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ESP32_实验12_基于光敏传感器的停车场车辆计数系统

news 2025/9/1 7:17:29

上篇我们讲到，可以用光敏传感器可以用来统计流水线物品数量。其原理是用光束打在光敏传感器上，没有物品遮挡的时候，光照强度是一定的，输出的电压值也一定。如果有物品遮挡，光线强度会减弱，此时判断有物品，计数加1。物品通过后光照又会变强，通过计算输出电压值的峰谷数量，可以计算物品的数量。

这次我想到，地下停车场的光线比较稳定，是不是也可以通过这个原理计算车辆的数量呢？其原理也类似，说干就干，实践一下。

1. 写在前面

1.1 目的

使用MicroPython编程语言完成基于ESP32单片机的停车场车辆数量统计系统的设计与实现。通过光敏传感器检测车辆遮挡光源的变化，实现对进入停车场车辆数量的自动计数，并通过数码管实时显示。

1.2 实现功能

初始状态下，光敏传感器持续接收光源照射，数码管显示初始计数0。
当车辆进入并遮挡光源时，光线强度降低，系统自动计数一次。
车辆完全通过后，光线恢复，系统等待下一次遮挡事件。
可通过复位按钮将计数器归零。
数码管实时显示当前车辆数量。

1.3 实现方式

1、编程语言：MicroPython，其实就是Python的嵌入式用法，和Python差不多。

2、主控ECU：ESP32。（这里使用普中ESP32开发板）

3、相关传感器：光敏传感器模块。（开发板自带）

4、显示设备：TM1637驱动的4位数码管（开发板自带）

5、输入设备：复位按钮（开发板自带）

1.4 使用软件

编码工具：VS Code / PyCharm
调试工具：Thonny（用于代码上传与实时调试）

2. 硬件及其连接

2.1 硬件选择

1、主控单片机：ESP32。在这里我使用的是开发套件——普中ESP32开发板。当然你也可以选择单独的ESP32芯片，开发板用于学习使用，可以验证软件算法逻辑。用于实际固定成产品当然就不需要那么多集成模块，就要单独选材了。

2、光敏传感器模块：光敏传感器也是单独的模块，中配版本，带有这个模块。随着光照强度的增大，光敏电阻阻值减小。

3、其他：TM1637数码管模块、按钮开关、电筒或其他稳定光源

2.2 基本原理

光敏传感器的电阻值随光照强度变化：光照越强，电阻越小，输出电压越低；光照越弱，电阻越大，输出电压越高。通过检测电压变化判断是否有物体遮挡光源。

可以参考我上篇文章：ESP32_实验11_感知光照强度的声控灯制作(附光敏模块原理）-CSDN博客

2.3 硬件连线

这里就描述一下硬件连接啦。

外围组件	连接的ESP32引脚
光敏传感器 AO	GPIO34
数码管 CLK	GPIO18
数码管 DIO	GPIO19
复位按钮	GPIO4
光敏传感器 VCC	3.3V
光敏传感器 GND	GND

3. 软件代码

3.1 软件设计思路

系统采用状态机模型，分为“高光照”和“低光照”两种状态：

初始状态为“高光照”，等待光线低于低阈值；
当光线低于低阈值时，计数加一，状态转为“低光照”；
在“低光照”状态下，等待光线高于高阈值，恢复“高光照”状态，准备下一次计数；
复位按钮可随时将计数归零。

3.2 完整代码

from machine import Pin, ADC, Timer
import time
import tm1637  # 使用现有的tm1637模块# 硬件引脚配置
LIGHT_SENSOR_PIN = 34  # 光敏传感器连接的引脚
DIGIT_TUBE_CLK = 18    # 数码管CLK引脚
DIGIT_TUBE_DIO = 19    # 数码管DIO引脚
BUTTON_PIN = 4         # 复位按钮引脚
LIGHT_THRESHOLD_LOW = 2500   # 光线低阈值（低于此值表示有车辆遮挡）
LIGHT_THRESHOLD_HIGH = 3200  # 光线高阈值（高于此值表示无车辆遮挡）# 初始化组件
light_sensor = ADC(Pin(LIGHT_SENSOR_PIN))
light_sensor.atten(ADC.ATTN_11DB)  # 设置测量范围0-3.3Vreset_button = Pin(BUTTON_PIN, Pin.IN, Pin.PULL_UP)# 初始化数码管（使用现有的tm1637模块）
display = tm1637.TM1637(clk=Pin(DIGIT_TUBE_CLK), dio=Pin(DIGIT_TUBE_DIO))# 全局变量
vehicle_count = 0
light_state = "HIGH"  # 初始状态为高光照# 显示初始值
display.number(vehicle_count)# 主循环
while True:# 读取光线强度light_value = 4095-light_sensor.read()# 检测复位按钮if reset_button.value() == 0:  # 按钮按下vehicle_count = 0display.number(vehicle_count)light_state = "HIGH"time.sleep(0.5)  # 防抖延迟# 状态机逻辑if light_state == "HIGH" and light_value < LIGHT_THRESHOLD_LOW:# 从高光照变为低光照（车辆进入）vehicle_count += 1display.number(vehicle_count)light_state = "LOW"print("车辆进入，计数:", vehicle_count)elif light_state == "LOW" and light_value > LIGHT_THRESHOLD_HIGH:# 从低光照恢复为高光照（车辆完全通过）light_state = "HIGH"print("车辆完全通过")# 短暂延迟，避免过于频繁的检测print("光照亮度:", light_value)time.sleep(0.1)