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随着城市化进程的加快,停车难已成为许多大中城市面临的普遍问题。为了提高停车效率,改善用户体验,本文设计并实现了一套智能停车管理系统。该系统利用STM32微控制器、各类传感器以及移动应用,实现了停车位实时监控、在线预约和自动支付等功能,为用户提供了便捷的停车服务。
本系统的主要功能包括:
系统的硬件部分主要包括以下组件:
硬件连接示意图如下:
软件架构采用前后端分离的设计,具体包括:
软件架构图如下:
以下是STM32读取超声波传感器数据并通过MQTT上传的示例代码:
- #include "stm32f1xx_hal.h"
- #include "mqtt.h"
-
- // 定义引脚
- #define TRIG_PIN GPIO_PIN_0
- #define TRIG_PORT GPIOA
- #define ECHO_PIN GPIO_PIN_1
- #define ECHO_PORT GPIOA
-
- // 初始化超声波传感器
- void init_hcsr04(void) {
- GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
- // 配置TRIG引脚为输出
- GPIO_InitStruct.Pin = TRIG_PIN;
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
- GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
- HAL_GPIO_Init(TRIG_PORT, &GPIO_InitStruct);
-
- // 配置ECHO引脚为输入
- GPIO_InitStruct.Pin = ECHO_PIN;
- GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
- GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
- HAL_GPIO_Init(ECHO_PORT, &GPIO_InitStruct);
- }
-
- // 获取距离数据
- uint16_t get_distance(void) {
- uint32_t start_time, end_time;
- uint16_t distance;
-
- // 发送10us的触发脉冲
- HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_SET);
- HAL_Delay_us(10);
- HAL_GPIO_WritePin(TRIG_PORT, TRIG_PIN, GPIO_PIN_RESET);
-
- // 等待回波
- while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_RESET);
- start_time = HAL_GetTick();
-
- while(HAL_GPIO_ReadPin(ECHO_PORT, ECHO_PIN) == GPIO_PIN_SET);
- end_time = HAL_GetTick();
-
- // 计算距离 (声速约为340m/s,来回需要除以2)
- distance = (end_time - start_time) * 340 / 2 / 1000;
-
- return distance;
- }
-
- // MQTT数据上传
- void upload_data(uint16_t distance) {
- char payload[50];
- sprintf(payload, "{\"parkingId\": 1, \"distance\": %d}", distance);
- mqtt_publish("parking/status", payload);
- }
-
- // 主循环
- void main(void) {
- // 初始化硬件
- HAL_Init();
- init_hcsr04();
- mqtt_init();
-
- while(1) {
- uint16_t dist = get_distance();
-
- // 判断停车位状态
- if (dist < 50) { // 如果距离小于50cm,认为有车
- HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN_RED, GPIO_PIN_SET);
- HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN_GREEN, GPIO_PIN_RESET);
- } else {
- HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN_RED, GPIO_PIN_RESET);
- HAL_GPIO_WritePin(LED_PORT, LED_PIN_GREEN, GPIO_PIN_SET);
- }
-
- upload_data(dist);
- HAL_Delay(1000); // 每秒检测一次
- }
- }
这段代码实现了以下功能:
以下是处理停车位状态更新的Spring Boot控制器示例:
- @RestController
- @RequestMapping("/api/parking")
- public class ParkingController {
-
- @Autowired
- private ParkingService parkingService;
- @PostMapping("/status")
- public ResponseEntity<?> updateStatus(@RequestBody ParkingStatus status) {
- try {
- ParkingSpot updatedSpot = parkingService.updateParkingStatus(status);
- return ResponseEntity.ok(updatedSpot);
- } catch (Exception e) {
- return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body("Error updating parking status");
- }
- }
-
- @GetMapping("/available")
- public ResponseEntity<?> getAvailableSpots() {
- try {
- List<ParkingSpot> availableSpots = parkingService.getAvailableSpots();
- return ResponseEntity.ok(availableSpots);
- } catch (Exception e) {
- return ResponseEntity.status(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR).body("Error fetching available spots");
- }
- }
-
- @PostMapping("/reserve")
- public ResponseEntity<?> reserveSpot(@RequestBody ReservationRequest request) {
- try {
- Reservation reservation = parkingService.reserveSpot(request);
- return ResponseEntity.ok(reservation);
- } catch (Exception e) {
- return ResponseEntity.status(HttpStatus.BAD_REQUEST).body("Error reserving spot: " + e.getMessage());
- }
- }
- }
这个控制器实现了以下功能:
以下是React Native应用中显示可用停车位的组件示例:
- import React, { useState, useEffect } from 'react';
- import { View, Text, FlatList, StyleSheet } from 'react-native';
- import axios from 'axios';
-
- const AvailableSpots = () => {
- const [spots, setSpots] = useState([]);
-
- useEffect(() => {
- const fetchSpots = async () => {
- try {
- const response = await axios.get('http://api.example.com/parking/available');
- setSpots(response.data);
- } catch (error) {
- console.error('Error fetching available spots:', error);
- }
- };
-
- fetchSpots();
- const interval = setInterval(fetchSpots, 30000); // 每30秒更新一次
-
- return () => clearInterval(interval);
- }, []);
-
- const renderSpot = ({ item }) => (
- <View style={styles.spotItem}>
- <Text>Spot ID: {item.id}</Text>
- <Text>Status: {item.status}</Text>
- </View>
- );
-
- return (
- <View style={styles.container}>
- <Text style={styles.title}>Available Parking Spots</Text>
- <FlatList
- data={spots}
- renderItem={renderSpot}
- keyExtractor={item => item.id.toString()}
- />
- </View>
- );
- };
-
- const styles = StyleSheet.create({
- container: {
- flex: 1,
- padding: 10,
- },
- title: {
- fontSize: 20,
- fontWeight: 'bold',
- marginBottom: 10,
- },
- spotItem: {
- padding: 10,
- borderBottomWidth: 1,
- borderBottomColor: '#ccc',
- },
- });
-
- export default AvailableSpots;
这个组件实现了以下功能:
本智能停车管理系统通过整合硬件传感器、微控制器、后端服务和移动应用,实现了停车位的实时监控、在线预约和自动支付等功能,为用户提供了便捷的停车服务。系统的主要特点和优势包括:
实时监控:利用STM32微控制器和超声波传感器,实现了对停车位状态的实时监测,确保数据的及时性和准确性。
高效通信:采用MQTT协议进行设备与服务器之间的通信,保证了数据传输的可靠性和实时性。
可扩展性:采用前后端分离的架构设计,使用Spring Boot构建后端服务,便于系统的扩展和维护。
用户友好:通过React Native开发的移动应用,为用户提供了直观、易用的界面,方便查看停车位状态和进行预约操作。
性能优化:引入Redis缓存和RabbitMQ消息队列,有效提高了系统在高并发场景下的性能表现。
在实际应用中,本系统可以显著提高停车场的管理效率,减少用户寻找停车位的时间,从而缓解城市交通压力。同时,系统收集的数据也可用于进一步的分析和优化,如停车位使用率统计、高峰期预测等。
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