单片机读取光栅编码器角度的方法是什么？

增量式编码器工作原理是什么？

增量式编码器的结构是由哪些部分组成的？
光电旋转编码器使用方法是什么？
单片机读取光栅编码器角度的方法是什么？

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杨思

2021-6-30 16:01:44

　　增量式光栅编码器结构：
　　增量式编码器工作原理：
　　编码器码盘上刻有A、B窄缝，彼此错开1/4节距，使得A、B两相在转动过程中，输出的电信号相位错开90°。如下图所示：
　　

　　网上程序错误解析：
　　程序算法是A/B中的其中一项接外部中断（以A接中断、上升沿触发举例），当A上升沿触发中断时，读取B相的电位，如果B是高电位，则判定为正转，角度加1；如果B是低电位，则判定为反转，转角减1。
　　利用这种算法经常出现角度跳变，或者圈数转多之后出现积累误差。下面举个例子来解释一下这种算法错误的地方。
　　在编码器转动过程中，尤其在启动/转向/停止过程中，会出现编码器正好在一个上升沿中断处反复震荡的情况，如下图所示，在震荡过程中：
　　从a到b的过程，A相上升沿触发中断，此时B相为低电位，角度减去一个单位；
　　从b到c的过程，A相下降沿，无任何动作；
　　从c到d的过程，A相上升沿触发中断，此时B相为低电位，角度减去一个单位；
　　从d到e的过程，A相下降沿，无任何动作；
　　从e到f的过程，A相上升沿触发中断，此时B相为低电位，角度减去一个单位；
　　……
　　编码器实际角度一直停留在蓝虚线处，也就是实际角度其实是没有变化的。但在反复震荡的过程当中，程序会判定角度在一直在减少，导致实际角度与程序计算的角度产生偏差。这就是程序造成的光栅编码器丢失角度的原因。
　　本程序算法：
　　硬件清单：
　　1、单片机最小系统一个（ATmega16芯片）
　　2、4位数码管一只（595芯片模块）
　　3、光栅编码器一只（360线）
　　实现功能：转动编码器，读取编码器转动角度，并显示在数码管上
　　原理图：
　　实物连线图：
　　程序算法介绍：
　　光栅编码器A相连接单片机外部中断0，B相连接外部中断1。中断触发方式均为任意电平变化触发中断。那么在一个周期内会触发4次中断，如图所示。
　　

　　以编码器是360线举例，那么每次中断转动的角度是360/360/4=0.25°，即360线编码器分辨率可以达到0.25°，以此类推720线编码器分辨率是360/720/4=0.125°……。
　　每次中断触发后，判断另一相电位，如上图蓝色虚线所示：
　　a处触发中断 A相1，B相0
　　b处触发中断 A相1，B相1
　　c处触发中断 A相0，B相1
　　d处触发中断 A相0，B相0
　　e处触发中断与a处相同，进入下一个循环
　　把A/B相看作是一个二进制数，那么：
　　a处，（AB）10=2
　　b处，（AB）11=3
　　c处，（AB）01=1
　　d处，（AB）00=0
　　e处，……
　　可以看出，正转对应的是2310……2310……，反转对应的是2013……2013……。
　　在程序中保存前一中断位置数值，在本次中断中进行对比。符合正转数值排序，则角度加0.25°，反之减去0.25°。该方法测试下来非常准确，解决了之前老是丢步的问题。
　　

　　核心部分程序如下：
　　unsigned char encoder_A;//encoder_A需要初始化 encoder_A=（PIND&0x0c）/4;unsigned angle;//编码器角度变量void encoder（unsigned int X）//X为编码器线数。编码器AB值判断函数{ unsigned char B; CLI（）; B=encoder_A;//保存上一次中断数值 encoder_A=（PIND&0x0c）/4;//读取本次中断数值 if（（B==0 && encoder_A==1）||（B==1 && encoder_A==3）||（B==3 && encoder_A==2）||（B==2 && encoder_A==0）） //正方向判断 { angle=angle+9000/X;//角度加一个分辨率 if（angle==36000）angle=0;//角度超过360°则变为0° } else if （（B==0 && encoder_A==2）||（B==2 && encoder_A==3）||（B==3 && encoder_A==1）||（B==1 && encoder_A==0）） //反方向判断 { if（angle==0）angle=36000; //角度小于0°则变为360° angle=angle-9000/X; //角度减一个分辨率 } else ; SEI（）;} #pragma interrupt_handler int0_isr:iv_INT0//中断0服务程序void int0_isr（void）{ encoder（360）;}#pragma interrupt_handler int1_isr:iv_INT1//中断1服务程序void int1_isr（void）{ encoder（360）;} 程序源码下载地址：https://download.csdn.net/download/ludantongxue/11287703

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李梅

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杨思

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