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ABSTRACT

With the continuous growth of urban motor vehicle ownership, traditional parking lots generally face pain points such as time-consuming parking space searching, imbalanced resource utilization, and low operational efficiency. The mode of manual guidance or independent parking space searching can no longer adapt to the intelligent needs of modern transportation. The integration of embedded technology and Internet of Things (IoT) technology provides technical support for the development of low-cost, high-reliability intelligent parking space guidance systems. However, some existing intelligent parking space systems have problems such as high deployment costs, weak module synergy, and insufficient remote interaction experience, making them difficult to meet the upgrading needs of small and medium-sized parking lots.

This study designs and implements a parking lot space guidance system with STM32 as the core main controller, constructing a closed-loop hardware architecture of "perception-processing-interaction-remote communication": On the input side, the ultrasonic sensor collects parking space distance data to determine the "occupied/idle" state, and the RFID reader completes the information association between vehicle tags and parking spaces; On the output side, the STM32 drives the OLED display to show the parking space status, controls the red/green LED lights to identify the status, and triggers the buzzer to complete on-site interactive prompts; On the communication side, the ESP8266 module is used to realize bidirectional data interaction between STM32 and the cloud platform, and cooperate with the mobile terminal to complete remote query of parking space status. At the same time, hardware selection, circuit design, and software process development for each module are completed, and the collaborative working logic of the system is clarified.

Through separate module debugging and overall collaborative testing, the system’s parking space status detection accuracy error is controlled within ±2cm, the RFID tag recognition success rate reaches over 98%, and the communication delay between ESP8266 and the cloud platform is no more than 1s. It can stably realize the full-process functions of "parking space perception-on-site guidance-remote synchronization". This system balances functional integrity and deployment economy, effectively improves parking lot resource utilization and user parking experience, and provides an easily implementable technical solution for the intelligent upgrading of small and medium-sized parking lots.

Keywords:STM32; Parking Lot Space Guidance System; Ultrasonic Sensor; ESP8266; Internet of Things

目 录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 研究现状

1.3.1 国内研究现状

1.3.2 国外研究现状

1.4研究内容

2 总体设计方案

2.1 系统总体设计

2.1 方案选择

3 系统软件设计流程图

参考文献

1 绪论

1.1 研究背景

当前城市机动车保有量持续攀升，传统停车场普遍依赖人工引导或车主自主寻位，存在车位查找耗时久、场内车流拥堵、车位资源闲置与局部饱和失衡等问题，既降低了停车场的运营效率，也大幅影响车主的停车体验。随着物联网、嵌入式技术的快速发展，智能车位引导系统成为破解这一困境的关键方向，而STM32系列单片机凭借外设资源丰富、处理性能强劲、成本适配性高的优势，逐渐成为小型智能硬件系统的主流主控选择。但现有部分智能车位系统存在部署成本高、模块协同性弱、远程交互体验不足等短板，因此设计一款以STM32为核心，融合传感器感知、现场可视化引导、远程云端交互的低成本、高可靠性车位引导系统，既能实现车位状态的实时精准检测与现场引导，又能通过远程端便捷查询车位信息，以此提升停车场资源利用率与用户停车效率，正是本系统开展设计与实现的研究背景。

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

本研究的目的是针对传统停车场车位查找耗时、运营效率低，以及现有智能车位系统部署成本高、模块协同性弱等问题，以STM32单片机为核心主控，设计并实现一款低成本、高可靠性的停车场车位引导系统：通过整合超声波传感器、RFID读卡器等外设，实现车位状态的精准实时检测与车辆-车位信息关联；借助OLED显示屏、LED灯及蜂鸣器完成车位状态的现场可视化引导；依托ESP8266与云平台的通信，实现车位状态的远程同步与手机端查询功能，最终验证该系统在实际场景中的稳定性与实用性，以此提升停车场的车位资源利用率与车主停车体验，同时为中小型停车场的智能化升级提供一种易部署、成本适配的技术实现方案。

1.2.2 研究意义

本研究的研究意义主要体现在理论与实践两个维度：理论层面，以STM32为核心构建“感知-处理-交互-远程通信”一体化的车位引导系统架构，丰富了嵌入式技术与物联网技术在智能停车领域的融合应用案例，为中小型智能硬件系统的多模块协同设计提供了可参考的技术范式；实践层面，针对传统停车场效率低、车主寻位难的痛点，所设计的系统通过精准的车位检测、直观的现场引导与便捷的远程查询功能，可有效提升停车场车位资源利用率、降低运营管理成本，同时大幅优化车主停车体验，为中小型停车场的低成本智能化升级提供了切实可行的解决方案，契合当前智慧城市建设中交通智能化管控的发展趋势，具有显著的实用价值与推广前景。

1.3 研究现状

1.3.1 国内研究现状

在国内智能停车场智能化建设的推进背景下，车位引导系统相关研究已形成技术多元、场景适配的发展格局。鲁立巍[1]针对地下停车场的封闭环境特性，构建了车位引导与反向寻车的一体化架构，为特殊空间的停车场智能化提供了针对性方案；严敏[2]整合车位引导、车辆识别等模块，验证了智慧停车场系统的落地可行性，明确了系统功能的完整性需求。

刘国梅、吴昊等[3]借助仿真实验优化了物联网模块的通信逻辑，提升了系统调试效率；张春岭、金佳鑫等[4]以STM32单片机为核心，设计了集车位检测、状态展示于一体的管理系统，直接验证了STM32在中小型车位引导系统中的适配性。安文政、徐豪杰等[5]与葛旭[6]均引入深度学习技术，前者优化了车位状态识别精度，后者聚焦系统架构智能化升级，体现了算法对系统的赋能价值；肖珊[7]在智慧大厦场景中验证了车位引导系统的实用性，填补了特定场所的应用研究空白。

祝知也、张朦等[8]以Arduino为控构建公共停车场引导系统，与STM32方案形成低成本主控的技术对比；丁涵[9]针对大型停车场解决了多车位协同引导的效率问题；仰文雄[10]将空气质量监控与车位引导结合，拓展了系统功能维度；宋春丽[11]改进蚁群算法优化了寻位路径；张可[12]完善了车位检测的软硬件协同方案。

整体而言，国内研究覆盖了主控选型、算法优化、场景适配等维度，但中小型停车场的低成本易部署方案仍需细化。

1.3.2 国外研究现状

在全球智慧交通与城市智能化的发展趋势下，国外智能停车场车位引导系统的研究更聚焦于技术融合、隐私保护与系统效能的深度优化。Channamallu等[13]对智能停车系统的数字化服务进行了全面综述，其中涵盖车位引导功能的数字化整合逻辑，明确了智能停车服务的技术架构与发展方向，体现出国外研究对智能停车系统全流程数字化的系统性梳理。

Durairaj等[14]将联盟区块链技术应用于智能停车系统的隐私保护，通过多交易模式实现了车位引导过程中车辆信息的安全交互，既保障了系统效率，又填补了智能停车场景下隐私防护的技术空白，反映出国外研究对功能实现与数据安全的双重关注。

Ahad与Maity[15]提出矩阵引导的安全运动规划方案，将车位引导与车辆运动规划结合，提升了智能停车系统的智能化与安全性，体现出国外研究已向车位引导的精细化、协同化方向延伸，进一步拓展了系统的实用价值。

1.4研究内容

第1章绪论：本章首先阐述研究背景，点明传统停车场车位查找耗时、运营效率低、资源利用率失衡等痛点，以及嵌入式技术与物联网技术发展为解决该痛点提供的可能；接着明确研究目的是设计并实现一款以STM32为核心的低成本、高可靠性车位引导系统，研究意义在于提升停车场运营效率与车位资源利用率、优化车主停车体验，同时为中小型停车场智能化升级提供技术参考；然后分析国内外研究现状，介绍国外在智能停车领域的技术进展与成熟应用，以及国内相关研究的成果与现有系统在部署成本、模块协同性等方面的不足；最后说明研究内容，为后续章节的总体设计、硬件开发、软件开发及系统测试等工作指明方向。

第2章总体设计方案：本章先进行系统总体设计，勾勒出以STM32为核心的“感知-处理-交互-远程通信”一体化系统架构，明确输入模块、主控模块、输出模块、通信模块及上位机模块的功能关联；随后针对单片机模块、超声波传感器模块、RFID读卡器模块、显示模块、蜂鸣器模块、通信模块等关键组件，分别对比不同选型方案的优劣，阐述选择STM32、US-100超声波传感器、RC522读卡器、OLED显示屏、有源蜂鸣器、ESP8266 WiFi模块的依据，为系统硬件与软件设计确定核心模块选型。

第3章系统硬件设计：本章先从整体层面进行系统电路设计，规划各模块与STM32主控的连接逻辑、电源电路的布局规范及信号传输的抗干扰设计；再聚焦各模块电路，分别对单片机模块、超声波传感器模块、RFID读卡器模块、显示模块、蜂鸣器模块、通信模块的电路进行详细设计，明确各模块的元件选型、引脚连接方式及外围辅助元件参数，搭建系统硬件基础。

第4章系统软件设计：本章先设计上位机软件流程，明确云平台数据接收、存储、处理及指令下发逻辑，以及手机端可视化界面的数据展示与查询请求响应逻辑；接着设计下位机软件流程，针对STM32主控模块编写主程序逻辑，同时完成超声波传感器数据采集与距离计算、RFID标签读取、OLED显示控制、LED与蜂鸣器驱动等模块的程序流程设计；最后设计通信模块软件流程，制定ESP8266与STM32、ESP8266与云平台的通信协议，确保上下位机及与手机端的通信顺畅。

第5章系统测试及结果：本章首先开展电路焊接工作，将单片机、传感器、各类外设及辅助元件按设计电路焊接组装，完成硬件实物搭建；然后制定系统调试方案，对单片机模块的基础工作状态、超声波传感器的距离检测精度、RFID读卡器的标签识别稳定性、显示模块的信息展示效果、通信模块的数据传输可靠性分别进行调试，检验各模块功能是否符合设计要求；最后进行系统整体调试，模拟实际停车场车位占用与空闲场景，验证系统各部分协同工作效果，确保系统能稳定实现车位状态实时检测、现场引导与远程查询功能。

2 总体设计方案

2.1 系统总体设计

系统硬件框架结构

2.1 方案选择

STM32

超声波传感器

RFID读写器

OLED显示屏

蜂鸣器模块

ESP8266

3 系统软件设计流程图

系统软件设计流程图

参考文献

1. 鲁立巍.地下停车场车位引导与反向寻车系统研究[D].中南林业科技大学,2025.
2. 严敏.智慧停车场系统的设计与实现[J].石家庄职业技术学院学报,2025,37(02):14-19+56.
3. 刘国梅,吴昊,王红梅.基于物联网的智慧停车场系统仿真实验设计[J].物联网技术,2025,15(08):146-148+152.
4. 张春岭,金佳鑫,王静,等.基于STM32单片机的停车场管理系统设计[J].物联网技术,2025,15(06):147-150.
5. 安文政,徐豪杰,王文涛,等.基于深度学习的智能停车场系统设计与实现[J].长江信息通信,2025,38(03):130-132+143.
6. 葛旭.基于深度学习的智能停车场系统研究与设计[D].沈阳理工大学,2025.
7. 肖珊.智能车位引导系统在智慧大厦中的研究与应用[J].绿色建造与智能建筑,2024,(08):98-100.
8. 祝知也,张朦,张玉龙.基于Arduino的公共停车场车位智能引导系统[J].科技与创新,2024,(14):46-49.丁涵.大型停车场的车位管理及泊车引导系统研究[D].武汉工程大学,2024.
9. 仰文雄.智能地下停车场空气质量监控与车位引导系统研究[D].华中师范大学,2023.
10. 宋春丽.基于改进的A*算法和蚁群算法在停车位引导系统中的研究与应用[D].辽宁大学,2022.
11. 张可.智能停车场车位检测与引导系统的设计与实现[D].湖南大学,2022.
12. Channamallu S S,Kermanshachi S,Rosenberger M J,et al.Smart parking systems:A comprehensive review of digitalization of parking services[J].Green Energy and Intelligent Transportation,2026,5(1):100293-100293.DOI:10.1016/J.GEITS.2025.100293.
13. Durairaj A,Baskaran S,Baskaran A,et al.Efficiency of a smart parking system in privacy-preserving using multi transaction mode consortium blockchain.[J].Scientific reports,2025,15(1):42462.DOI:10.1038/S41598-025-26482-3.
14. Ahad A M D,Maity D.Matrix-Guided Safe Motion Planning for Smart Parking Systems[J].Robotics,2025,14(11):171-171.

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