【雕爷学编程】Arduino智慧交通之自动收取停车费_ardoino扣费

Arduino是一个开放源码的电子原型平台，它可以让你用简单的硬件和软件来创建各种互动的项目。Arduino的核心是一个微控制器板，它可以通过一系列的引脚来连接各种传感器、执行器、显示器等外部设备。Arduino的编程是基于C/C++语言的，你可以使用Arduino IDE（集成开发环境）来编写、编译和上传代码到Arduino板上。Arduino还有一个丰富的库和社区，你可以利用它们来扩展Arduino的功能和学习Arduino的知识。

Arduino的特点是：
1、开放源码：Arduino的硬件和软件都是开放源码的，你可以自由地修改、复制和分享它们。
2、易用：Arduino的硬件和软件都是为初学者和非专业人士设计的，你可以轻松地上手和使用它们。
3、便宜：Arduino的硬件和软件都是非常经济的，你可以用很低的成本来实现你的想法。
4、多样：Arduino有多种型号和版本，你可以根据你的需要和喜好来选择合适的Arduino板。
5、创新：Arduino可以让你用电子的方式来表达你的创意和想象，你可以用Arduino来制作各种有趣和有用的项目，如机器人、智能家居、艺术装置等。

Arduino智慧交通是一种基于Arduino技术的智能交通系统，旨在提供交通管理和优化方案。下面将详细解释其主要特点、应用场景以及需要注意的事项。

主要特点：
1、实时数据采集和处理功能：系统可以通过连接传感器和Arduino控制器，实时采集交通相关数据，如交通流量、车辆速度、道路状态等。通过数据处理和分析，可以生成实时的交通信息和统计数据。
2、智能交通控制和优化功能：系统可以根据采集到的数据，实现智能的交通控制和优化。通过控制信号灯、调整道路限速、优化车辆流量等方式，改善交通拥堵、提高交通效率。
3、交通事故预警和安全管理功能：系统可以通过数据分析和模式识别，实现交通事故的预警和安全管理。一旦检测到异常情况，如交通事故风险区域、超速行驶等，可以及时发出警报并采取相应的安全措施。
4、用户信息服务和智能导航功能：系统可以向用户提供实时的交通信息服务和智能导航功能。通过连接到移动设备或车载导航系统，为用户提供最佳的路线规划、交通拥堵提示等服务。

应用场景：
1、城市交通管理：系统可应用于城市交通管理，通过智能交通控制和优化，改善交通拥堵、提高交通效率。可以在城市主要道路、交叉口等关键位置部署传感器和控制装置，实现交通流量的实时监测和控制。
2、高速公路管理：系统可用于高速公路的交通管理。通过部署传感器和摄像头，实时监测车辆流量、限速情况等，并提供交通事故预警和安全管理服务，提高高速公路的安全性和通行效率。
3、智能车辆导航和驾驶辅助：系统可与车载导航系统集成，为驾驶员提供智能导航和交通信息服务。通过实时的交通信息和路况提示，帮助驾驶员选择最佳路线，避免交通拥堵和事故风险。

需要注意的事项：
1、数据隐私和安全：在采集和处理交通数据时，需要保护用户的隐私和数据安全。合理采用数据加密、访问控制等措施，确保交通数据不被泄露或滥用。
2、系统可靠性和稳定性：智慧交通系统需要具备高可靠性和稳定性，以确保交通信息的准确性和实时性。系统的硬件设备和软件应具备良好的稳定性和容错性，以应对突发状况和故障。
3、法律法规和道路安全：在使用智慧交通系统时，需要遵守相关的法律法规和道路安全规定。系统设计和使用应符合交通法规，保障交通安全和秩序。

总结而言，Arduino智慧交通具有实时数据采集和处理、智能交通控制和优化、交通事故预警和安全管理、用户信息服务和智能导航等主要特点。它适用于城市交通管理、高速公路管理和智能车辆导航等场景。在使用此技术时，需要注意数据隐私和安全、系统可靠性和稳定性，以及法律法规和道路安全等事项。

自动收取停车费是Arduino智慧交通领域中的一个重要应用，通过利用Arduino控制器和相关设备，实现对停车场车辆的自动识别和费用计算。以下是从专业角度对自动收取停车费的主要特点、应用场景和需要注意的事项的详细解释。

主要特点：
车辆识别技术：自动收取停车费的关键是对进入和离开停车场的车辆进行准确识别。车辆识别技术可以利用图像识别、车牌识别等技术手段，对车辆进行自动检测和分类，确保准确记录车辆的进出时间和其他相关信息。
支付集成：自动收取停车费系统通常需要与支付系统进行集成，以实现方便快捷的支付功能，如通过手机支付、刷卡等方式进行停车费的结算。Arduino控制器可以与支付设备进行连接，实现支付信息的传递和处理。
数据管理和统计：自动收取停车费系统可以对停车场的使用情况进行数据管理和统计分析，包括车流量统计、停车时长分析等。这些数据可以为停车场管理者提供决策支持，优化停车场资源的利用效率。

应用场景：
停车场管理：自动收取停车费系统可以应用于各类停车场，包括室内停车场、室外停车场以及道路边停车位等。通过自动识别车辆、计算停车费用并实现自动结算，可以提高停车场管理效率，减少人力成本。
城市交通管理：自动收取停车费系统可以与城市的交通管理系统进行集成，实现对停车场的统一管理和监控。通过实时监测停车场的使用情况和车流量，可以优化交通拥堵状况，提高城市交通的流畅性和效率。
商业区和商场：商业区和商场常常面临停车位资源有限的问题，自动收取停车费系统可以帮助管理停车位的使用情况，并实现公平合理的停车费计算。同时，结合商场的会员系统，可以实现会员优惠、电子发票等功能，提升用户体验。

需要注意的事项：
数据安全和隐私保护：自动收取停车费系统涉及到车辆和支付信息的处理，需要注意数据的安全存储和传输，确保用户隐私的保护。
系统稳定性和可靠性：自动收取停车费系统需要具备稳定可靠的性能，能够在长时间运行和高负载情况下正常工作。在硬件和软件设计过程中，需要考虑系统的稳定性和故障恢复机制。
用户体验和界面设计：为了提升用户体验，停车费系统的界面设计应该简洁明了，操作简单便捷。同时，需要考虑不同用户群体的需求，如老年人、残障人士等，提供友好的用户界面和辅助功能。

综上所述，自动收取停车费是Arduino智慧交通领域的一个重要应用，具有车辆识别技术、支付集成、数据管理和统计等主要特点。它可以应用于停车场管理、城市交通管理以及商业区和商场等场景。在实施过程中，需要注意数据安全和隐私保护、系统稳定性和可靠性，以及用户体验和界面设计等事项。

当涉及到Arduino智慧交通中的自动收取停车费，以下是几个实际运用程序参考代码案例：

案例一：停车场入口系统

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Servo.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD module

const int ROW_NUM = 4; // four rows
const int COLUMN_NUM = 4; // four columns

char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; // connect to the row pinouts of the keypad
byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3, 2}; // connect to the column pinouts of the keypad

Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM);
Servo barrierServo;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking System");
  
  barrierServo.attach(10);
  barrierServo.write(0); // Raise the barrier at the beginning
}

void loop() {
  char key = keypad.getKey();
  
  if (key) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking ID:");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(key);
    
    delay(1000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Parking ID:");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(key);
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Payment Successful");
    
    barrierServo.write(90); // Lower the barrier after successful payment
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Thank You!");
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking ID:");
    
    barrierServo.write(0); // Raise the barrier for the next vehicle
  }
}
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要点解读：
使用I2C LCD模块显示停车系统状态和指示信息。
使用4x4矩阵键盘获取车辆的停车ID。
使用伺服电机控制道闸的升降。
在设置中，初始化LCD、矩阵键盘和伺服电机。
循环中，通过矩阵键盘获取停车ID，并在LCD上显示。
显示付款成功信息，降下道闸。
显示感谢信息，等待下一辆车进入，升起道闸。

案例二：停车场出口系统

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>
#include <Servo.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD module

const int ROW_NUM = 4; // four rows
const int COLUMN_NUM = 4; // four columns

char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; // connect to the row pinouts of the keypad
byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3, 2}; // connect to the column pinouts of the keypad

Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM);
Servo barrierServo;

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking System");
  
  barrierServo.attach(10);
  barrierServo.write(0); // Raise the barrier at the beginning
}

void loop() {
  char key = keypad.getKey();
  
  if (key) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking ID:");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(key);
    
    delay(1000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Parking ID:");
    lcd.setCursor(0,
 lcd.print(key);
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Payment Successful");
    
    barrierServo.write(90); // Lower the barrier after successful payment
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Thank You!");
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking ID:");
    
    barrierServo.write(0); // Raise the barrier for the next vehicle
  }
}
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要点解读：
与案例一类似，使用I2C LCD模块、4x4矩阵键盘和伺服电机。
在设置中，初始化LCD、矩阵键盘和伺服电机。
循环中，通过矩阵键盘获取停车ID，并在LCD上显示。
显示付款成功信息，降下道闸。
显示感谢信息，等待下一辆车进入，升起道闸。

案例三：停车费计算器

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <Keypad.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD module

const int ROW_NUM = 4; // four rows
const int COLUMN_NUM = 4; // four columns

char keys[ROW_NUM][COLUMN_NUM] = {
  {'1', '2', '3', 'A'},
  {'4', '5', '6', 'B'},
  {'7', '8', '9', 'C'},
  {'*', '0', '#', 'D'}
};

byte pin_rows[ROW_NUM] = {9, 8, 7, 6}; // connect to the row pinouts of the keypad
byte pin_column[COLUMN_NUM] = {5, 4, 3, 2}; // connect to the column pinouts of the keypad

Keypad keypad = Keypad(makeKeymap(keys), pin_rows, pin_column, ROW_NUM, COLUMN_NUM);

const int ratePerHour = 5; // Parking rate per hour

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking System");
}

void loop() {
  char key = keypad.getKey();
  
  if (key) {
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking Time");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(key);
    
    delay(1000);
    
    int parkingTime = (int)(key - '0'); // Convert char to int
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Parking Time:");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print(parkingTime);
    lcd.print(" hours");
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Total Amount:");
    int totalAmount = parkingTime * ratePerHour;
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("$");
    lcd.print(totalAmount);
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Thank You!");
    
    delay(2000);
    
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(0, 0);
    lcd.print("Enter Parking Time");
  }
}
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要点解读：
使用I2C LCD模块和4x4矩阵键盘。
在设置中，初始化LCD和矩阵键盘。
循环中，通过矩阵键盘获取停车时间，并在LCD上显示。
根据停车时间计算停车费用，并在LCD上显示总金额。
显示感谢信息，等待下一个停车时间输入。

这些示例程序展示了如何使用Arduino控制器和相关组件实现智慧交通中的自动收取停车费功能。这包括通过矩阵键盘获取停车ID或停车时间，并使用LCD显示相关信息。此外，还使用伺服电机控制道闸的升降。每个案例的具体实现细节略有不同，但整体上都遵循类似的流程：获取输入、处理逻辑、显示结果，并控制相关设备的操作。这些示例程序展示了如何使用Arduino控制器和相关组件实现智能交通中的自动收费系统。这包括通过矩阵键盘获取停车ID或停车时间，并使用LCD显示相关信息。此外，还使用伺服电机控制道闸的升降。

每个示例程序的实现细节有所不同，但整体上遵循类似的流程：
设置初始化：在setup()函数中，对LCD、矩阵键盘和其他组件进行初始化设置。
循环处理：在loop()函数中，通过矩阵键盘获取输入信息，并根据输入执行相应的操作。
显示信息：使用LCD显示相关的提示、输入和结果信息。
控制设备：根据需要，通过控制伺服电机的角度来升降道闸。

这些示例程序可以作为起点，根据具体需求进行修改和扩展。你可以根据自己的实际情况添加其他功能，例如存储停车记录、与数据库进行交互、实现多种付款方式等等。同时，确保在编写代码时遵循适当的编程实践和安全性措施，以确保系统的可靠性和安全性。

以下是几个实际运用程序参考代码案例，利用Arduino实现自动收取停车费的智慧交通应用：

案例四：RFID停车费收取系统

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
#include <SPI.h>
#include <MFRC522.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD对象
MFRC522 mfrc522(10, 9, 8, 7, 6);    // MFRC522 RFID模块对象

const int PARKING_FEE = 10;         // 停车费

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking Fee");
  SPI.begin();
  mfrc522.PCD_Init();
}

void loop() {
  if (mfrc522.PICC_IsNewCardPresent() && mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) {
    // 读取RFID卡片信息
    String cardData = "";
    for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) {
      cardData += String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? "0" : "");
      cardData += String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX);
    }

    // 显示停车费信息
    lcd.clear();
    lcd.print("Card: ");
    lcd.print(cardData);
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Fee: $");
    lcd.print(PARKING_FEE);

    // 扣除停车费
    delay(2000);
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    delay(2000);

    // 停车费已支付
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Received");
    delay(2000);
  }
}
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要点解读：
该程序使用Arduino控制LCD显示屏和MFRC522 RFID模块，实现RFID停车费收取系统。
使用LiquidCrystal_I2C库控制I2C接口的LCD显示屏，显示RFID卡片信息和停车费信息。
使用MFRC522库创建RFID模块对象，用于检测RFID卡片。
在循环中，通过RFID模块检测到新的RFID卡片时，读取卡片信息，并显示卡片信息和停车费信息在LCD显示屏上。
模拟停车费支付过程，显示付款信息并等待一段时间后显示付款已收到的信息。

案例五：超声波停车费计费系统

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD对象
const int TRIGGER_PIN = 2;          // 超声波传感器触发引脚
const int ECHO_PIN = 3;             // 超声波传感器回显引脚
const float DIST_THRESHOLD = 10.0;  // 停车距离阈值
const int PARKING_FEE = 10;         // 停车费

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking Fee");
  pinMode(TRIGGER_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
}

void loop() {
  // 触发超声波测距
  digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIGGER_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIGGER_PIN, LOW);
  
  // 接收回显信号并计算距离
  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  float distance = duration * 0.034 / 2;

  // 显示停车费信息
  lcd.clear();
  lcd.print("Distance: ");
  lcd.print(distance);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Fee: $");
  lcd.print(PARKING_FEE);

  // 判断是否需要收取停车费
  if (distance < DIST_THRESHOLD) {
    delay(2000);
    // 扣除停车费
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    delay(2000);

    // 停车费已支付
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    lcdsetCursor(0, 1);
    lcd.print("Received");
    delay(2000);
  }
}
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要点解读：
该程序使用Arduino控制LCD显示屏和超声波传感器，实现超声波停车费计费系统。
使用LiquidCrystal_I2C库控制I2C接口的LCD显示屏，显示停车距离和停车费信息。
设置超声波传感器的触发引脚和回显引脚，并定义停车距离阈值和停车费。
在循环中，触发超声波传感器测量距离，并计算得到距离值。
显示停车距离和停车费信息在LCD显示屏上。
如果距离小于预设阈值，模拟停车费支付过程，显示付款信息并等待一段时间后显示付款已收到的信息。

案例六：红外线停车费计费系统

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);  // I2C LCD对象
const int IR_SENSOR_PIN = A0;       // 红外线传感器引脚
const int PARKING_FEE = 10;         // 停车费

void setup() {
  lcd.begin(16, 2);
  lcd.print("Parking Fee");
  pinMode(IR_SENSOR_PIN, INPUT);
}

void loop() {
  // 读取红外线传感器状态
  int sensorValue = analogRead(IR_SENSOR_PIN);

  // 显示停车费信息
  lcd.clear();
  lcd.print("Sensor: ");
  lcd.print(sensorValue);
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Fee: $");
  lcd.print(PARKING_FEE);

  // 判断是否需要收取停车费
  if (sensorValue > 500) {
    delay(2000);
    // 扣除停车费
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    delay(2000);

    // 停车费已支付
    lcd.clear();
    lcd.print("Payment");
    lcd.setCursor(0, 1);
    lcd.print("Received");
    delay(2000);
  }
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要点解读：
该程序使用Arduino控制LCD显示屏和红外线传感器，实现红外线停车费计费系统。
使用LiquidCrystal_I2C库控制I2C接口的LCD显示屏，显示红外线传感器状态和停车费信息。
设置红外线传感器引脚，并定义停车费。
在循环中，读取红外线传感器的状态值。
显示红外线传感器状态和停车费信息在LCD显示屏上。如果传感器状态值超过预设阈值，模拟停车费支付过程，显示付款信息并等待一段时间后显示付款已收到的信息。这些案例代码提供了基本的实现思路，根据具体需求和硬件配置，你可以进行进一步的修改和优化。

注意，以上案例只是为了拓展思路，仅供参考。它们可能有错误、不适用或者无法编译。您的硬件平台、使用场景和Arduino版本可能影响使用方法的选择。实际编程时，您要根据自己的硬件配置、使用场景和具体需求进行调整，并多次实际测试。您还要正确连接硬件，了解所用传感器和设备的规范和特性。涉及硬件操作的代码，您要在使用前确认引脚和电平等参数的正确性和安全性。