第一章 系统整体方案规划
本系统以STM32F429IGT6单片机为控制核心，融合摄像头图像采集、车牌识别算法处理、数据存储与结果显示功能，旨在实现停车场出入口、交通卡口等场景的自动车牌识别，适用于车辆进出管理、违章抓拍等需求。核心目标是通过摄像头实时采集车辆图像，经STM32预处理与识别算法提取车牌信息（如车牌号、车牌颜色），将识别结果存储并在显示屏展示，同时支持通过串口上传至上位机，提升车辆管理自动化水平。
系统整体划分为五大核心模块：STM32控制模块、图像采集模块、算法处理模块、数据存储模块与显示模块。控制模块负责协调各模块工作，调度图像采集与识别流程；图像采集模块选用OV7725摄像头，支持VGA分辨率（640×480），输出RGB565格式图像数据；算法处理模块集成图像预处理（灰度化、二值化）、车牌定位、字符分割与识别算法；数据存储模块采用SD卡存储原始图像与识别结果；显示模块采用TFT-LCD屏，实时显示采集图像与识别到的车牌信息。
方案设计遵循“高效性、准确性”原则，电源采用5V直流供电，搭配LM1117-3.3V与AMS1117-2.8V稳压芯片分别为STM32与摄像头供电，预留以太网接口方便远程数据传输，确保系统在复杂光照环境下稳定运行，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，重点解决图像数据采集、算法运算、数据存储与结果显示问题。STM32F429IGT6作为主控芯片，其FSMC接口、SPI接口、I2C接口可满足各模块连接需求：FSMC接口与TFT-LCD屏通信，实现高速图像显示；SPI接口连接SD卡模块，存储图像与识别数据；I2C接口配置OV7725摄像头参数；同时通过GPIO口控制摄像头启停与数据采集时序。
图像采集模块中，OV7725摄像头的SDA、SCL引脚通过I2C接口与STM32连接，配置摄像头分辨率、帧率（如30fps）与图像格式；摄像头的D0-D7数据引脚与STM32 GPIO口连接，传输RGB565图像数据；为增强抗干扰能力，摄像头电源端并联10μF与0.1μF电容滤波，数据线路采用屏蔽线，避免信号传输失真。数据存储模块中，SD卡通过SPI接口与STM32连接，选用4GB高速SD卡，支持FAT32文件系统，可存储上万张车辆图像与识别记录，每张图像按“时间+车牌号”命名，便于后续查询。
算法处理与显示模块中，STM32利用自带的DSP内核加速图像算法运算，减少识别耗时；TFT-LCD屏（4.3英寸，分辨率800×480）通过FSMC接口与STM32连接，实现图像与文字的高速显示，屏显区域划分为“实时图像”“车牌信息”“识别状态”三部分；电源电路中，5V供电经LM1117-3.3V稳压为STM32供电，经AMS1117-2.8V稳压为OV7725供电，5V直接为LCD屏与SD卡模块供电，确保各模块电压匹配，避免图像数据传输时出现干扰。
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、图像采集、算法处理、数据存储、显示控制五大模块。主程序完成系统初始化（GPIO、FSMC、SPI、I2C、定时器）后，进入循环状态，控制摄像头周期性采集图像（如1帧/秒），调用算法模块处理图像，存储识别结果并更新显示，空闲时降低CPU占用率。
图像采集模块通过I2C协议配置OV7725摄像头参数，设定采集分辨率与帧率后，STM32通过GPIO口接收摄像头输出的场同步信号（VSYNC）与行同步信号（HREF），当检测到有效图像数据时，读取D0-D7引脚数据，将RGB565格式数据转换为可处理的图像矩阵，同时进行边缘裁剪，去除无效图像区域。算法处理模块分四步实现车牌识别：先对图像进行灰度化与高斯滤波，去除噪声；再通过 Sobel 算子检测边缘，结合颜色特征（如蓝色车牌）定位车牌区域；接着采用投影法分割车牌字符；最后通过模板匹配算法识别字符，输出车牌号与车牌颜色。
数据存储模块在识别完成后，将原始图像与识别结果（车牌号、识别时间、置信度）写入SD卡，置信度低于80%时标记为“识别失败”，并保存原始图像供人工复核；显示控制模块每100ms刷新一次LCD屏，实时显示摄像头采集的车辆图像，识别成功后在指定区域显示车牌号（如“京A12345”）与识别时间，识别失败时显示“请调整车辆位置”提示。此外，软件加入光照自适应功能，根据图像亮度自动调整摄像头曝光时间，提升逆光、强光环境下的识别准确率。
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、摄像头供电2.8V、LCD屏供电5V稳定；接着测试图像采集模块，通过示波器观察摄像头数据引脚波形，确认图像数据传输正常，无丢帧现象；最后测试SD卡存储功能，检查是否能正常写入与读取图像文件。
软件调试采用J-Link仿真器在线调试，逐步验证各模块逻辑：先调试图像预处理程序，确保灰度化、二值化后的图像清晰，边缘保留完整；再调试车牌识别算法，用500张不同光照、角度的车牌图像测试，优化模板匹配参数，使识别准确率≥95%；最后调试显示程序，确认LCD屏图像显示无错位，车牌信息更新及时。
功能联调在模拟停车场场景中进行：让100辆不同车牌的车辆依次通过摄像头采集区域。验证结果显示：系统平均识别耗时≤0.5秒，晴天识别准确率达98%，逆光环境下准确率≥92%；识别成功的车牌信息（如“沪B67890”）与采集时间准确存储至SD卡，LCD屏同步显示；识别失败的5辆车中，4辆因车牌污损、1辆因角度过大导致，标记后可人工复核。系统连续运行48小时无故障，满足车牌识别系统需求，可投入实际应用 。
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