一種簡單可靠的增量式編碼器計數方法
2023-06-24 03:11:31
專利名稱：一種簡單可靠的增量式編碼器計數方法
技術領域：
本發明屬於編碼器技術領域，特別涉及一種增量式編碼器計數方法。
背景技術：
目前，旋轉編碼器廣泛應用於高級音響的音量控制、高檔汽車用於檢測方向盤的 轉動角度和一些設備的調整、設置等。現在的旋轉編碼器主要有絕對值式編碼器和增量式 編碼器，從傳感器劃分又可以分為機械式、光電式和磁感式。對於增量式的編碼器他們的主 要用途就是將編碼器旋轉的角度或位移以電信號的方式表現出來。增量式的編碼器因為結 構簡單，價格較低被大量的應用。現有技術中，增量式編碼器在使用過程中常會出現一些問題，比如因為晃動(編 碼器有旋轉或移動的趨勢，但是旋轉或移動的量很小不到一個單位)造成的誤碼；因為旋 轉速度快慢不一定造成的誤碼；針對廉價的機械式旋轉編碼器還會因為接觸不良造成誤 碼。使用本發明的代碼就能夠很好的解決這些問題，對於廉價的機械式旋轉編碼器效果尤 其突出。
現在對於消除增量式編碼器的誤碼主要有兩種方法一是採用複雜的監相和計數 電路來實現；二是用單片機來實現計數。對於第一種方法因為電路複雜、成本高很少被採 用。現在編碼器計數一般都是採用單片機實現。單片機實現的典型方法是將編碼器的公共 端接地，兩個輸出端其中的一個接單片機的中斷埠，並將相應的中斷設置為下降沿觸發。 另外一個輸出端接單片機的任意埠。當編碼器移動或旋轉時就會觸發單片機的中斷，這 時只要判斷編碼器的另外一個數據輸出端的電平就可以知道編碼器的旋轉或移動方向。具 體實現方式見附圖1。在理想的情況下用附圖1中方法就可以檢測編碼的移動或旋轉方向。很顯然在附圖1的流程中對於抖動沒有做任何處理，如果因為抖動觸發了中斷， 而編碼器又回到原點的話將會產生一次誤碼。為了解決抖動的問題一般還會在數據輸出埠並聯一個小電容或者用軟體延時 的方法進行防止抖動的處理。這方法實際上只是解決了抖動的問題或者說是機械式編碼器 接觸不良的問題，不能解決編碼器晃動的問題。而且還會帶來另外的問題就是因為延時的 作用會對高速旋轉或移動造成少計數或誤計數，對於低速旋轉或移動當一個處理工程完成 以後中斷埠因為電容的充電作用使中斷埠仍然處於下降沿，單片機再次產生中斷造成 重複計數。而且這種方法還會造成編碼器旋轉速度過快或過慢。
發明內容
本發明為了解決現有技術中存在的問題，特別提出了一種增量式編碼器計數方法。本發明技術方案如下一種簡單可靠的增量式編碼器的計數方法，包括編碼器及單片機，其中編碼器第一輸出埠與單片機的中斷埠相連，第二輸出埠與單片機任一埠相連，編碼器的公 共端接地，所述編碼器的計數過程包含如下步驟A.設置所述第一輸出埠的波形為下降沿時，觸發所述單片機關閉所述中斷端 口；B.所述單片機根據所述第二輸出埠的波形判斷所述編碼器旋轉方向；C.所述單片機等待所述第一輸出埠的波形為高電平時，確認所述編碼器旋轉方 向；D.確認步驟B與步驟C中編碼器旋轉方向相同，則所述單片機進行計數，否則，執 行步驟F;Ε.所述單片機確認所述第一埠及所述第二埠同為高電平時，執行步驟F;F.所述單片機打開所述中斷埠，完成一次計數。其中，所述步驟B中，所述單片機進行如下判斷所述第一輸出埠的波形與所述第二輸出埠的波形同為低電平時，則所述編碼 器旋轉方向為順時針；所述第一輸出埠的波形為低電平，所述第二輸出埠的波形為高電平時，則所 述編碼器旋轉方向為逆時針。一個實施例是，所述步驟D中，所述編碼器旋轉方向為順時針，則所述計數器加1。另一個實施例是，所述步驟D中，所述編碼器旋轉方向為逆時針，則所述計數器減1.採用本發明的方法，能夠很好的解決抖動造成的這些問題，編碼器不會因為晃動 而產生錯誤的計數，而且不會出現編碼器重複計數的問題，對於廉價的機械式旋轉編碼器 效果尤其突出。另外，使用這種方法根本不會對編目器旋轉速度產生影響，也就不會出現編 碼器旋轉快慢造成的誤碼。
圖1為現有技術編碼器計數的流程圖；圖2為本發明的電路連接示意圖；圖3為本發明編碼器輸出的波形圖；圖4為本發明編碼器技術的流程圖。
具體實施例方式下面通過附圖及實施例對本發明做進一步詳細說明。如圖3所示是編碼器波形圖。從圖中可以看出編碼器的兩個輸出端(即圖中ΕΝ_Ι 與EN_D兩個輸出端)的波形相位相差90度。當編碼器移動或旋轉時，即中斷的埠(EN_ I)處於下降沿的時候，數據輸出埠(EN_D)的電平順時針為「0」，逆時針為「1」。當編碼器 繼續移動或旋轉時，即中斷的埠(EN_I)處於上升沿的時候，數據輸出埠(EN_D)的電平 順時針為「1」，逆時針為「0」。當一個周期結束時下一個周期開始前編碼器的兩個輸出埠 都為高電平。實施例
如圖5是本方法的具體實施方法在圖上，101埠為EN_I中斷埠，102埠為 EN_D輸出埠。根據圖5，實現方法如下當編碼器中斷埠(EN_I中斷埠)被下降沿觸發後，進入該計數方法。第一步，將編碼器的外中斷關閉(即將101埠置0)；第二步，判斷編碼器的旋轉方向，這時會存在兩種情況②如果101埠值為0並 且102埠值為1，則為逆時針旋轉；③其它情況則打開外中斷(即將101埠置1)。第三步，1)假設我們按照上述發生①順時針旋轉的情況，①如果101埠和102埠同時 為0，則為順時針旋轉。則該程序開始等待當編碼器中斷埠為高電平(即等待101埠 為1)時，確認旋轉方向是否為順時針，方法是通過將102埠輸出的值與1進行比較。如 果102埠值為1，則為順時針方向，將計數器加1，然後等待編碼器的一個周期完成(即當 101埠和102埠值同時為1時)，最後打開外中斷(即將101埠置1)。如果不是順時 針方向，直接打開外中斷(即將101埠置1)。2)在第三步中，假設我們按照發生②逆時針旋轉的情況，則該程序開始等待當編 碼器中斷埠為高電平(即等待101埠為1)時，確認旋轉方向是否為逆時針，方法是通 過將103埠輸出的值與0進行比較。如果102埠值為0，則為逆時針方向，將計數器加 1，然後等待編碼器的一個周期完成(即當101埠和102埠值同時為1時)，最後打開外 中斷(即將101埠置1)。如果不是逆時針方向，直接打開外中斷(即將101埠置1)。採用本發明的方法，能夠很好的解決抖動造成的這些問題，編碼器不會因為晃動 而產生錯誤的計數，而且不會出現編碼器重複計數的問題，對於廉價的機械式旋轉編碼器 效果尤其突出。另外，使用這種方法根本不會對編目器旋轉速度產生影響，也就不會出現編 碼器旋轉快慢造成的誤碼。通過以上實施例對本發明進行了進一步揭示，但是本發明的範圍並不局限於此， 在不偏離本發明構思的條件下，以上各實現步驟可用所屬技術領域人員了解的相似或等同 實現步驟來替換。
權利要求
一種簡單可靠的增量式編碼器的計數方法，包括編碼器及單片機，其中編碼器第一輸出埠與單片機的中斷埠相連，第二輸出埠與單片機任一埠相連，其特徵在於計數過程包含如下步驟A、設置所述第一輸出埠的波形為下降沿時，觸發所述單片機關閉所述中斷埠；B、所述單片機根據所述第二輸出埠的波形判斷所述編碼器旋轉方向；C、所述單片機等待所述第一輸出埠的波形為高電平時，確認所述編碼器旋轉方向；D、確認步驟B與步驟C中編碼器旋轉方向相同，則所述單片機進行計數，否則，執行步驟F；E、所述單片機確認所述第一埠及所述第二埠同為高電平時，執行步驟F；F、所述單片機打開所述中斷埠，完成一次計數。
2.根據權利要求1所述的計數方法，其特徵在於所述步驟B中，所述單片機進行如下判斷所述第一輸出埠的波形與所述第二輸出埠的波形同為低電平時，則所述編碼器旋 轉方向為順時針；所述第一輸出埠的波形為低電平，所述第二輸出埠的波形為高電平時，則所述編 碼器旋轉方向為逆時針。
3.根據權利要求2所述的計數方法，其特徵在於，所述步驟D中，所述編碼器旋轉方向 為順時針，則所述計數器加1。
4.根據權利要求2所述的計數方法，其特徵在於，所述步驟D中，所述編碼器旋轉方向 為逆時針，則所述計數器減1。
全文摘要
本發明公開了一種增量式編碼器計數方法，所述方法通過編碼器和單片機相連接，執行一系列代碼對編碼器兩個輸出埠的波形在一個周期內分別作脈衝上升沿和下降沿的判斷，然後通過計數器對其進行加減計算。採用這種計數方法，能夠解決增量式編碼器在使用過程中出現的一些問題，比如編碼器旋轉速度快慢、晃動造成的誤碼，接觸不良造成的誤計數等等。而且該方法簡單可靠，易實現。尤其對廉價的機械式旋轉編碼器效果更加突出。
文檔編號G06M1/27GK101833690SQ200910079890
公開日2010年9月15日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者黃喜榮 申請人:北京同步科技有限公司