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STM32增量式旋转编码器

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tpgf|  楼主 | 2025-3-12 12:53 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
1.1 编码器图片



1.2 旋转的方向
判断正转还是反转





1.3功能,原理,应用
原理:(怎么产生电平)增量式旋转编码器的A相和B相输出高电平还是低电平取决于编码器内部的机械结构和电子设计。当编码器旋转时,内部的光电传感器会检测到由旋转轴带动的栅格转盘的间断遮挡,从而产生高低电平变化。具体来说,遮挡的时候是高电平,反之则为低电平

功能:

旋转编码器的增量值:指的是编码器在旋转过程中产生的脉冲数量,这些脉冲可以用于计算旋转的角度或速度。增量式编码器输出两路脉冲信号(通常称为A相和B相),这两路信号在相位上相差90°(即四分之一周期)。通过检测A相和B相的电平变化,可以确定旋转方向和速度。

具体来说,当旋转编码器旋转时,其内部的码盘会产生脉冲信号,每个脉冲代表编码器的一个增量位移。通过读取单位时间脉冲信号的数量,可以达到测量速度的效果(v = s / t),通过对脉冲信号的累加,和编码器的码盘周长(转一圈对应的距离)便可以达到计算距离的效果(s = n * d)。增量式编码器也称为正交编码器,是通过两个信号线的脉冲输出来进行数据处理,一个输出脉冲就对应于一个增量位移,编码器每转动一定的位移,就会产生一个脉冲信号

应用:

以下是增量式旋转编码器的几个关键功能:

旋转位置检测: 增量式编码器能够提供相对于某个参考点的旋转位置信息。这对于需要精确控制旋转位置的应用非常有用,如机器人臂、数控机床等。

旋转速度测量: 通过计算单位时间内编码器输出的脉冲数量,可以测量出旋转的速度。这对于需要速度反馈控制的应用非常重要,如电机控制、速度监测等。

旋转方向判断: 增量式编码器通常有两个相位相差90度的输出信号(A相和B相),通过检测这两个信号的状态变化,可以判断出旋转的方向(顺时针或逆时针)。

高精度测量: 许多增量式编码器具有很高的分辨率,可以提供非常精确的旋转位置和速度测量。这对于需要高精度控制的应用至关重要。

接口简单: 增量式编码器通常通过简单的数字接口(如并行或串行接口)与微控制器或其他电子设备连接,易于集成和使用。

可靠性高: 由于增量式编码器通常采用非接触式检测方式(如光电检测),因此具有较高的可靠性和较长的使用寿命。

应用广泛: 增量式编码器广泛应用于各种需要旋转位置、速度和方向检测的场合,如工业自动化、机器人技术、汽车电子、医疗设备等。

1.4代码(旋转编码器计数)



#include "stm32f10x.h"                  // Device header

int16_t Encoder_Count;                                        //全局变量,用于计数旋转编码器的增量值

/**
  * 函    数:旋转编码器初始化
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  */
void Encoder_Init(void)
{
        /*开启时钟*/
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);                //开启GPIOB的时钟
        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);                //开启AFIO的时钟,外部中断必须开启AFIO的时钟
       
        /*GPIO初始化*/
        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);                                                //将PB0和PB1引脚初始化为上拉输入
       
        /*AFIO选择中断引脚*/
        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0);//将外部中断的0号线映射到GPIOB,即选择PB0为外部中断引脚
        GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource1);//将外部中断的1号线映射到GPIOB,即选择PB1为外部中断引脚
       
        /*EXTI初始化*/
        EXTI_InitTypeDef EXTI_InitStructure;                                                //定义结构体变量
        EXTI_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line0 | EXTI_Line1;                //选择配置外部中断的0号线和1号线
        EXTI_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE;                                        //指定外部中断线使能
        EXTI_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt;                        //指定外部中断线为中断模式
        EXTI_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling;                //指定外部中断线为下降沿触发
        EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);                                                                //将结构体变量交给EXTI_Init,配置EXTI外设
       
        /*NVIC中断分组*/
        NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);                                //配置NVIC为分组2
                                                                                                                                //即抢占优先级范围:0~3,响应优先级范围:0~3
                                                                                                                                //此分组配置在整个工程中仅需调用一次
                                                                                                                                //若有多个中断,可以把此代码放在main函数内,while循环之前
                                                                                                                                //若调用多次配置分组的代码,则后执行的配置会覆盖先执行的配置
       
        /*NVIC配置*/
        NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;                                                //定义结构体变量
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI0_IRQn;                        //选择配置NVIC的EXTI0线
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                //指定NVIC线路使能
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;        //指定NVIC线路的抢占优先级为1
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;                        //指定NVIC线路的响应优先级为1
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                                //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设

        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI1_IRQn;                        //选择配置NVIC的EXTI1线
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;                                //指定NVIC线路使能
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;        //指定NVIC线路的抢占优先级为1
        NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2;                        //指定NVIC线路的响应优先级为2
        NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);                                                                //将结构体变量交给NVIC_Init,配置NVIC外设
}

/**
  * 函    数:旋转编码器获取增量值
  * 参    数:无
  * 返 回 值:自上此调用此函数后,旋转编码器的增量值
  */
int16_t Encoder_Get(void)
{
        /*使用Temp变量作为中继,目的是返回Encoder_Count后将其清零*/
        /*在这里,也可以直接返回Encoder_Count
          但这样就不是获取增量值的操作方法了
          也可以实现功能,只是思路不一样*/
        int16_t Temp;
        Temp = Encoder_Count;
        Encoder_Count = 0;
        return Temp;
}

/**
  * 函    数:EXTI0外部中断函数
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
        if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0) == SET)                //判断是否是外部中断0号线触发的中断
        {
                /*如果出现数据乱跳的现象,可再次判断引脚电平,以避免抖动*/
                if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)
                {
                        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)                //PB0的下降沿触发中断,此时检测另一相PB1的电平,目的是判断旋转方向
                        {
                                Encoder_Count --;                                        //此方向定义为反转,计数变量自减
                        }
                }
                EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);                        //清除外部中断0号线的中断标志位
                                                                                                        //中断标志位必须清除
                                                                                                        //否则中断将连续不断地触发,导致主程序卡死
        }
}

/**
  * 函    数:EXTI1外部中断函数
  * 参    数:无
  * 返 回 值:无
  * 注意事项:此函数为中断函数,无需调用,中断触发后自动执行
  *           函数名为预留的指定名称,可以从启动文件复制
  *           请确保函数名正确,不能有任何差异,否则中断函数将不能进入
  */
void EXTI1_IRQHandler(void)
{
        if (EXTI_GetITStatus(EXTI_Line1) == SET)                //判断是否是外部中断1号线触发的中断
        {
                /*如果出现数据乱跳的现象,可再次判断引脚电平,以避免抖动*/
                if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)                //B
                {
                        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_0) == 0)        //A        //PB1的下降沿触发中断,此时检测另一相PB0的电平,目的是判断旋转方向
                        {
                                Encoder_Count ++;                                        //此方向定义为正转,计数变量自增
                        }
                }
                EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line1);                        //清除外部中断1号线的中断标志位
                                                                                                        //中断标志位必须清除
                                                                                                        //否则中断将连续不断地触发,导致主程序卡死
        }
}



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                            版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/2303_80647844/article/details/146081768

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