第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

随着城市化进程的不断加快，机动车保有量呈现爆发式增长，城市停车位资源日益紧张，“一位难求”已成为许多城市的常态。在此背景下，私人车位被他人占用、公共车位管理效率低下等问题愈发突出，不仅加剧了停车矛盾，也给车主带来诸多不便，甚至引发邻里纠纷与财产损失。传统车位锁多为机械式结构，依赖人工手动操作，存在使用不便、防盗性差、功能单一等局限，难以适应现代城市智慧停车的需求。

当前，市场上虽已出现部分智能车位锁产品，但在实际应用中仍存在明显不足：其一，控制方式单一，多数产品仅支持近距离物理操作或单一远程控制，缺乏多样化交互手段，难以满足不同场景下的使用需求；其二，安全机制不完善，自动关锁逻辑简单，常因误判车辆状态导致锁体与车辆发生碰撞，存在安全隐患；其三，状态反馈不直观，用户无法实时知晓车位锁的开关状态及操作结果，易因信息不对称引发操作失误；其四，缺乏有效的防误操作设计，在车辆未完全驶离或仍处于车位内时，可能因误触发导致锁体升起，造成设备或车辆损坏。

在此情况下，研发一款功能完善、安全可靠、操作便捷的智能车位锁具有重要现实意义。该设计基于STM32微控制器，整合RFID识别、密码输入、WiFi远程控制等多元交互方式，满足不同用户的操作习惯；通过红外对射传感器与超声波测距传感器的协同工作，精准判断车辆有无及驶离状态，实现安全自动关锁；结合液晶显示、语音提示与灯光反馈，确保用户实时掌握设备状态；同时，通过多重传感器联动与逻辑校验，有效避免误操作。这一设计不仅能保障私人车位的专属使用权，提升停车管理效率，还能为智慧社区、智能停车场的建设提供技术支持，推动城市静态交通管理的智能化升级，具有显著的实用价值与社会意义。

1.2 国内外研究现状

随着城市化进程加快和机动车保有量持续增长，停车资源供需矛盾日益凸显，智能车位锁作为解决车位管理混乱、私人车位被占用等问题的关键设备，成为国内外研究热点。国外对智能车位锁的研究起步较早，注重技术集成与场景适配，早期产品多以蓝牙、RFID等近距离通信技术为核心，实现基础的身份识别与锁具控制，如德国某品牌推出的智能车位锁通过集成高频RFID模块，支持授权车辆自动解锁，并结合压力传感器判断车位占用状态，降低误操作风险。近年来，随着物联网技术发展，国外研究逐渐向网络化、平台化延伸，例如美国部分企业将车位锁接入智慧停车云平台，通过WiFi或NB - IoT实现远程控制与数据共享，同时利用机器学习算法优化车位调度，提升公共停车场管理效率，但这类产品普遍存在成本较高、适配国内复杂停车场景能力不足等问题。

国内智能车位锁研究始于21世纪初，早期以模仿国外机械式产品为主，功能单一且智能化程度低。随着STM32等高性能微控制器的普及和传感器成本下降，国内研究逐渐转向多技术融合与本土化创新。目前，国内产品已实现RFID刷卡、密码输入、手机APP远程控制等多元交互方式，如某高校团队开发的智能车位锁通过STM32芯片集成红外对射传感器与超声波模块，实现车位占用检测与车辆驶离距离判断的联动控制，有效降低误关锁风险。同时，国内研究更注重用户体验与成本控制，在状态反馈方面，普遍采用LCD屏、语音模块等实现操作结果实时提示；在防误操作设计上，通过双重传感器校验（如红外检测车位内车辆、超声波监测驶离距离）提升安全性。

然而，当前国内外研究仍存在明显短板：国外产品虽技术成熟，但因定价过高且缺乏对国内复杂停车环境（如老旧小区、高密度停车场）的适配，难以大规模推广；国内产品虽成本较低、功能丰富，但在传感器协同精度、极端环境下的稳定性（如高温、暴雨天气）等方面仍有不足，部分产品存在误判率高、远程控制延迟等问题。此外，多数产品未形成标准化的通信协议，难以接入统一的智慧停车管理平台，限制了规模化应用。因此，研发一款兼顾低成本、高可靠性、多场景适配的智能车位锁，对优化停车资源配置、推动智慧社区与智慧城市建设具有重要意义。

1.3 研究内容与方法

本设计以STM32微控制器为核心，研究多模块协同工作的智能车位锁系统。硬件上，集成RFID模块实现刷卡开锁，矩阵按键用于密码输入，WiFi模块支持手机APP远程控制；通过红外对射传感器检测车位内是否有车，超声波传感器监测车辆驶离安全距离，配合舵机完成锁体开关动作；同时接入液晶显示屏、蜂鸣器、语音模块及LED灯，实现状态显示与声光提示。软件上，设计主控制程序协调各模块工作，编写RFID识别、密码验证、传感器数据处理及WiFi通信等子程序，优化自动关锁逻辑，确保车辆完全驶离后安全上锁，通过软硬件联调提升系统稳定性与响应速度，最终实现多元化控制、智能检测及多维度状态反馈的综合功能。