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旋转编码器原理与应用详解：从结构到实战 | 零基础入门STM32第四十七步

article 2025/3/9 18:52:55

主题	内容	教学目的/扩展视频
旋转编码器	电路原理，跳线设置，结构分析。驱动程序与调用。	熟悉电路和驱动程序。

师从洋桃电子，杜洋老师

📑文章目录

- 一、旋转编码器是什么？
- 二、内部结构揭秘
- - 2.1 机械组件解剖
  - 2.2 核心部件说明
- 三、电路工作原理
- - 3.1 信号生成机制
  - 3.2 硬件连接方案
- 四、关键技术解析
- - 4.1 消抖处理
  - 4.2 方向识别算法
- 五、典型应用场景
- 六、开发板实战演示
- 七、选型注意事项
- 八、相关资源

（图1：开发板与旋转编码器连接示意图）

（图2：旋转编码器结构示意图）

一、旋转编码器是什么？

旋转编码器是一种通过机械旋转产生数字信号的传感器设备，核心功能包括：

360°无限位旋转检测
实时方向识别（左/右）
按压触发功能
高精度位置感知（20位格/圈）

▲ 🔍 旋转编码器介绍（中文）

二、内部结构揭秘

2.1 机械组件解剖

       ┌───────┐
       │ 轴体  │
       └───┬───┘
           │
┌──────────▼──────────┐
│  弹性接触片         │
│  ┌─◆─K1───────┐     │
│  │    ┌───◆─K2│     │
│  │    │ ┌─◆─K3│     │
└──┼────┼─┼─────┘
  公共端  A  B  (三个引脚)

2.2 核心部件说明

部件	功能说明
K1	按压开关（垂直方向触发）
K2/K3	旋转检测开关（相位差90°）
弹片	提供机械反馈和定位

三、电路工作原理

3.1 信号生成机制

旋转时K2/K3产生正交波形：

右旋时序：       左旋时序：
A相: _┌─┐_┌─┐     A相: ┌─┐_┌─┐_
B相: ┌─┐_┌─┐_     B相: _┌─┐_┌─┐

通过检测两个信号的相位差顺序判断旋转方向

3.2 硬件连接方案

        +3.3V
         ▲
         │10KΩ
ENCODER─┼─◆─→ PA6 (A相)
    │    │10KΩ
    ├───◆─→ PB2 (B相)
    │    │10KΩ
    └───◆─→ PA7 (按压)

四、关键技术解析

4.1 消抖处理

机械抖动时间：≤2ms

软件消抖方案：

if(检测到电平变化){
    delay_ms(20);      // 超时等待抖动
    if(状态仍有效)确认动作
}

4.2 方向识别算法

五、典型应用场景

智能家居：空调温度调节旋钮
工业控制：数控机床参数设置
车载系统：多媒体音量控制
医疗设备：监护仪参数调整
物联网终端：智能中控面板

六、开发板实战演示

（图3：TM1640显示效果）

核心功能实现逻辑：

while(1){
  读取编码器状态();
  if(左旋转){
    计数器--;
    更新数码管显示();
  }
  if(右旋转){
    计数器++;
    更新数码管显示();
  }
  if(按压动作){
    计数器归零;
  }
}

▲ 完整工程代码示例⏬旋转编码器数码管显示程序

七、选型注意事项

参数	推荐值
分辨率	20脉冲/转
工作电压	3.3V-5V DC
机械寿命	>10万次旋转
按压力度	200±50gf
工作温度	-25℃~+85℃

八、相关资源

[1] 洋桃电子B站课程-STM32入门100步
[2] STM32F103xx官方数据手册
[3] STM32F103X8-B数据手册（中文）
[4] STM32F103固件函数库用户手册（中文）
[5] 旋转编码器数码管显示程序
[6] 旋转编码器介绍（中文）

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📌 下期预告：下一期将探讨旋转编码器驱动程序分析，欢迎持续关注！

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实测开发版：洋桃1号开发版（基于STM32F103C8T6）
更新日志：

v1.0 初始版本（2025-03-05）