硬件编程 · 停车位占用监测 · 2026-08-26

需求洞察

目标用户是社区小车库的管理员、物业运维人员以及拥有固定车位的业主。真实痛点在于：车库车位数量少但车辆进出频繁，经常出现外来车辆占用私人车位、车主找不到空位而堵塞通道的情况。人工巡查效率低，安装地磁或摄像头方案成本高、布线麻烦。因此，一个成本极低、安装简单、能实时上报车位状态的设备，能有效减少纠纷、提升车位周转率。本项目核心价值在于用 35 元以内成本，实现可与现有智能家居或物业系统联动的车位占用感知节点，并且电池供电可长期运行，不需要频繁维护。

方案设计

感知层：HC-SR04 超声波传感器每隔 N 秒被唤醒一次，发射超声脉冲并测量回波时间，转换为距离值。当距离小于设定阈值（如 50cm）时，判定为有车占用；否则为空闲。

控制层：ESP32 作为主控，负责定时从深度睡眠中唤醒，驱动超声波测距、处理数据、控制 LED 指示、建立 Wi-Fi 连接并发布 MQTT 消息，完成后立即重新进入睡眠。

执行层：板载 LED 作为本地状态指示（亮起=占用，熄灭=空闲），同时可通过 MQTT 消息触发远程告警或联动道闸、指示灯牌。

日志/联网层：通过 MQTT 将车位状态发布到本地 Broker（如 Mosquitto），或云端 Broker（如 EMQX、阿里云 IoT）。消息主题可设置为 parking/spot/status，消息内容为 JSON 格式，包含车位 ID、状态、时间戳。Broker 端可订阅该主题进行数据存储、可视化或推送通知。

物料清单

物料总成本约 33 元，控制在 35 元以内，如需进一步降低成本可去掉外壳或使用更小的 ESP32 模组。

接线与结构

• HC-SR04 Trig → GPIO 5
• HC-SR04 Echo → GPIO 18
• LED 正极（串 220Ω 电阻）→ GPIO 2
• LED 负极 → GND
• HC-SR04 VCC → 3.3V（也可接 5V，需确认模块稳压能力，本方案使用 3.3V 以减少功耗）
• HC-SR04 GND → GND
• 电池正极 → 稳压模块输入，稳压输出 3.3V 接 ESP32 VIN

结构上建议将超声波模块朝向车位正上方或斜前方，距离地面高度约 1.2 至 1.5 米，避免误测到地面或其他障碍物。LED 可外露在外壳表面，便于远距离观察状态。整体采用垂直壁挂或天花吊装方式，减少人为触碰。接线说明：选用 GPIO 5 和 GPIO 18 是因为它们均为 ESP32 常规 IO，且不与 Flash 通信引脚冲突，方便程序烧录与调试。GPIO 2 板载 LED 也在同一引脚，但板载 LED 焊接在开发板上，若外接 LED 需要拔掉板载跳线或直接使用其他空闲 GPIO 以避免冲突，本方案中 GPIO 2 默认外接 LED 使用。

核心代码

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <driver/rtc_io.h>

#define TRIG_PIN 5
#define ECHO_PIN 18
#define LED_PIN 2
#define DEEP_SLEEP_SEC 15

const char* ssid = "YOUR_SSID";
const char* password = "YOUR_PASS";
const char* mqttServer = "192.168.1.100";
const int mqttPort = 1883;
const char* mqttTopic = "parking/spot/status";

WiFiClient espClient;

float getDistance() {
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(TRIG_PIN, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(TRIG_PIN, LOW);
  long duration = pulseIn(ECHO_PIN, HIGH);
  return duration * 0.034 / 2;
}

void connectWiFi() {
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(100);
  }
}

void connectMQTT() {
  while (!client.connected()) {
    if (client.connect("ESP32_Parking")) {
    }
    delay(50);
  }
}

void setup() {
  pinMode(TRIG_PIN, OUTPUT);
  pinMode(ECHO_PIN, INPUT);
  pinMode(LED_PIN, OUTPUT);
  digitalWrite(LED_PIN, LOW);

  float dist = getDistance();
  bool occupied = (dist < 50);

  digitalWrite(LED_PIN, occupied ? HIGH : LOW);

  rtc_gpio_hold_enable(GPIO_NUM_2);  // 保持 LED 状态在睡眠中不丢失

  connectWiFi();
  connectMQTT();

  String payload = String("{\"occupied\":") + (occupied ? "true" : "false") + ",\"dist_cm\":" + String((int)dist) + "}";
  delay(50);
  client.disconnect();
  WiFi.disconnect();

  esp_sleep_enable_timer_wakeup(DEEP_SLEEP_SEC * 1000000ULL);
  esp_deep_sleep_start();
}

void loop() {
  // 程序不会运行到这里
}