硬件编程 · 停车位占用监测 · 2026-08-03

需求洞察

目标用户：老旧小区物业、私人小车库业主、公司内部停车场管理员。

真实痛点：

• 下班回家绕地库三圈找不到空位，燃油浪费、心情烦躁。
• 传统超声波车位引导系统价格动辄上千，中小企业跟个人根本装不起。
• 物业想知道实时占用率，但人工巡查成本高，且做不到实时。
• 很多小车库没有网络布线，拉网线做一体系统太麻烦。

为什么值得做：

用 35 元物料打造一个“能上网的独立车位检测器”，每个车位装一个，无需布线（Wi‑Fi），用 MQTT 直接上报空闲/占用，物业或车主看一眼手机就知道哪儿有车位。对比市面上几百元的单点雷达检测器，成本下降一个数量级，小规模车库也能轻松智能化。

方案设计

感知层

采用一个 HC‑SR04 超声波测距模块，出 Trig 脉冲、等 Echo 拉高时间，计算距离。模块朝正下方或车位后墙安装，将实时距离与预设阈值对比：小于阈值 → 有车，大于阈值 → 空闲。

控制层

ESP32 负责：

• 定时从深度睡眠唤醒，执行一次测距判断。
• 根据车位状态控制 LED 指示灯（占用亮红灯，空闲亮绿灯）。
• 连接室内 2.4G Wi‑Fi，通过 MQTT 客户端发布车位主题消息。
• 管理休眠周期，默认每 8 秒唤醒一次，可调。

执行层

板载 LED 用 GPIO2 驱动，两种颜色指示灯可用红绿双色共阴 LED 或两个 LED 模拟，这里只用单色 LED 做占用指示（高亮代表有车），未来可扩展为红绿双色，但保持成本约束下先单色演示。

日志/联网层

• 配网：首次通过串口命令输入 Wi‑Fi SSID 和密码，烧录时写入代码中，后续自动连接。
• 数据传输：连接公共或自建 MQTT Broker（如 mosquitto），主题格式 parking/spot1 ，负载 “occupied” 或 “free”。
• 远程查看：物业端或手机端订阅该主题，实现地图式车位状态展示。日志可暂不存本地，如需历史数据直接在 Broker 侧记录。

物料清单

若后期升级为电池供电，可另加 18650 电池及 TP4056 充电模块（约 10 元），总成本仍可控制在 35 元以内。当前方案采用 USB 常供电，以满足物业车库总有插座的条件。

接线与结构

按照给定建议接线，做以下微调说明：

• HC‑SR04 Trig → GPIO5：ESP32 任意普通数字引脚均可，5 号引脚无特殊功能冲突，且靠近板边，方便模块飞线。
• HC‑SR04 Echo → GPIO18：18 号为通用输入引脚，这里仅做数字读取（pulseIn），不涉及 ADC 或触摸，运行稳定。
• LED → GPIO2：板载 LED 也连 GPIO2，但开发板大多已将该引脚连至板载 LED，外接时需注意不要短路；本方案直接利用板载 LED 指示，外部 LED 可从 GPIO2 引出同步显示，共用一组限流电阻。

接线顺序：

1. ESP32 的 5V 和 GND 接面包板电源轨。
2. HC‑SR04 的 VCC 接 5V，GND 接 GND，Trig 接 GPIO5，Echo 接 GPIO18。
3. 外接 LED：阳极串 220Ω 电阻后接 GPIO2，阴极接 GND；若直接用板载 LED，则忽略此外接。
4. 供电：micro USB 线插入电脑 USB 口或手机充电头。

核心代码

以下为 Arduino IDE 下的可编译骨架，使用了 WiFi.h 和 PubSubClient.h 库。代码中深度睡眠定时唤醒，每 8 秒测距一次，连接 MQTT 上报并控制 LED。

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include "esp_sleep.h"

// Wi-Fi 配置
const char* ssid = "Your_SSID";
const char* password = "Your_PASSWORD";

// MQTT 配置
const char* mqtt_server = "192.168.1.100"; // 替换为 Broker IP
const int mqtt_port = 1883;
const char* topic = "parking/spot1";
const char* clientID = "ESP32_Parking_01";

// 引脚定义
const int trigPin = 5;
const int echoPin = 18;
const int ledPin = 2;

// 测距阈值（厘米），小于该值认为有车
const int distance_threshold = 40;

WiFiClient espClient;

void connectWiFi() {
  WiFi.begin(ssid, password);
  int retries = 0;
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && retries < 30) {
    delay(500);
    retries++;
  }
}

void reconnectMQTT() {
  while (!client.connected()) {
    if (client.connect(clientID)) {
      // 连接成功
    } else {
      delay(1000);
    }
  }
}

float readDistance() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  long duration = pulseIn(echoPin, HIGH, 30000); // 超时 30ms
  if (duration == 0) return 999.0; // 超时无效
  float distance = duration * 0.034 / 2;
  return distance;
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);

  // 连接网络
  connectWiFi();

  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
    reconnectMQTT();
  }

  float dist = readDistance();
  bool occupied = (dist < distance_threshold);
  String payload = occupied ? "occupied" : "free";

  // 上报
  if (client.connected()) {
    client.loop();
    delay(100);
    client.disconnect();
  }

  // LED 指示
  digitalWrite(ledPin, occupied ? HIGH : LOW);

  // 延时显示一会儿再休眠
  delay(200);

  // 设置定时器唤醒，8 秒后醒来
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(8 * 1000000);
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() {
  // 实际不会运行到这里
}