STM32学习旋转编码器计次（显示在OLED）

最新推荐文章于 2025-02-15 14:25:24 发布

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文章标签： stm32 学习嵌入式硬件

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1.1旋转编码器

旋转编码器概述：

1.光栅编码器

光栅编码器是一种利用光栅的光学特性来精确测量位移的装置。它由主光栅和指示光栅组成，物体移动使透过光栅的光发生变化，经光电探测器转换为电信号，通过计数脉冲确定位移量。具有高精度、高可靠性和快速响应等特点，广泛应用于工业和仪器仪表领域。然而，光栅编码器存在一些不足。它只能计算位置和速度，不能判断方向。在某些应用中，这可能会限制其使用。为了弥补这一缺陷，可以结合其他能够判断方向的旋转编码器，以提高测量的准确性和全面性。

2.旋转编码器

旋转编码器是一种用于测量旋转角度或位置的传感器。它通常由一个旋转轴和一个固定的外壳组成，内部包含了光学或磁性的编码元件。

旋转编码器可以产生正交波形，也称为 A 相和 B 相波形。这两个波形具有以下特点：

一、波形特征

相位差：
1. A 相和 B 相波形之间存在 90 度的相位差。这意味着当旋转编码器的轴旋转时，A 相和 B 相波形的上升沿和下降沿会交替出现，且相位相差四分之一周期。（见图2）
2. 例如，当 A 相波形处于高电平时，B 相波形可能处于上升沿、下降沿或低电平状态，具体取决于旋转方向和编码器的分辨率。
脉冲数：
1. 旋转编码器每旋转一圈，会产生一定数量的脉冲。这个脉冲数通常与编码器的分辨率有关。例如，一个分辨率为 1024 线的编码器，每旋转一圈会产生 1024 个脉冲。
2. A 相和 B 相波形的脉冲数是相同的，它们可以用来确定旋转的角度或位置。通过计数 A 相或 B 相波形的脉冲数，并结合相位差信息，可以确定旋转的方向。

3.霍尔传感器编码器

一、工作原理霍尔传感器编码器通常由一个磁体和多个霍尔元件组成。当磁体与霍尔元件之间发生相对运动时，霍尔元件会检测到磁场的变化，并产生相应的电信号。这些电信号可以被处理和解读，以确定旋转角度、线性位移或速度等参数。二、特点

非接触式测量：霍尔传感器编码器采用非接触式测量方式，不会对被测物体产生磨损，具有较高的可靠性和寿命。
高精度：能够提供高精度的测量结果，适用于对测量精度要求较高的场合。
快速响应：对运动的响应速度快，能够实时监测被测物体的运动状态。

4.独立编码器元件

独立编码器元件是一种可以独立工作的用于测量角度、位置、速度等物理量的电子元件。

一、结构组成

通常包括码盘（可以是光学码盘、磁性码盘等）、检测元件（如光电二极管、霍尔元件等）以及信号处理电路等部分。

输入轴转动，输出轴就会有波形。

旋转编码器硬件电路

编码器控制数值代码实现

硬件电路接线

初始化代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header


int16_t Encoder_Count;
void Encoder_Init(void ){
  
  //因为这里会产生90°的相位差，所以在A相低电平，B相下降沿的时候为正转
  //在A相下降沿，B相低电平的时候才判断为反转
  
  //第一步配置GPIO 跟 APIO 这里参考手册或是函数说明选择APBX 
  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);
  
  //指定外部中断线，以及端口，想要哪个端口触发中断，根据信号线初始化端口选择GPIO_PinSourcex的参数
  GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource0);
  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;
  EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;
  EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);
  
  //这里是两个端口，所以要分别进行优先级的设置
  
  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);
        
}
uint16_t Encoder_Get(void)
{
                int16_t Key;
         Key=Encoder_Count;
        Encoder_Count = 0;
        return Key;
}


//中断函数编写
void EXTI0_IRQHandler(void )
        {
  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)
  {
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1) ==0)
    {
      Encoder_Count--;
    }
                  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中断标志位
  }
}

void EXTI1_IRQHandler(void )
        {
  if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)
  {
    if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0) ==0)
    {
      Encoder_Count++;
    }
                  EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);//清除中断标志位
  }
}

主程序

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "OLED.h"
#include "Encoder.h"


int16_t Num;
int main(void)
        {
  OLED_Init();
  OLED_ShowString(1,1,"Num:");
  Encoder_Init();
                
  while(1)
                {
    Num += Encoder_Get();
    OLED_ShowSignedNum(1,5,Num,5);
  }
}