基于STM32单片机的车位停车管理收费系统

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

国内城镇化进程持续推进，居民机动车保有量逐年攀升，城市停车资源供需矛盾日益凸显，老旧小区、小型商圈、园区配套停车场规模有限，停车乱象频发。大量中小型停车场依旧沿用人工登记收费模式，管理人员需要人工记录入场时间、核算停车费用，不仅人力成本高，还容易出现计时错误、收费纠纷，同时场内缺少车位引导，车主入场后盲目寻找空位，拉长寻车时间，加剧场内拥堵，也增加车辆怠速带来的能源消耗与尾气排放。市面上成熟的商用智能停车系统大多依托车牌识别摄像头、云端服务器搭建，设备造价高、部署复杂，对场地布线、网络条件都有要求，很多小型停车场难以承担改造费用，轻量化、低成本的车位管理方案仍然存在缺口。在智慧城市建设持续推进的大环境下，停车场智能化改造是城市交通治理的重要一环，降低智能停车系统的硬件门槛，打造一套结构简单、独立运行、无需联网的嵌入式停车管理装置，具备很强的现实价值。

本设计采用嵌入式主控搭配红外测距传感器，依靠本地终端完成车位检测、计时计费、车位引导与自助缴费，不需要复杂的图像识别设备和云端平台，硬件成本低廉，安装调试便捷，适配小型停车场、园区内部停车区域的改造需求。该方案可以减少人工值守的工作量，实现车位状态可视化展示，引导车主快速找到空余车位，自动完成停车计时计费，车主通过按键即可自助完成缴费放行，减少人为操作带来的误差。同时，本设计也为嵌入式技术在交通辅助设施中的应用提供实践案例，为同类低成本车位感知、自助收费系统的开发提供参考思路，助力小型停车场景的智能化升级，对缓解局部停车拥堵、简化停车流程、节约管理成本有着积极意义。

1.2 国内外研究现状

国外对于智能停车领域的研究起步较早，欧美发达国家依托成熟的物联网、传感与通信技术，已经形成较为完善的智能停车产业体系。不少城市将车位感知、动态定价、移动端预约、大数据调度相互结合，部分项目采用地磁、雷达、视觉多传感器融合方案，车位识别精度高，并且可以接入城市交通平台统一调度，实现全城停车资源联动。国外方案偏向大型商业化场景，系统功能完善，支持远程管理、数据统计、预约停车等丰富功能，配套算法成熟，在大型机场、商业综合体、城市道路停车场景落地广泛。但这类系统整体架构复杂，硬件成本高，很多方案依赖网络、云平台与移动端 APP，面向国内小规模、低成本、无网络的简易停车场场景适配性较差，直接引进会造成资源浪费，部署门槛高，难以在国内小型园区、老旧小区推广使用。

国内智能停车相关研究在近些年快速发展，海康威视、道尔智控等企业推出了商用车牌识别停车系统，高校科研也大量围绕视觉识别、地磁车位检测、物联网云停车方向开展研究，多数成熟方案以车牌识别作为车辆识别核心，搭配云端平台实现联网收费、数据统计。但这类方案更适合大型标准化停车场，设备价格偏高，对光照、安装位置要求严格，光线较差时识别效果下降。不少低成本嵌入式研究方案虽然采用红外、超声波传感器检测车位，但部分作品只实现车位状态检测，缺少一体化的自助缴费、场内地图引导功能，人机交互形式单一，很多系统需要电脑或者手机配合操作，脱离终端就无法独立完成收费放行。同时，很多现有设计在本地终端交互体验上有所欠缺，缺少可视化地图界面，车主无法直观看到车位分布，在小型停车场轻量化、一体化、本地独立运行的自助停车管理系统上还有持续优化的空间。

1.3 研究内容与方法

本研究以嵌入式主控芯片为核心搭建车位停车管理收费系统，完成硬件电路搭建与配套软件程序开发，选用红外测距传感器采集车位占用信号，获取车辆入场、车位停放信息，设计显示界面完成车位地图、停车时长、收费金额的可视化展示，搭建按键交互通道，实现缴费确认与界面切换，搭配语音模块与舵机道闸，完成提示播报与放行控制。研究过程中，先梳理系统功能需求，完成整体方案规划，再绘制原理图、制作硬件电路板，完成元器件焊接与硬件调试，随后编写底层驱动与业务逻辑程序，实现车位检测、计时计费、界面刷新、缴费放行等功能，最后进行联合调试，反复测试传感器识别稳定性、计费逻辑、交互流程，排查信号误触发、计时出错等问题，验证整套系统能否稳定实现预设功能。