【一文读懂】如何用编码器测速
文章目录
- 前言
- 一、AB相编码器计数原理
-
- 四倍频
- 二、要用到的一些参数
-
- 编码器参数
- 电机参数
- 轮子参数
- 计算
- 三、代码如下（更契合原理的代码）
-
- 四倍频的代码（更新）
前言
详解编码器测速原理及实现
参考csdn
一、AB相编码器计数原理
适用于霍尔编码器和带光栅的光电编码器
编码器样子
让遮挡与透过形成高低电平的脉冲
此图为B 提前 A 90° 为反向旋转，相位差相差90°的波形就叫正交波形
当只有一个方波 只能测位置、速度，不能知道方向
而两个方波，就能一个测速，一个测方向
例：
A下降沿触发 并且B是低电平 判断反转
B下降沿触发 并且A是低电平 判断正转
四倍频
还有一种用法 叫四倍频，它是数 A相 和 B相 的上升和下降脉冲 4个信号来测速可以用来提高精度，因为一般只需要考虑A相一个上升或下降沿计数就行，这里数4个，所以叫四倍频。
stm32的编码器接口应该默认是四倍频的：
这里的大佬，说
手动转一圈的脉冲数 n：1560 个；
且用的是13线编码器 和 1：120转速比的电机，那么计算一圈的脉冲数则是
13 *（120）*4 = 1560；其中4应该就是一个周期数4个脉冲沿。这里计算后面会讲。
二、要用到的一些参数
编码器参数
编码器线数：线数就是编码器的分辨率，即转一圈发出的脉冲数
例：光电编码器：500ppr （500线）
霍尔编码器： 13ppr (13线)
电机参数
减速比 ：输入转速/输出转速
一般减速比的表示方法是以1为分母，用“:”连接的输入转速和输出转速的比值，如输入转速为1500r/min，输出转速为25r/min，那么其减速比则为：i=60:1。
轮子参数
用直尺 或商家给的参数 得到
轮子直径 ：65mm = 0.065m
计算
例 ：500线的编码器 和30：1减速比的电机
也就是说 电机实际转30圈 但现实轮子只转一圈
那么轮子转一圈 编码器得到的脉冲数为 500*30 = 15000 (个)
速度计算思路
设 定时器设定时间为t，D为直径，则
e: 由程序得到
PI : 3.1415926
D : 0.065m
n :15000
另定时500ms
t = 0.5s
所以 speed = e * 0.00002722713 (m/s)
为了数据好显示 speed =1000* e * 0.00002722713 (mm/s)
三、代码如下（更契合原理的代码）
没有使用32的编码器接口
Enconder.c：
#include "stm32f10x.h" // Device header
//-32768 ~ +32767 编码器范围 定时器是16位
//这里没用stm32自带的编码器接口(TIM_EncoderInterfaceConfig) ， 而是用原理写出
int16_t Encoder_Count_Left;//带符号
int16_t Encoder_Count_Right;//带符号
// B接PB1 A接PB0
//A下降沿触发 并且B是低电平 判断反转
//B下降沿触发 并且A是低电平 判断正转
//左编码 E1B E1A
// PB1 PB0
void Encoder_Init_Left(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//AFIO中断引脚选择
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//第0个线路拨到GPIOB上
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);//
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //中断模式 也有事件模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//单位时间内读取编码器计数 变化的值
int16_t Encoder_Get_Left(void)
{
int16_t Temp;
Temp = Encoder_Count_Left;
Encoder_Count_Left = 0;
return Temp;
}
//如果是9-10 中断函数 只需要将两个if并列的放在一个函数里就行了
//A下降沿触发 并且B是低电平 判断反转
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
{
Encoder_Count_Left --;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}
}
//B下降沿 A低电平 判断正转
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
{
Encoder_Count_Left ++;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);//清楚标志位
}
}
//右编码 E2B E2A
// PB11 PB10
void Encoder_Init_Right(void)
{
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
//AFIO中断引脚选择
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource10);//第0个线路拨到GPIOB上
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource11);//
EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;
EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line10 | EXTI_Line11;
EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;
EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //中断模式 也有事件模式
EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;
EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;//
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}
//变化的值
int16_t Encoder_Get_Right(void)
{
int16_t Temp;
Temp = Encoder_Count_Right;
Encoder_Count_Right = 0;
return Temp;
}
//如果是10-15 中断函数 只需要将两个if并列的放在一个函数里就行了
//因为轮子是对称转 所以镜像 相反
//右编码 E2B E2A
// PB11 PB10
//A下降沿触发 并且B是低电平 判断正转
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10) == SET)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
{
Encoder_Count_Right ++;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line10);
}
B下降沿 A低电平 判断反转
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line11) == SET)
{
if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == 0)
{
Encoder_Count_Right --;
}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line11);//清楚标志位
}
}
void Get_Motor_Speed(int *LSpeed,int *RSpeed)
{
static int LWheelEncoderNow = 0;
static int RWheelEncoderNow = 0;
static int LWheelEncoderLast = 0;
static int RWheelEncoderLast = 0;
//记录本次左右编码器数据
LWheelEncoderNow += Encoder_Get_Left();
RWheelEncoderNow += Encoder_Get_Right();
//500ms测速 （ *1000 ）单位改为mm/s 变化显示更清楚
*LSpeed = (LWheelEncoderNow - LWheelEncoderLast)* 1000*0.00002722713;
*RSpeed = (RWheelEncoderNow - RWheelEncoderLast)* 1000*0.00002722713;
//记录上次编码器数据
LWheelEncoderLast = LWheelEncoderNow;
RWheelEncoderLast = RWheelEncoderNow;
}
/*
static int 不管在函数内还是函数外，都作为一个全局变量可以保存它被修改以后的值。
而 int 则没有这一功能，只有作为全局变量时能保存修改。放在函数内部时，每次调用都用的是一个新的数。
*/
Encoder.h
#ifndef __ENCODER_H
#define __ENCODER_H
//左编码 E1B E1A
// PB1 PB0
void Encoder_Init_Left(void);
int16_t Encoder_Get_Left(void);
//右编码 E2B E1A
// PB11 PB10
void Encoder_Init_Right(void);
int16_t Encoder_Get_Right(void);
void Get_Motor_Speed(int *LSpeed,int *RSpeed);
#endif
Timer.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
//extern uint16_t Num; //引用其他文件(主函数)的Num变量
void TIM4_Timer_Init(u16 arr,u16 psc)
{
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM4, ENABLE);//TIM2 APB1总线上的外设
TIM_InternalClockConfig(TIM4); //选择内部时钟
//CK_CNT_OV = CK_PSC/(PSC+1)/(ARR+1）
//预分频给少点 自动重装给多点 以一个比较高的频率计比较多的数
//预分频给多点 自动重装给少点 以一个低的频率计比较少的数
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStructure; //配置时基单元
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1; //指定时钟分频 /1分频 影响不大
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;//向上计数
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Period = arr; //周期 ARR自动重装器的值 10000 - 1
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_Prescaler = psc; //PSC预分频器的值 10k的计数频率 计10000的数 7200 - 1
TIM_TimeBaseInitStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; //重复计数器的值 //高级定时器才有 这里通用计时器 不用
TIM_TimeBaseInit(TIM4, &TIM_TimeBaseInitStructure);
TIM_ClearFlag(TIM4, TIM_FLAG_Update);//手动把更新中断标志位清除一下 防止 reset直接到1
TIM_ITConfig(TIM4, TIM_IT_Update, ENABLE); //使能中断 update 更新中断
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_0); //优先级分组
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM4_IRQn; //3通道 //f10x.h 255行
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
TIM_Cmd(TIM4, ENABLE); //启动定时器
}
/*
void TIM2_IRQHandler(void) //定时器2 的中断函数
{
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) == SET)//看更新中断标志位
{
Num++；
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
}
}
*/
Timer.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
void TIM4_Timer_Init(u16 arr,u16 psc);
#endif
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Motor.h"
#include "Encoder.h"
#include "Timer.h"
uint8_t KeyNum;
int8_t Speed;
int16_t NumL;
int16_t NumR;
int LSpeedNow = 0;
int RSpeedNow = 0;
int main(void)
{
OLED_Init();
Motor_Init_Left();
Motor_Init_Right();
Encoder_Init_Left();
Encoder_Init_Right();
TIM4_Timer_Init(5000-1,7200-1);//500ms 定时
OLED_ShowString(1, 1, "VLeft:");
OLED_ShowString(2, 1, "VRight:");
OLED_ShowString(3, 1, "LSpd:");
OLED_ShowString(4, 1, "RSpd:");
while (1)
{
//KeyNum = Key_GetNum();
/*
Delay_ms(1000);
KeyNum = 1;
if (KeyNum == 1)
{
Speed += 20;
if (Speed > 100)
{
Speed = -100;
}
}
*/
Speed = 10;
Motor_SetSpeed_Left(Speed);
Motor_SetSpeed_Right(Speed);
//NumL += Encoder_Get_Left();//调用这个函数的间隙里，旋转编码器产生的正负脉冲数
OLED_ShowSignedNum(3, 5, LSpeedNow, 3);
//NumR += Encoder_Get_Right();//调用这个函数的间隙里，旋转编码器产生的正负脉冲数
OLED_ShowSignedNum(4, 5, RSpeedNow, 3);
OLED_ShowSignedNum(1, 8, Speed, 3);
OLED_ShowSignedNum(2, 8, Speed, 3);
OLED_ShowSignedNum(4, 10, NumL, 2);
}
}
void TIM4_IRQHandler(void) //定时器4 的中断函数
{
if (TIM_GetITStatus(TIM4, TIM_IT_Update) == SET)//看更新中断标志位
{
Get_Motor_Speed(&LSpeedNow,&RSpeedNow);
TIM_ClearITPendingBit(TIM4, TIM_IT_Update);
}
}
四倍频的代码（更新）
在原来基础上修改，这里写的四倍频不管向前还是向后转后会加加，理论上按照00 ，01 ，10，11 四倍频也能有方向，但觉得写的太烦，没写，下面的四倍频已实操过可以用来调pid,在本来的脉冲数上*4就行。
//四倍频
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
{
//if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)
//{
Encoder_Count_Left++;
//}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);
}
}
//B下降沿 A低电平 判断正转
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
{
//if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
//{
Encoder_Count_Left++;
//}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);//清楚标志位
}
}
void EXTI15_10_IRQHandler(void)
{
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line10) == SET)
{
//if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)
//{
Encoder_Count_Right++;
//}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line10);
}
B下降沿 A低电平 判断反转
if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line11) == SET)
{
//if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_10) == 0)
//{
Encoder_Count_Right++;
//}
EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line11);//清楚标志位
}
}
至此就可以在oled上显示速度了。