37種傳感器（七）之旋轉(zhuǎn)編碼傳感器模塊+Stduino Nano&UNO

說(shuō)明：
旋轉(zhuǎn)編碼器可通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)計(jì)數(shù)（即可從0開(kāi)始不但加一或者減一，計(jì)數(shù)范圍沒(méi)有限制），實(shí)現(xiàn)精確數(shù)字的調(diào)節(jié)。電機(jī)角度等需要特別精確調(diào)節(jié)的元器件可以利用編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制。配合旋轉(zhuǎn)編碼器上的按鍵，可以復(fù)位到初始狀態(tài)，即從0開(kāi)始計(jì)數(shù)。

依照內(nèi)部數(shù)字讀取辦法，編碼器能夠分為機(jī)械式和非機(jī)械式兩種：機(jī)械式選用電刷輸出，電刷接觸到導(dǎo)電區(qū)則引腳輸出高電平，接觸到絕緣區(qū)則為低電平；非機(jī)械式的承受靈敏元件是光敏元件或磁敏元件，選用光敏元件時(shí)以透光區(qū)和不透光區(qū)來(lái)表明輸出是“高”還是“低”。
目前常用的增量式編碼器全部為機(jī)械式編碼器，優(yōu)點(diǎn)在于好用且成本低，高端的一般為非機(jī)械光電式的。我們采用的模塊也使用得機(jī)械式。


如果你手上有一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器，你可以試著擰一下：并不是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而是擰的得時(shí)候會(huì)明顯感受到不連續(xù)，一下一下的。因此，我們可以實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)數(shù)，這與電位器是不同的
那么問(wèn)題來(lái)了，怎么計(jì)數(shù)呢？我們可以做以下規(guī)定：
以順時(shí)針?lè)较驗(yàn)檎�，凡往順�?shì)針?lè)较蜣D(zhuǎn)一下，則計(jì)數(shù)加一，同理轉(zhuǎn)N下，則計(jì)數(shù)加n。反之，如果向逆時(shí)針轉(zhuǎn)一下，則計(jì)數(shù)減一，同理轉(zhuǎn)N下，則計(jì)數(shù)減n。
逆時(shí)針同理。
現(xiàn)在問(wèn)題又來(lái)了，旋轉(zhuǎn)編碼器怎么告訴微處理器，我的旋轉(zhuǎn)方向是什么呢？這些我們打開(kāi)旋轉(zhuǎn)編碼器的微觀結(jié)構(gòu)：
實(shí)際上旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下所示。基本上由絕緣圓盤(pán)（灰色）和放置在圓盤(pán)頂部的導(dǎo)電墊（藍(lán)色）組成。
這些導(dǎo)電墊分離放置，因此當(dāng)旋轉(zhuǎn)旋鈕時(shí)，旋轉(zhuǎn)一單位，原先空著的部分會(huì)被導(dǎo)電墊填充，而導(dǎo)電墊離開(kāi)的位置則重新恢復(fù)絕緣。因此，當(dāng)導(dǎo)電墊通過(guò)A和B輸出引腳時(shí)，引腳會(huì)輸出高電平信號(hào)，反之則不會(huì)輸出高電平。因此只要判斷引腳信號(hào)與上一次是否相同，就能得知是否發(fā)生了旋轉(zhuǎn)。
如下圖，每一次旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，A總是先比B接觸到導(dǎo)電墊，或者離開(kāi)導(dǎo)電墊，因此A總是比B先改變電平輸出狀態(tài)，此時(shí)當(dāng)A發(fā)生變化后一定與B信號(hào)不同。下圖為兩次順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，A、B電平變化（紅色為輸出高電平信號(hào)）




而當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，B先于A轉(zhuǎn)換電平，因此當(dāng)檢測(cè)到A發(fā)生變化時(shí)，此時(shí)B已經(jīng)完成了信號(hào)轉(zhuǎn)換，此時(shí)A、B信號(hào)相同。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br /> 利用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)。

器材：
StduinoUno/Nano;杜邦線；旋轉(zhuǎn)編碼器模塊。

電路連接：

代碼展示：

#define outputA 6
#define outputB 7
int counter = 0;
int aState;
int aLastState;  
void setup()
{
   pinMode (outputA,INPUT);
   pinMode (outputB,INPUT);
   
   Serial.begin (9600);
   
   aLastState = digitalRead(outputA);   
}
void loop()
{
aState = digitalRead(outputA); // 讀取當(dāng)前A電平
//如果當(dāng)前A電平與上一次（初始）A電平不同，說(shuō)明發(fā)生了旋轉(zhuǎn)
if (aState != aLastState)
{     
// 如果A\B電平不同，說(shuō)明A先于B變化，因此是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)則計(jì)數(shù)加一；反之則減一
if (digitalRead(outputB) != aState)
{
counter ++;
} else
{
      counter --;
     }
    Serial.print("Position: ");
    Serial.println(counter);
  }
  aLastState = aState; //更新aLastState狀態(tài)的記錄

實(shí)驗(yàn)效果：
當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，計(jì)數(shù)數(shù)目逐次加一；當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，技術(shù)數(shù)目逐次減一。下面所示為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)八個(gè)單位的過(guò)程中串口輸出情況。