代码收藏家技术教程 2024-07-28

STM32实现简单的智能停车场收费

智能停车场收费系统是一种可以自动识别车辆信息、计算停车费用并实现支付的系统。在本文中，我将使用STM32微控制器来实现一个简单的智能停车场收费系统。这个系统将包括以下主要功能：

车辆入场识别：使用车牌识别技术来自动识别车辆的车牌号码。我们将使用一个摄像头模块和一个图像处理算法来实现这个功能。
车位管理：系统将实时监测停车场的车位情况，并将车辆的入场和离场信息记录在数据库中。我们将使用一个车位传感器来检测车位的占用情况。
车辆离场识别：当车辆准备离开停车场时，系统将再次使用车牌识别技术来自动识别车辆的车牌号码，并根据车辆的入场时间和离场时间来计算停车费用。
支付功能：一旦计算出停车费用，系统将向用户展示费用，并提供支付选项。我们将使用一个LCD显示屏和一个按键来实现用户界面，并使用一个电子支付模块来处理支付。

现在，我将详细介绍如何使用STM32微控制器来实现上述功能。

硬件准备

为了实现上述系统，我们将需要以下硬件组件：

STM32微控制器开发板：我们将使用STM32F4系列的开发板，如STM32F407G-DISC1。
摄像头模块：我们将需要一个支持视频输出的摄像头模块，如OV7670。
车位传感器：我们将使用一个车位传感器来检测车位的占用情况。您可以选择使用一个红外传感器或一个压力传感器。
LCD显示屏：我们将使用一个字符型LCD显示屏来显示系统信息和费用信息。
按键：我们将使用一个按键作为用户界面的输入设备。
电子支付模块：我们将使用一个电子支付模块来处理停车费用的支付。

软件准备

为了编写并调试STM32程序，我们将需要以下软件工具：

STM32CubeIDE：这是一个用于编写和调试STM32程序的集成开发环境（IDE）。
HAL库：这是STMicroelectronics提供的一套硬件抽象层（HAL）库，用于编写STM32的驱动程序。

系统设计

在开始编写代码之前，我们需要进行系统设计。我们将采用分层设计的方式来组织代码。系统的主要分层如下：

应用层：这是系统的最高层，负责用户界面和业务逻辑的处理。应用层将调用下一层的接口来实现具体功能。
车牌识别层：这一层负责处理车辆的入场和离场识别。它将接收摄像头模块提供的视频流，并使用图像处理算法来识别车牌。
车位管理层：这一层负责监测车位的占用情况，并记录车辆的入场和离场信息。
支付层：这一层负责计算停车费用，并向用户展示费用和提供支付选项。

现在，我们将逐层编写代码来实现这些功能。

车牌识别层

我们将使用STM32的外部中断功能来处理车牌识别。首先，我们需要配置外部中断引脚，并编写一个中断处理函数来处理中断事件。

// 配置外部中断引脚
void configureExternalInterrupt(void) {
    // 配置中断引脚为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 启动中断线
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);
}

// 外部中断处理函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_0) {
        // 处理车牌识别事件
        processLicensePlate();
    }
}

在中断处理函数中，我们将调用processLicensePlate()函数来处理车牌识别事件。在这个函数中，我们将使用摄像头模块来获取视频流，并使用图像处理算法来识别车牌号码。由于车牌识别算法的实现较为复杂，我们将不在本文中详细讨论。

车位管理层

在车位管理层，我们将使用一个车位传感器来检测车位的占用情况。当车辆进入或离开停车位时，车位传感器将触发一个中断。我们将编写一个中断处理函数来处理中断事件。

// 配置外部中断引脚
void configureExternalInterrupt(void) {
    // 配置中断引脚为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    // 启动中断线
    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 0, 0);
    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);
}

// 外部中断处理函数
void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin) {
    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1) {
        // 处理车位改变事件
        processParkingSpace();
    }
}

在中断处理函数中，我们将调用processParkingSpace()函数来处理车位改变事件。在这个函数中，我们将读取车位传感器的状态，如果车位由空变为占用，则将车辆的入场信息记录在数据库中；如果车位由占用变为空，则将车辆的离场信息记录在数据库中。

支付层

在支付层，我们将使用一个LCD显示屏和一个按键来实现用户界面，并使用一个电子支付模块来处理支付。

首先，我们需要配置LCD显示屏和按键：

// 配置LCD显示屏
void configureLCD(void) {
    // 配置数据引脚为输出模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_3 | GPIO_PIN_4 | GPIO_PIN_5;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
    HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

    // 配置控制引脚为输出模式
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7;
    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

    // 配置LCD显示屏
    lcd_init();
}

// 配置按键
void configureButton(void) {
    // 配置按键引脚为输入模式
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

然后，我们可以编写一个函数来实现支付功能。在此函数中，我们将计算停车费用，并向用户展示费用和提供支付选项。