制設(shè)備集成，實現(xiàn)車輛的自動入場和出場控制。當用戶的手機與藍牙模塊建立連接時，模塊可以發(fā)送信號以打開或關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，控制道閘或其他門禁設(shè)備。藍牙模塊可以用于用戶身份驗證，確保只有經(jīng)過授權(quán)的用戶才能使用停車場。用戶的手機可以與藍牙模塊進行配對，并使用安全的身份驗證機制，例如密碼、指紋或面部識別，以確保只有合法用戶才能訪問停車場。藍牙模塊可以監(jiān)測停車場的實時數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送給用戶的手機或其他設(shè)備。例如，它可以監(jiān)測停車位的使用情況、車輛的停留時間等信息，并實時更新給用戶，以便管理人員做出相應(yīng)的調(diào)整和決策。藍牙模塊可以與系統(tǒng)的其他部件進行通信，以進行故障診斷和維護。例如，它可以與傳感器、攝像頭或其他設(shè)備進行交互，獲取設(shè)備狀態(tài)、報告故障等信息，并向管理人員發(fā)送警報或通知?？傊{牙模塊在智能停車場管理系統(tǒng)中具有重要的功能，包括與其他設(shè)備通信、車位信息傳輸、車位預(yù)訂和導(dǎo)航、車輛入場和出場控制、用戶身份驗證、實時數(shù)據(jù)監(jiān)測以及故障診斷和維護等功能。這些功能可以提高停車場的管理效率，為用戶提供便利的停車體驗。光敏電阻模塊：光線傳感器需要能夠測量停車場內(nèi)的光線強度，并將測量結(jié)果傳輸給主控制系統(tǒng)。測量光線強度的精度應(yīng)該足夠高，以確保自動控制系統(tǒng)能夠準確地判斷是否需要開啟或關(guān)閉燈光；光線傳感器需要通過一定的通信協(xié)議將測量結(jié)果傳輸給主控制系統(tǒng)。通信協(xié)議可以是無線的，也可以是有線的；光敏電阻應(yīng)該具有自適應(yīng)調(diào)節(jié)的能力，以便能夠在不同的光照條件下進行測量并調(diào)節(jié)燈光的開關(guān)。例如??，當停??車場內(nèi)??有車輛??進出時??，光照??強度會??發(fā)生變??化，傳??感器需??要能夠??自動適??應(yīng)這種??變化，??確保燈??光的開??關(guān)始終??處于最??佳狀態(tài)??；節(jié)能??功能：??光線傳??感器應(yīng)??該具有??節(jié)能功??能，以??便在停??車場內(nèi)??沒有車??輛時自??動關(guān)閉??燈光，??以避免??浪費能??源。同??時，當??有車輛??進入時??，傳感??器也需??要能夠??及時檢??測到，??并自動??開啟燈??光；穩(wěn)??定性和??可靠性??：光線??傳感器??需要具??有良好??的穩(wěn)定??性和可??靠性，??以確保??在長時??間使用??過程中??能夠持??續(xù)地準??確測量??光線強??度，并??正常地??傳輸數(shù)??據(jù)。同時，傳感器也需要具備較高的防水、防塵和抗干擾能力，以應(yīng)對復(fù)雜的停車場環(huán)境。超聲波測距傳感器模塊：能夠準確地測量物體與傳感器之間的距離，精度要求在厘米級別；可以通過調(diào)節(jié)傳感器的靈敏度和范圍來適應(yīng)不同場景的使用；具有防水、防塵、耐高溫等特性，以適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境；具有多種通訊接口，方便與其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交互；具有低功耗、高穩(wěn)定性、長壽命等特點，以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性；具有數(shù)據(jù)實時性和響應(yīng)速度快的特點，可以在短時間內(nèi)對車位的狀態(tài)進行檢測和反饋；具有一定的自適應(yīng)能力，可以根據(jù)環(huán)境的變化自動調(diào)節(jié)參數(shù)，保證測距的準確性和穩(wěn)定性。蜂鳴器模塊：警報功能：當煙霧傳感器或火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到異常情況時，蜂鳴器會發(fā)出高頻響聲，提醒停車場管理員或車主；提醒功能：當車主的停車時間即將到期或已經(jīng)到期時，蜂鳴器會發(fā)出低頻響聲，提醒車主及時繳費或移動車輛；在車輛進出停車場時，蜂鳴器可以發(fā)出不同的響聲，如長響或短響，以反饋車輛是否成功進出停車場。OLED顯示模塊：顯示當前停車場的空余車位數(shù)、停車費用等信息，方便車主選擇合適的停車位；顯示車輛進出停車場的狀態(tài)，如進入時間、出去時間、停車時長等信息，方便停車場管理員監(jiān)控車輛進出情況；顯示車主繳費情況，包括已付費用、待繳費用等信息，方便車主及時繳納停車費用；顯示系統(tǒng)提示信息，如禁止抽煙、禁止鳴笛、禁止隨意停放等規(guī)定，提醒車主注意停車秩序和安全。2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要單片機STM32F103c8t6、光敏電阻、超聲波傳感器、蜂鳴器、繼電器、藍牙通信模塊、OLED屏幕；（2）軟件平臺程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；（5）用戶信息顯示查看。2.3單片機型號選型89S51單片機的AD、EEPROM等功能需要靠擴展，增加了硬件和軟件負擔；以及外設(shè)資源非常有限，不太適合做復(fù)雜的產(chǎn)品，雖然I/O腳使用簡單，但高電平時無輸出能力，這也是89S51系列單片機的最大軟肋；運行速度過慢，特別是雙數(shù)據(jù)指針，如能改進能給編程帶來很大的便利；89S51單片機保護能力很差，很容易燒壞芯片；雖然相對傳統(tǒng)的速度有幾倍提升，但對于功能很多的產(chǎn)品依然非常吃力，目前在教學(xué)場合和對性能要求不高的場合大量被采用。STM32單片機可以直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示且外電路簡單，它的A/D為10位，能滿足精度要求。具有在線調(diào)試及編程（ISP）功能。STM32單片機程序都是模塊化的，接口相對簡單些，因為它自身帶好多功能，工作速度也快。并且具有低工作電壓、低功耗、驅(qū)動能力強等特點。PIC系列單片機的I/O口是雙向的，其輸出電路為CMOS互補推挽輸出電路。I/O腳增加了用于設(shè)置輸入或輸出狀態(tài)的方向寄存器，從而解決了89S51單片機系列I/O腳為高電平時同為輸入和輸出的狀態(tài)。當置位1時為輸入狀態(tài)，且不管該腳呈高電平或低電平，對外均呈高阻狀態(tài);置位0時為輸出狀態(tài)，不管該腳為何種電平，均呈低阻狀態(tài)，有相當?shù)尿?qū)動能力，低電平吸入電流達25mA，高電平輸出電流可達20mA。所以在這兩者相比較中，選擇了STM32單片機作為主控芯片，因為它的優(yōu)勢非常明顯，首先滿足了設(shè)計需要的基礎(chǔ)上擁有最小的芯片體積，工作性能穩(wěn)定可靠，參考的資料非常豐富，很適合本次的研究設(shè)計。

第3章系統(tǒng)硬件部分設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計本系統(tǒng)設(shè)計一個智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計，全部硬件開發(fā)主要包含GL5516光敏電阻、HC-SR04超聲波測距傳感器、蜂鳴器、繼電器、藍牙通信模塊、0.96寸OLED屏幕，硬件系統(tǒng)設(shè)計需要完成以下個功能模塊設(shè)計組成：圖3.1總體原理圖3.2系統(tǒng)主要功能模塊設(shè)計智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計主要包括了HC-SR04超聲波測距傳感器、GL5516光敏電阻、蜂鳴器、繼電器、藍牙通信模塊、0.96寸OLED屏幕以及單片機最小系統(tǒng)設(shè)計。3.2.1光敏電阻功能模塊設(shè)計光敏電阻的工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。在半導(dǎo)體光敏材料兩端裝上電極引線，將其封裝在帶有透明窗的管殼里就構(gòu)成光敏電阻，為了增加靈敏度，兩電極常做成梳狀。用于制造光敏電阻的材料主要是金屬的硫化物、硒化物和碲化物等半導(dǎo)體。通常采用涂敷、噴涂、燒結(jié)等方法在絕緣襯底上制作很薄的光敏電阻體及梳狀歐姆電極，接出引線，封裝在具有透光鏡的密封殼體內(nèi)，以免受潮影響其靈敏度。其參數(shù)如下:封裝形式:TO-3P。電阻尺寸:4.4mm*3mm。光敏電阻系數(shù):50～500微歐/LUX。精度:土1%。最大額定電壓:5V。工作溫度范圍:-40℃～+120℃。換能材料:銅、鐵、鋼。封裝材料:注射塑料。實物圖如圖3.2所示。圖3.2光敏電阻實物圖智能停車場管理系統(tǒng)中的光線傳感器是用來檢測車位是否有車輛停放的傳感器，其硬件設(shè)計應(yīng)包含以下功能需求：光敏元件：用于檢測光線強度的變化，一般采用光敏二極管或光敏電阻作為光敏元件。濾波器：用于濾除光線以外的噪聲信號，一般采用帶通濾波器進行濾波處理。增益放大器：用于將光敏元件輸出的微弱信號放大，以提高檢測的靈敏度和準確性。模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以方便后續(xù)的數(shù)字信號處理。微控制器：用于接收和處理傳感器采集到的數(shù)據(jù)，并進行分析、判斷和控制。通信模塊：用于將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街骺刂破骰蛟贫朔?wù)器進行進一步處理和管理。電源模塊：提供傳感器所需的電源供應(yīng)，一般采用電池供電或外部電源供電?？傊?，光敏電阻的硬件設(shè)計應(yīng)能夠滿足檢測車位是否有車輛停放的功能需求，并具備高精度、高穩(wěn)定性和低功耗等特點。

3.2.2超聲波測距傳感器功能模塊設(shè)計參數(shù)：引腳：5根；工作電壓：5v；工作電流：15mA；工作頻率：40Hz。測量范圍：最近距離：2cm；最遠距離：4m；測量角度：15度。計算公式：測試距離=（高電平時間*聲速（340M/S））/2。優(yōu)點：性能穩(wěn)定；測量距離準確；盲區(qū)??；便于使用。超聲波測距傳感器原理圖如圖3.3所示。圖3.3超聲波測距傳感器原理圖智能停車場管理系統(tǒng)中超聲波測距傳感器是用來測量車輛與地面的距離，以便系統(tǒng)判斷車位是否已經(jīng)被占用。以下是超聲波測距傳感器的硬件設(shè)計需求：傳感器模塊：超聲波測距傳感器需集成在一個模塊中，用于方便安裝和使用。測距范圍：傳感器需具備合適的測距范圍，能夠測量車輛與地面的距離。精度：傳感器需要具備適當?shù)木?，以確保系統(tǒng)可以準確地判斷車位是否被占用。反射面要求：傳感器需要在車位上方安裝，并且要求車位的反射面應(yīng)該具備一定的反射率。通信接口：傳感器需要具備適當?shù)耐ㄐ沤涌?，以便與系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。供電要求：傳感器需要具備適當?shù)墓╇娨?，以確保系統(tǒng)的正常運行。防水設(shè)計：傳感器需要具備適當?shù)姆浪O(shè)計，以便在雨天或其他惡劣環(huán)境下正常工作?？垢蓴_能力：傳感器需要具備一定的抗干擾能力，以確保系統(tǒng)可以正常工作，不受其他電子設(shè)備的影響。3.2.3顯示屏功能模塊設(shè)計0.96寸OLED顯示屏實物圖如圖3.4所示。圖3.4OLED顯示屏實物圖名稱注釋GND接地VCC3.3-5VD0SPI中的時鐘管腳——SCKD1SPI中的數(shù)據(jù)管腳——MOSIRES復(fù)位引腳（低電平有效）DC數(shù)據(jù)/命令控制腳CS片選引腳表3.5OLED顯示屏引腳表基于STM32的智能停車場管理系統(tǒng)中的OLED顯示模塊是用來實時顯示各種參數(shù)的數(shù)值。主要功能是將系統(tǒng)中采集到的各個數(shù)據(jù)通過顯示在OLED屏幕上，方便觀測停車場的變化。下面是該模塊的硬件設(shè)計要點：選用合適的OLED顯示屏，一般為0.96英寸或1.3英寸的OLED屏幕。選擇合適的控制芯片，比如選用SPI或I2C接口的控制芯片，方便與主控板進行通信。在硬件電路設(shè)計中需要包含必要的電源管理電路，如穩(wěn)壓器、濾波電容等，以確保OLED顯示屏幕穩(wěn)定工作。在硬件電路設(shè)計中需要預(yù)留OLED屏幕引腳接口，以便與主控板進行連接。根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計合適的外殼和固定結(jié)構(gòu)，保護OLED屏幕及其連接線路。3.2.4蜂鳴器功能模塊設(shè)計智能停車場管理系統(tǒng)中，蜂鳴器通常用于發(fā)出警報或提醒聲音。其硬件設(shè)計應(yīng)包括以下要素：音頻功放：蜂鳴器需要一個音頻功放來提供足夠的功率驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。蜂鳴器：蜂鳴器是發(fā)聲的核心組件，需要根據(jù)實際需求選擇合適的型號和尺寸?？刂崎_關(guān)：蜂鳴器需要一個控制開關(guān)來控制其發(fā)聲。該開關(guān)通常由單片機或其他控制器控制。連接線路：蜂鳴器需要與其他電路元件連接，如音頻功放、控制開關(guān)等。因此需要設(shè)計相應(yīng)的連接線路，確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。蜂鳴器實物圖如圖3.6所示。圖3.6蜂鳴器實物圖總之，蜂鳴器的硬件設(shè)計需要結(jié)合實際需求，選擇合適的元件并設(shè)計合理的電路連接方式，以確保其正常發(fā)聲并達到預(yù)期的提醒效果。3.2.5藍牙功能模塊設(shè)計在基于STM32的智能停車場管理系統(tǒng)中，藍牙模塊的硬件設(shè)計涉及以下幾個方面：將藍牙模塊與STM32微控制器連接。通常，藍牙模塊使用串行通信接口與STM32進行通信。確保將正確的引腳連接到對應(yīng)的接口線路。為藍牙模塊提供適當?shù)碾娫?。藍牙模塊通常需要穩(wěn)定的電源電壓和電流?？梢允褂秒娫垂芾黼娐贰⒎€(wěn)壓器等組件來確保藍牙模塊的穩(wěn)定供電。對于藍牙模塊，天線設(shè)計至關(guān)重要，影響通信距離和質(zhì)量。根據(jù)模塊要求選擇合適的天線類型。根據(jù)需要，可能需要添加一些外部組件來增強藍牙模塊的功能，如LED指示燈、按鈕或外部存儲器等。在設(shè)計PCB布局時，應(yīng)考慮到藍牙模塊的位置和與其他組件的距離。確保信號線路短而直接，并避免干擾源，如高頻信號線或電源線。在設(shè)計中考慮藍牙模塊的安全性和防護措施，以防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。可以使用加密算法和安全協(xié)議來保護通信數(shù)據(jù)，并在設(shè)計中采用物理和軟件級別的安全措施。在完成硬件設(shè)計后，進行調(diào)試和測試以確保藍牙模塊的正常工作。使用適當?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備對通信性能、距離范圍和數(shù)據(jù)傳輸進行測試，并解決任何問題。圖3.7藍牙電路圖3.3本章小結(jié)基于STM32單片機的智能停車場管理系統(tǒng)分析，現(xiàn)有的技術(shù)和經(jīng)濟條件系統(tǒng)功能均能實現(xiàn)；將整個系統(tǒng)劃分成兩個功能模塊來進行分析，使得對系統(tǒng)的分析能夠細致入微，同時也有利于進行后續(xù)的工作。

第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計功能模塊系統(tǒng)功能的設(shè)計是滿足需求設(shè)計的，如果能告訴所有處理特別程序需要的設(shè)備，如果該系統(tǒng)對投入、產(chǎn)出和模塊作了準確的描述，就能使程序更有效地避免該系統(tǒng)的應(yīng)用階段。4.1軟件主流程圖主程序首先對單片機進行初始化，使得相應(yīng)的IO口以及中斷寄存器置位，來滿足接下來的操作。圖4.1系統(tǒng)軟件主流程圖4.2光敏電阻程序的設(shè)計智能停車場管理系統(tǒng)中的光敏電阻主要用于檢測車輛是否駛?cè)牖蝰偝鲕囄?，其軟件設(shè)計需要實現(xiàn)以下功能需求：（1）初始化光敏電阻，配置相關(guān)參數(shù)和引腳。（2）循環(huán)檢測光敏電阻的數(shù)值，以確定是否開燈。（3）根據(jù)光敏電阻的數(shù)值，向系統(tǒng)發(fā)送相應(yīng)的信號。（4）處理傳感器的誤檢或漏檢情況，確保系統(tǒng)的準確性和穩(wěn)定性。（5）將檢測到的車輛信息實時傳輸給后臺服務(wù)器，更新停車場狀態(tài)。具體實現(xiàn)過程可以采用微控制器編程，通過配置中斷服務(wù)程序（ISR）或定時器，定期檢測傳感器數(shù)值，并處理相應(yīng)的事件和異常情況。同時，還需要實現(xiàn)與其他傳感器和顯示屏的通信，確保系統(tǒng)的協(xié)同作用和整體性能。光敏電阻設(shè)計流程圖如圖4.2所示。圖4.2光敏電阻流程圖4.3超聲波測距傳感器程序的設(shè)計為了實現(xiàn)超聲波測距傳感器檢測進入車輛數(shù)的功能，可以采用以下軟件設(shè)計：初始化傳感器：在系統(tǒng)啟動時，對超聲波測距傳感器進行初始化。初始化包括設(shè)置傳感器引腳、設(shè)置超聲波信號的頻率和波特率等。循環(huán)檢測車輛：使用一個循環(huán)來檢測車輛是否進入或是否離開停車場。當車輛進入停車場時，傳感器就會檢測到車輛的進入，計數(shù)器加1；當車輛離開停車場時，傳感器就會檢測到車輛駛出，計數(shù)器減1。顯示進入車輛數(shù)：將檢測到的車輛數(shù)實時顯示在停車場管理系統(tǒng)的顯示屏上。發(fā)出警報：當停車場內(nèi)車輛數(shù)量超出了規(guī)定的最大限制時，系統(tǒng)應(yīng)該能夠發(fā)出警報。可以通過連接蜂鳴器實現(xiàn)警報功能。存儲數(shù)據(jù)：當車輛進入或離開停車場時，系統(tǒng)需要將相關(guān)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。這些數(shù)據(jù)包括車輛進入或離開的時間，車牌號碼等信息。統(tǒng)計停車場剩余車位：系統(tǒng)需統(tǒng)計停車場內(nèi)剩余的車位數(shù)量，以便實時更新在顯示屏上的車位信息數(shù)量。可以通過將停車場總車位數(shù)減去已停放車輛數(shù)來實現(xiàn)統(tǒng)計剩余車位的功能。根據(jù)以上軟件設(shè)計，可以實現(xiàn)超聲波測距傳感器檢測進入車輛數(shù)的功能。超聲波測距傳感器流程圖如圖4.3所示。圖4.3超聲波測距傳感器流程圖4.4顯示屏程序的設(shè)計智能停車場管理系統(tǒng)中的顯示屏主要用于顯示車位狀態(tài)、收費信息、提示信息等。因此，其軟件程序設(shè)計應(yīng)該包括以下方面：界面設(shè)計：根據(jù)實際需要設(shè)計合適的界面布局和顯示格式，以便用戶能夠直觀地了解停車場的信息。數(shù)據(jù)處理：依據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)，對車輛進出和車位狀態(tài)等信息進行處理，以便在顯示屏上進行展示。數(shù)據(jù)更新：定時從服務(wù)器端獲取最新的車位狀態(tài)、停車費用等信息，并在顯示屏上進行更新。系統(tǒng)管理：提供管理員賬號，用于對系統(tǒng)進行管理，包括更新車位狀態(tài)、調(diào)整收費標準等操作。報警提示：當有異常情況發(fā)生時，例如煙霧傳感器或火焰?zhèn)鞲衅鳈z測到異常，系統(tǒng)應(yīng)該能夠及時發(fā)出警報并在顯示屏上進行提示。多語言支持：為了方便國際用戶使用，系統(tǒng)應(yīng)該支持多語言切換，讓不同語言的用戶都能夠順暢地使用系統(tǒng)。以上是智能停車場管理系統(tǒng)中顯示屏的軟件程序設(shè)計需要考慮的方面。顯示屏顯示程序流程圖如圖4.4所示。圖4.4顯示屏顯示流程圖

4.5蜂鳴器程序的設(shè)計蜂鳴器實際上是一種兼顧聲音和警示的作用，就是一種可以發(fā)出類似聲音的裝置，一般用在警報裝置，提醒裝置上。起到報警功能，體積較小、質(zhì)量較輕。系統(tǒng)中的蜂鳴器主要是用于發(fā)出警報或提醒聲音。當檢測停車場內(nèi)無剩余車位時，蜂鳴器自動報警。當停車場有剩余車位時，蜂鳴器不會報警。蜂鳴器流程圖如圖4.5所示。圖4.5蜂鳴器流程圖4.6藍牙程序的設(shè)計在基于STM32的智能停車場管理系統(tǒng)中，藍牙模塊的軟件設(shè)計包括以下幾個方面：在系統(tǒng)啟動時，需要初始化和配置藍牙模塊。這包括設(shè)置串口通信參數(shù)、配對模式、服務(wù)和特性配置等。使用適當?shù)膸旎蝌?qū)動程序來簡化配置過程。設(shè)計合適的數(shù)據(jù)交換機制，以便與其他設(shè)備進行通信。定義數(shù)據(jù)包格式和協(xié)議，確保數(shù)據(jù)的準確傳輸。處理接收到的命令和數(shù)據(jù)，并采取相應(yīng)的操作，如更新車位狀態(tài)、執(zhí)行預(yù)訂請求等。管理藍牙連接的建立和斷開。處理連接事件，并保持與手機或其他藍牙設(shè)備的穩(wěn)定通信。處理斷開連接的情況，執(zhí)行相應(yīng)的操作。實現(xiàn)合適的用戶身份驗證機制，確保只有授權(quán)用戶可以使用系統(tǒng)功能。進行藍牙模塊軟件的調(diào)試和測試，確保其正常工作。使用適當?shù)墓ぞ吆图夹g(shù)，如調(diào)試器、串口監(jiān)視器等，進行調(diào)試和問題排查。藍牙流程圖如圖4.6所示。圖4.6藍牙流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實物圖圖5.1系統(tǒng)完整實物圖5.2測試目的軟件測試其實是為了發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中可能存在的缺陷，很多人認為在測試過程中發(fā)現(xiàn)的錯誤越少越好，但其實并不是這樣的，只有在測試階段中發(fā)現(xiàn)更多的問題才有利于提高軟件的完整性。軟件測試是一個破壞性的過程，其目的是為了盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件中的錯誤，而不是為了演示軟件的正確功能。5.3功能測試顯示屏功能模塊設(shè)計：顯示屏用來顯示距離、光照信息、車位情況等，基于STM32的智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計能夠通過超聲波測距傳感器采集進入和駛出的車輛數(shù)，并通過顯示屏進行顯示，顯示屏還可以顯示停車場總的車位數(shù)量和剩余車位數(shù)量。圖5.2顯示屏模塊功能測試圖光敏傳感器模塊測試：光線傳感器需要能夠測量停車場內(nèi)的光線強度，并將測量結(jié)果傳輸給主控制系統(tǒng)。測量光線強度的精度應(yīng)該足夠高，以確保自動控制系統(tǒng)能夠準確地判斷是否需要開啟或關(guān)閉燈光；光線傳感器需要通過一定的通信協(xié)議將測量結(jié)果傳輸給主控制系統(tǒng)。光敏傳感器用來采集停車場內(nèi)光照情況，當采集到的光照強度小于閾值時，會開啟燈光；反之，當光照強度充足時，不會開啟燈光。圖5.3光敏電阻模塊功能測試圖

超聲波測距傳感器功能模塊測試：超聲波測距傳感器在本設(shè)計中主要用來測量車與障礙物之間的距離，將卡片放入超聲波測距傳感器面前感應(yīng)，系統(tǒng)監(jiān)測當前有剩余車位，并且有車輛駛?cè)耄詣娱_啟舵機予以開門，允許車輛駛?cè)耄幌到y(tǒng)監(jiān)測當前無剩余車位，并且有車輛駛?cè)?，不予開門，蜂鳴器會進行報警。圖5.4超聲波測距傳感器功能測試圖

手機下載停車場軟件，通過藍牙通信模塊，與上位機連接，手機屏幕上顯示當前停車場的時間，是否有車輛駛?cè)?是否有車輛駛出，停車位總數(shù)，車位剩余數(shù)量，光照閾值和燈光顯示，還可以在手機上設(shè)置光照閾值，設(shè)置閾值小于當前光照值，燈光開啟。圖5.5上位機連接圖5.4測試結(jié)果在這一章節(jié)中，對系統(tǒng)的功能模塊進行了測試，對其獲得的測試進行了詳細的記錄，并且進行分析，可以使得系統(tǒng)具有正常運行的特性，在模塊控制中，通過正常的使用，可以符合要求，使該系統(tǒng)通過測試。第6章總結(jié)與展望在這一章中對整個系統(tǒng)的開發(fā)過程進行了總結(jié)和系統(tǒng)完成后的心得體會，整個開發(fā)工程中從一開始的選題到最后項目的完成中使我獲得更多的認知。6.1總結(jié)智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計旨在提高停車場管理的智能化程度，通過使用卡片、煙霧傳感器、超聲波測距傳感器等硬件設(shè)備，實現(xiàn)對停車場內(nèi)車輛、環(huán)境等方面的監(jiān)測和管理。同時，通過顯示屏和蜂鳴器等硬件設(shè)備，提供車位狀態(tài)、告警信息等實時反饋，方便車主和停車場管理人員的使用和管理。在硬件設(shè)計方面，需要根據(jù)實際需要選用合適的設(shè)備，并將其安裝在停車場內(nèi)合適的位置，確保其可以正常工作和監(jiān)測。在軟件程序設(shè)計方面，需要編寫超聲波測距傳感器的監(jiān)測程序以及顯示屏的顯示程序，實現(xiàn)停車場信息的實時監(jiān)測、反饋和顯示。總體而言，智能停車場管理系統(tǒng)的設(shè)計可以提高停車場管理的效率和安全性，為車主和停車場管理人員帶來便利。6.2展望智能停車場管理系統(tǒng)設(shè)計具有較廣泛的應(yīng)用前景，可以提高停車場管理效率、增加停車場收入、改善用戶停車體驗等方面發(fā)揮作用。未來的展望包括：（1）智能化程度的提高：隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，智能停車場管理系統(tǒng)將會更加智能化，可以利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)實現(xiàn)更高效的管理。（2）聯(lián)網(wǎng)化程度的提高：智能停車場管理系統(tǒng)可以與城市交通管理系統(tǒng)、公共汽車到站提醒系統(tǒng)等聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)更加智能化的交通運輸管理。（3）環(huán)保性能的提高：智能停車場管理系統(tǒng)可以引入新的環(huán)保技術(shù)，如太陽能充電、綠色材料等，提高系統(tǒng)的環(huán)保性能。（4）用戶體驗的提高：智能停車場管理系統(tǒng)可以引入更加人性化的設(shè)計，如語音提示、車位預(yù)訂等，提高用戶的停車體驗。（5）智慧城市建設(shè)的推進：智能停車場管理系統(tǒng)可以與智慧城市建設(shè)相結(jié)合，實現(xiàn)更加智慧化的城市交通管理，推動智慧城市建設(shè)的進程。

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