Arduino STM32关于旋转编码器的使用示例

1.材料清单

STM32F103C8T6开发板（黑色板）、旋转编码器、microUSB数据线、导线及面包板

2.旋转编码器原理

旋转编码器是一种位置传感器，用于确定旋转轴的角位置，它根据旋转运动生成模拟或数字电信号。旋转编码器有许多不同类型，它们根据输出信号或传感技术进行分类。我们将使用的旋转编码器是增量式旋转编码器，如下图，它是测量旋转的最简单的位置传感器。

方波脉冲的产生方式如下：编码器的磁盘上有均匀分布的接触区，分别连接到公共引脚C和另外两个单独的接触引脚A和B，如下所示。 

当磁盘逐步开始旋转时，引脚A和B将开始与公共引脚接触，并且将相应地产生两个方波输出信号。

如果仅对信号的脉冲进行计数，则可以使用两个输出中的任何一个来确定旋转位置。但是，如果我们也要确定旋转方向，则需要同时考虑两个信号。A和B信号的输出波形如下：

我们可以注意到，两个输出信号相位彼此之间相差90度。如果编码器顺时针旋转，则输出A将在输出B之前；如果编码器逆时针旋转，则输出A将在输出B之后。

进一步地，A信号从高到低或从低到高变化的时刻，我们注意到如果编码器顺时针旋转，那么两个输出信号的值相反；如果编码器逆时针旋转，则输出信号具有相等的值。因此，我们可以轻松地对控制器进行编程以读取编码器的位置和旋转方向。

编码器的按钮在未按下时为高电平，按下时则为低电平，对SW引脚进行电平检测即可判断按钮是否按下。

Let's get started!

3.电路连接

4.Arduino程序

需要注意的是由于机械原因，按键会产生抖动，故用50ms延时消抖(debounce)。

/* 编码器读取demo
 *  电路连接：
 *  GND-G
 *  + --5V
 *  SW-PA7：按钮检测
 *  DT-PB0：B信号序列
 *  CLK-PB1：A信号序列
 *  参考：https://www.youtube.com/watch?v=cYCTMdUi8P0
 *  https://www.youtube.com/watch?v=v4BbSzJ-hz4&t=2s
*/
#define CLK PB1
#define DT PB0
#define SW PA7
int counter = 0; 
int aState;
int aLastState;  
int bState;
int bLastState;  
int SWState;
int SWLastState;  

void setup() { 
  pinMode(CLK,INPUT);
  pinMode(DT,INPUT);
  pinMode(SW,INPUT_PULLUP);
  Serial.begin (9600);
  // Reads the initial state of the CLK
  aLastState = digitalRead(CLK);
  bLastState = digitalRead(DT);
  SWLastState = digitalRead(SW);
} 

void loop() { 
  SWState = digitalRead(SW); // 按钮输出状态
  aState = digitalRead(CLK); // CLK的输出状态0/1
  bState = digitalRead(DT); // DT的输出状态0/1
  if (aState != aLastState){ //变化检测
    delay(50);//消抖
    if (aState != bState) { // 如果A!=B，则表示编码器正在顺时针旋转
      counter ++;
    } 
    else{ // 如果A=B，则表示编码器正在逆时针旋转
      counter --;
    }
    Serial.print("num: ");
    Serial.println(counter);
  }
  if (SWState == 0 and SWLastState == 1){
    delay(50);//消抖
    Serial.println("num: 0");
    counter = 0;
    while (digitalRead(SW) == 0);//等待按钮抬起
    delay(200);
  }
//  Serial.print("nowSW: ");
//  Serial.println(SWState);
  aLastState = aState;
  SWLastState = SWState;
}

5.实验效果

参考链接

https://www.youtube.com/watch?v=cYCTMdUi8P0

https://www.youtube.com/watch?v=v4BbSzJ-hz4&t=2s