基于STM32射频RFID停车智能收费控制系统设计
第一章 系统整体方案规划
本系统以STM32F103VET6单片机为控制核心，融合射频RFID识别、车辆检测、费用计算与显示、闸机控制功能，旨在实现停车场的自动化管理与智能收费，提升停车效率并减少人工成本。核心目标是通过RFID读卡器读取车辆标签信息，经STM32处理后完成车辆身份识别、停车时长统计与费用计算，同时控制闸机开关，支持手动与自动收费模式，满足小区、商场等场景的停车管理需求。
系统整体划分为五大核心模块：STM32控制模块、RFID识别模块、车辆检测模块、收费显示模块与闸机控制模块。控制模块负责协调各模块工作，处理数据并执行控制逻辑；RFID识别模块选用RC522读卡器，通过射频技术读取车辆RFID标签内的ID信息，实现车辆快速识别；车辆检测模块采用红外对射传感器，检测车辆进出状态以触发RFID识别与闸机动作；收费显示模块采用LCD1602屏，实时显示车辆ID、停车时长与应付费用；闸机控制模块通过继电器驱动直流电机，实现闸机的升起与降落。
方案设计遵循“高效性、安全性”原则，预留RS485接口方便与上位机联网管理，电源采用220V转12V直流供电，搭配LM1117-3.3V稳压芯片为STM32供电，确保系统在复杂环境下稳定运行，为后续硬件选型与软件开发提供清晰框架。
第二章 系统硬件电路设计
硬件电路围绕STM32核心构建，重点解决RFID数据采集、车辆检测信号处理、闸机驱动与收费显示问题。STM32F103VET6作为主控芯片，其丰富的GPIO口、SPI接口与定时器资源可满足各模块连接需求：SPI接口与RC522读卡器通信，获取RFID标签数据；GPIO口分别连接红外对射传感器、LCD1602屏、闸机继电器及收费按键；定时器用于计时，统计车辆停车时长。
RFID识别模块中，RC522读卡器的SDA、SCK、MOSI、MISO引脚通过SPI接口与STM32连接，STM32发送指令控制读卡器发射射频信号，当车辆RFID标签进入识别范围时，读卡器读取标签ID并传输至STM32；为增强抗干扰能力，读卡器与STM32之间的线路采用屏蔽线，且在电源端并联10μF与0.1μF电容滤波。
车辆检测与闸机控制模块中，红外对射传感器的输出端连接STM32 GPIO口，当车辆遮挡传感器时，输出低电平，STM32检测到电平变化后触发RFID识别；闸机控制采用继电器驱动12V直流电机，STM32输出高电平时继电器吸合，电机转动使闸机升起，延时5秒后继电器断开，闸机降落；收费显示模块中，LCD1602屏通过I2C接口与STM32连接，减少GPIO口占用，清晰显示停车相关信息。电源电路采用220V转12V开关电源为电机与传感器供电，12V经LM1117-5V稳压后为LCD屏供电，5V再经LM1117-3.3V稳压为STM32与RC522读卡器供电，确保各模块电压匹配。
第三章 系统软件程序设计
软件设计采用模块化编程，基于Keil MDK开发环境，主要包含主程序、RFID识别、车辆检测、费用计算、显示控制与闸机控制六大模块。主程序完成系统初始化（GPIO、SPI、I2C、定时器）后，进入循环状态，实时检测车辆传感器信号，触发对应的识别与控制流程。
RFID识别模块通过SPI协议向RC522读卡器发送初始化指令，设置识别频率与灵敏度；当检测到车辆进入时，STM32发送读卡指令，读卡器读取标签ID并返回，STM32将ID存储至内存，若为首次识别则记录入场时间，若为二次识别则计算停车时长（当前时间减去入场时间）。
费用计算模块根据预设费率（如2元/小时）计算应付费用，不足1小时按1小时计费；显示控制模块通过I2C协议驱动LCD1602屏，第一行显示车辆ID与入场/出场状态，第二行显示停车时长与应付费用；闸机控制模块在车辆入场识别成功或出场费用结算后，输出控制信号使继电器吸合，闸机升起，同时启动定时器，延时5秒后关闭继电器，闸机降落。此外，软件还设计手动收费按键，当车辆无RFID标签时，工作人员可通过按键输入车辆信息并手动开启闸机，增强系统灵活性。
第四章 系统调试与功能验证
系统调试分为硬件调试、软件调试与功能联调三部分。硬件调试首先检查电源电路，用万用表测量各模块供电电压，确保STM32供电3.3V、读卡器与LCD屏供电5V、电机供电12V稳定；接着测试RFID识别功能，用示波器观察SPI通信波形，确认读卡器能正常读取标签ID并传输至STM32；最后检查车辆检测与闸机驱动，遮挡红外传感器，观察STM32是否能检测到电平变化，触发闸机动作。
软件调试采用J-Link仿真器在线调试，逐步验证各模块逻辑：先调试RFID识别程序，确保标签ID读取准确且无重复识别；再调试费用计算程序，模拟不同停车时长，检查费用计算是否符合预设费率；最后调试闸机控制程序，确认车辆入场与出场时闸机动作及时且无卡顿。
功能联调在模拟停车场环境中进行：设置费率为2元/小时，用带有RFID标签的车辆模型模拟入场，系统成功读取ID并记录时间，闸机升起；3小时后模拟出场，系统计算停车时长3小时、应付费用6元，LCD屏清晰显示相关信息，结算后闸机升起。同时测试手动收费模式，工作人员通过按键输入车辆信息，手动开启闸机，功能正常。系统连续运行48小时无故障，识别准确率达99%，闸机响应延迟小于1秒，满足停车智能收费控制需求，可投入实际应用。
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