Arduino旋转编码器程序入门指南：从硬件连接到中断处理

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增量式编码器 就像自行车码表：通过两个相位差 90°的脉冲信号（A/ B 相）判断转动方向和步数。常见 EC11 型号每圈产生 20 个脉冲（PPR=20），这意味着每个脉冲对应 18°的机械旋转。

AB 相信号特点：
顺时针旋转时 A 相领先 B 相 90°
逆时针时 B 相领先 A 相
信号抖动通常在 5 -10ms 内（机械触点特性）

使用 EC11 编码器与 Arduino Uno 的典型连接方案：

EC11 引脚 → Arduino 引脚
CLK → D2（中断 0）DT → D3（中断 1）SW → D4（按钮功能）+ → 5V
GND → GND

关键细节：

必须添加 10KΩ 上拉电阻（内部上拉可能不够稳定）
信号线并联 0.1μF 电容可减少高频干扰
长导线传输时应采用双绞线

#include <Arduino.h>

volatile int counter = 0;
volatile bool lastCLK;

void setup() {pinMode(2, INPUT_PULLUP);
  pinMode(3, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(0, encoderISR, CHANGE);
  Serial.begin(115200);
  lastCLK = digitalRead(2);
}

void encoderISR() {bool currentCLK = digitalRead(2);
  if(currentCLK != lastCLK) {
    // 状态变化时检测 DT 电平判断方向
    if(digitalRead(3) != currentCLK) {counter++;} else {counter--;}
    lastCLK = currentCLK;
  }
}

方法	响应速度	CPU 占用	实现复杂度
硬件 RC 滤波	中	低	简单
软件延时法	慢	中	简单
状态机实现	快	低	中等

推荐的状态机消抖实现：

enum {STATE_STABLE, STATE_CHANGED, STATE_DEBOUNCE};
byte encoderState = STATE_STABLE;

void checkEncoder() {
  static unsigned long lastTime;
  bool current = digitalRead(2);

  switch(encoderState) {
    case STATE_STABLE:
      if(current != lastCLK) {encoderState = STATE_CHANGED;}
      break;

    case STATE_CHANGED:
      if(millis() - lastTime > 5) { // 5ms 消抖窗口
        encoderState = STATE_DEBOUNCE;
      }
      break;

    case STATE_DEBOUNCE:
      if(current == digitalRead(2)) { // 确认稳定状态
        // 执行计数逻辑
        encoderState = STATE_STABLE;
      }
      lastTime = millis();
      break;
  }
}

通过检测 A / B 相的上升沿和下降沿，可将分辨率提高 4 倍：

void encoderISR() {
  static byte oldAB = 0;
  oldAB <<= 2; // 移位保留历史状态
  oldAB |= (digitalRead(2) | (digitalRead(3) << 1));

  // 状态变化表：0b00011101 → 有效脉冲模式
  if((oldAB & 0x0F) == 0x0D) counter++;
  if((oldAB & 0x0F) == 0x07) counter--;
}

对于高速旋转场景（>300RPM），建议使用 Timer1 定时采样：

#include <TimerOne.h>

void setup() {Timer1.initialize(1000); // 1ms 采样周期
  Timer1.attachInterrupt(encoderSampler);
}

void encoderSampler() {
  static byte lastState;
  byte currentState = digitalRead(2) | (digitalRead(3) << 1);

  // 格雷码状态转换检测
  if((lastState == 0 && currentState == 2) || 
     (lastState == 2 && currentState == 3) ||
     (lastState == 3 && currentState == 1) || 
     (lastState == 1 && currentState == 0)) {counter++;}
  // 反向转换检测代码略...
  lastState = currentState;
}