基于STM32+手机APP设计的智能停车场系统

介绍

随着城市化进程的加快，停车难问题日益严重。智能停车场系统通过现代传感技术、通信技术和控制技术，实现停车位智能管理，提高停车场利用效率，减少车主找车位时间。该系统基于STM32微控制器，通过与手机APP互联，提供实时停车位信息和导航服务。

应用使用场景

1. 大型商场、超市：为顾客提供便利的停车服务，提高客户满意度。
2. 公司办公楼：优化员工停车位分配，减少内部交通拥堵。
3. 公共停车场：提高停车资源利用率，减少环境污染。

下面是一些示例代码，展示如何实现大型商场、公司办公楼和公共停车场的停车管理系统。这些示例假设你使用Python作为编程语言，并且使用了一些常见的库。

大型商场和超市：为顾客提供便利的停车服务

class ParkingService:
    def __init__(self, total_spots):
        self.total_spots = total_spots
        self.available_spots = total_spots
        self.parked_cars = {}

    def park_car(self, license_plate):
        if self.available_spots > 0:
            self.parked_cars[license_plate] = True
            self.available_spots -= 1
            return f"Car {license_plate} parked successfully."
        else:
            return "No available spots."

    def remove_car(self, license_plate):
        if license_plate in self.parked_cars:
            del self.parked_cars[license_plate]
            self.available_spots += 1
            return f"Car {license_plate} removed successfully."
        else:
            return "Car not found."

# 示例用法
mall_parking = ParkingService(total_spots=100)
print(mall_parking.park_car("ABC123"))
print(mall_parking.remove_car("ABC123"))

公司办公楼：优化员工停车位分配

class EmployeeParkingService:
    def __init__(self, total_spots):
        self.total_spots = total_spots
        self.spot_allocation = {}
        self.waitlist = []

    def allocate_spot(self, employee_id):
        if len(self.spot_allocation) < self.total_spots:
            self.spot_allocation[employee_id] = True
            return f"Spot allocated to employee {employee_id}."
        else:
            self.waitlist.append(employee_id)
            return f"No available spots. Employee {employee_id} added to waitlist."

    def release_spot(self, employee_id):
        if employee_id in self.spot_allocation:
            del self.spot_allocation[employee_id]
            if self.waitlist:
                next_employee = self.waitlist.pop(0)
                self.spot_allocation[next_employee] = True
                return f"Spot released from {employee_id}. Spot now allocated to {next_employee}."
            return f"Spot released from {employee_id}."
        else:
            return "Employee not found."

# 示例用法
office_parking = EmployeeParkingService(total_spots=50)
print(office_parking.allocate_spot("E001"))
print(office_parking.release_spot("E001"))

公共停车场：提高停车资源利用率

class PublicParkingService:
    def __init__(self, total_spots):
        self.total_spots = total_spots
        self.available_spots = total_spots

    def park_car(self):
        if self.available_spots > 0:
            self.available_spots -= 1
            return "Car parked successfully."
        else:
            return "No available spots."

    def remove_car(self):
        if self.available_spots < self.total_spots:
            self.available_spots += 1
            return "Car removed successfully."
        else:
            return "All spots are already empty."

    def get_utilization_rate(self):
        used_spots = self.total_spots - self.available_spots
        utilization_rate = (used_spots / self.total_spots) * 100
        return f"Current utilization rate: {utilization_rate}%"

# 示例用法
public_parking = PublicParkingService(total_spots=200)
print(public_parking.park_car())
print(public_parking.get_utilization_rate())
print(public_parking.remove_car())

原理解释

系统由以下几个主要部分组成：

1. STM32微控制器：作为系统核心处理单元，负责数据采集、处理和传输。
2. 传感器模块：用于检测停车位是否被占用，如超声波传感器或红外传感器。
3. 无线通信模块：如Wi-Fi或Bluetooth模块，用于与手机APP通信。
4. 手机APP：用户可以通过APP查看停车位状态、导航到空闲车位等。

系统工作流程：

1. 传感器实时检测停车位状态，并将数据发送给STM32。
2. STM32对数据进行处理，更新停车位状态。
3. 通过无线通信模块，将最新的停车位信息发送到云端服务器。
4. 手机APP从服务器获取停车位信息，展示给用户，并提供导航功能。

算法原理流程图

算法原理解释

1. 传感器检测：周期性地采集停车位状态数据，如果传感器检测到物体（车辆），则认为停车位被占用。
2. 数据处理：STM32接收传感器数据，判断停车位状态并更新。
3. 数据传输：STM32通过无线通信模块，将最新停车位信息上传至云端服务器。
4. 信息展示与导航：手机APP从服务器获取数据，显示停车场地图和空闲车位，并提供导航路径。

实际应用代码示例实现

STM32传感器数据处理（C语言）

#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"

#define SENSOR_PORT GPIOA
#define SENSOR_PIN GPIO_PIN_0

void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_USART2_UART_Init(void);

int main(void)
{
    HAL_Init();
    SystemClock_Config();
    MX_GPIO_Init();
    MX_USART2_UART_Init();

    while (1)
    {
        if (HAL_GPIO_ReadPin(SENSOR_PORT, SENSOR_PIN) == GPIO_PIN_SET)
        {
            char message[] = "Parking Spot Occupied\n";
            HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)message, sizeof(message), HAL_MAX_DELAY);
        }
        else
        {
            char message[] = "Parking Spot Free\n";
            HAL_UART_Transmit(&huart2, (uint8_t*)message, sizeof(message), HAL_MAX_DELAY);
        }
        HAL_Delay(1000);
    }
}

// 配置时钟，GPIO，USART等初始化代码省略...

手机APP代码示例（假设使用Flutter）

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;
import 'dart:convert';

void main() => runApp(MyApp());

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Smart Parking App',
      home: ParkingHomePage(),
    );
  }
}

class ParkingHomePage extends StatefulWidget {
  @override
  _ParkingHomePageState createState() => _ParkingHomePageState();
}

class _ParkingHomePageState extends State<ParkingHomePage> {
  List<dynamic> parkingSpots = [];

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    fetchParkingData();
  }

  Future<void> fetchParkingData() async {
    final response = await http.get(Uri.parse('http://your-server-url/parking'));
    if (response.statusCode == 200) {
      setState(() {
        parkingSpots = json.decode(response.body);
      });
    } else {
      throw Exception('Failed to load parking data');
    }
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title: Text('Smart Parking')),
      body: ListView.builder(
        itemCount: parkingSpots.length,
        itemBuilder: (context, index) {
          return ListTile(
            title: Text('Spot ${index + 1}'),
            subtitle: Text(parkingSpots[index]['status']),
          );
        },
      ),
    );
  }
}

测试代码与部署场景

测试步骤

1. 部署STM32固件，确保传感器能正确检测车位状态。
2. 配置无线通信模块，使其能够连接到网络并上传数据到服务器。
3. 部署服务器并编写API接口，供手机APP获取数据。
4. 安装并运行手机APP，验证其能正确显示停车位状态。

部署场景

1. 在停车场每个车位安装传感器，并连接到STM32微控制器。
2. 将STM32设备连接到网络，配置好数据上传服务。
3. 在手机上安装APP，测试各项功能。

材料链接

• STM32官方文档
• Flutter开发文档

总结

智能停车场系统通过STM32微控制器和手机APP结合，实现了停车位的智能管理。系统设计简单，易于部署，具有很好的扩展性。对于解决城市停车难问题，提升停车体验具有重要意义。

未来展望

未来，智能停车场系统可以引入更多先进技术，如机器学习和大数据分析，以进一步优化停车位分配策略，预测停车需求。此外，还可以结合自动驾驶技术，实现真正的无人停车。