我玩EC11编码器的解码思路

pla155 · 发表于昨天 08:47

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EC11编码器是一种旋转编码器，主要用于亮度、温度、频率、音量调节等参数控制。它通过旋转产生脉冲信号，从而实现对设备的控制。

以下是EC11编码器的工作原理：

结构组成：EC11编码器通常由一个中心有轴的光电码盘组成，码盘上有环形通和暗的刻线。此外，编码器还有A、B、C三个引脚，其中A和B是信号端，C是公共端，通常接地。有些EC11编码器还带有独立的按键功能。

脉冲信号生成：当编码器轴旋转时，码盘上的刻线会使光电发射和接收器件产生变化，从而获得四组正弦波信号，这四组信号组合成A、B、C、D四个相位，每个正弦波相差90度相位差。将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可以增强稳定信号。每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

旋转方向判断：由于A、B两相相差90度，可以通过比较A相在前还是B相在前，借此来判别编码器的正转与反转。具体来说，当A相电平由高变低，而B相电平仍为高时，表示编码器正转；反之，当B相电平由高变低，而A相电平仍为高时，表示编码器反转。

按键功能：EC11编码器的独立按键功能允许用户通过按键选择模式，然后旋转编码器来确定大小。这种设计在实际应用中非常广泛，例如热风机调温、电子手表等。

电路连接：在使用EC11编码器时，通常需要将A、B引脚接入逻辑分析仪或单片机的输入端，C引脚接地。此外，如果编码器带有按键功能，还需要将D、E引脚连接到相应的电路中。

软件消抖：在实际使用中，EC11编码器可能会存在抖动问题，导致旋转一格时进入多次中断。为了解决这个问题，通常需要进行软件消抖，即使用延时的方法避开机械抖动，从而确保每次旋转一格只进入一次外部中断。

无图无真相，来张图，一会方便看图说话：

暂时不理会紫色的波形，单看蓝色和绿色的线条；

试想中间黑线向右移动，我们会得到一串高低电平的数串：

0 1 1 0 0 1 1 0

1 1 0 0 1 1 0 0

试想中间黑线想左移动，我们会得到另一串高低电平的数串：

0 1 1 0 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1

其实，移动的黑线是时间，如果向右移动对应的正向旋转的话，向左移动就是时间倒放，对应着反向旋转。

先不想如何解码这些复杂的数串，咱就看看某一个时间点，也就是黑线移动过程中，停下来的那一刻，都发生了什么？

其实，就这一刻来说，能称得上有信息价值的就是当前两个通道电平的数值，而且不是0 ，就是 1

下一刻也一样，无非是0 ，或者 1

编码器拿到手里，拧一下，可以感觉到很舒适的顿挫感，伴随着清脆的哒哒声；每一次的“哒”，就意味着到达了一个稳态的点，在两个稳态点的中间又能感觉到一个似乎可以暂时稳住的最高点。编码器就是在稳态和暂稳态之间不停地变化，大概可以类比正弦波，在两个稳态中间有一个暂稳态。

稳态的时候，EC11两个输出脚电平一致，可以是高电平，也可以是低电平；在不稳态，两个引脚电平必然相反；没有为什么。非要问个为什么，答案也很简单，就是这么设计的；或者说，设计的目的就是为了达到这个效果。

EC11的一根线输出只有0 或者1两种情况；两根线也只能有4个状态的组合：00，01，10，11。读取输出口状态变化就可以判断EC11的旋转方向，这就很有趣了。因为我们有了一个毫无争议的结论，读两次EC11管脚状态，如果读到的数据发生的变化，我们可以通过这个变化知道旋转方向。再来看看前面的数据：

正向旋转的一串高低电平的数串：

0 1 1 0 0 1 1 0

1 1 0 0 1 1 0 0

反向旋转的另一串高低电平的数串：

0 1 1 0 0 1 1 0

0 0 1 1 0 0 1 1

仔细观察，第五组数据就已经开始重复了。简化一下：

正向0 ->1 ->1 ->0 ->0 反向0 ->1 ->1 ->0 ->0

1 1 0 0 1 0 0 1 1 0

这两次状态一共有多少种组合呢；从数学上来讲，4*4,16种；参照简化后的数值变化，我们用PA PB 记录当前两个管脚的电平；用PA^ PB^ 记录当前两个管脚的电平,就形成下表

这张表

1-4记录了上面描述的正转的状态变化；

5-8记录了上面描述的反转的状态变化；

9-12记录的是如果手柄旋转到稳态和暂稳态停留时的情况，两次读到的电平是相同的；

13-16是数学上成立，而编码器上不可能出现的状态变化，也可称之为“故障”状态。

如果不好理解，现在把整个过程反向解释一下，可能会容易理解：

记录等时间间隔相邻两次对两根管脚电平状态进行记录，

上一次的状态记为：PA^ PB^

这一次的状态记为：PA PB

把这两次的状态组合为一个4bit状态：PA^PB^PAPB；他只可能存在16种可能。

把这16种状态里，

符合正转的状态挑出来，对应编码表里，填上 U

符合反转的状态挑出来，对应编码表里，填上 D

把稳态的状态挑出来，对应编码表里，填上 S

把不稳态的状态挑出来，对应编码表里，填上 M

把剩下不可能跳跃的状态打上废弃标记；

记得数学老师讲集合，“内无掺杂，外无遗漏”；16种状态，全都有了，肯定也有很高的容错能力。

通过这种方式，把旋转编码器的逻辑判断过程转换成了数学运算（查表），无论速度还是准确度都会很完美。

网友提到的毛刺问题，其实已经通过定时器等时间间隔采样的机制，隐含的解决了。

liuhaob · 发表于昨天 11:00

描述的很详细，已收藏

wlhcq · 发表于昨天 11:03

EC11应该是机械旋转编码器

vip2128 · 发表于昨天 11:34

原本以为ec11就是个旋转的轻触开关，原来里面还带光耦电路，前段给一个电磁炉换了一个带开关的，规格还有正向反向两种

cmj · 发表于昨天 11:42

我直接在定时器里面扫根本不存在丢步乱跳问题。稳的很

mmxx2015 · 发表于昨天 12:06

wlhcq 发表于 2025-5-17 11:03
EC11应该是机械旋转编码器

lz图示的这种应该都是机械式编码器。

zhangqiangzi · 发表于昨天 12:10

vip2128 发表于 2025-5-17 11:34
原本以为ec11就是个旋转的轻触开关，原来里面还带光耦电路，前段给一个电磁炉换了一个带开关的，规格还有 ...

ec11没有光栅的

vip2128 · 发表于昨天 12:34

楼主写这篇是来误导的？？？

nvy · 发表于昨天 13:13

试想中间黑线向右移动，我们会得到一串高低电平的数串：
0 1 1 0 0 1 1 0
1 1 0 0 1 1 0 0
这个怎么产生的

邪恶海盗 · 发表于昨天 13:28

我想到了鼠标机械编码器...

二○二五年五月十七日

慕名而来 · 发表于昨天 16:30

本帖最后由慕名而来于 2025-5-17 16:32 编辑

学习了！没用过这东西但搜索后发现百度AI、百度知乎给出的结果EC11内部构成真的都是有光栅的，而且要外围要配合一个滤波电路来使用。
电路如下图：

yielsing · 发表于昨天 17:22

纯机械结构，莫非我们用的是假的EC11

pla155 · 发表于昨天 17:28

慕名而来发表于 2025-5-17 16:30
学习了！没用过这东西但搜索后发现百度AI、百度知乎给出的结果EC11内部构成真的都是有光栅的，而且要外围要 ...

其实，真的拆一个编码器，里面就是一片铍青铜的弹片和一片镶嵌在转子塑料里的铜皮而已，
没啥特殊的东西，
其主要工作原理就是：

用两个管脚电平状态（变化）来描述运动方向。

制造这个旋转编码器就是这个思路；
网上很多编程方法是用的上升沿或者下降沿中断方式，
在中断服务程序里判断另一管脚的电平，从而得出方向信号。
这个方法（表象）很准确，从而很多朋友就不再思考其工作原理了。

中断的方法有个弊端，就是需要外加电容防抖。
虽然不是什么大事，
但是如果需要得到转速信号，
就还是需要引入定时器，
对单片机的硬件资源、RAM和时间都有占用。

查表的法，可以仅仅使用1个定时器就可以得出速度信号：
比如 M M M U S S S U M M M,
就比 M M M U S U M U S U M 慢。

pla155 · 发表于昨天 17:32

nvy 发表于 2025-5-17 13:13
试想中间黑线向右移动，我们会得到一串高低电平的数串：
0 1 1 0 0 1 1 0
1 ...

这一串数是管脚的电平值。

pla155 · 发表于昨天 17:33

yielsing 发表于 2025-5-17 17:22
纯机械结构，莫非我们用的是假的EC11

感谢回复，这个图很好。

pla155 · 发表于昨天 17:42

vip2128 发表于 2025-5-17 12:34
楼主写这篇是来误导的？？？

不明原因，文章的前一行字丢掉了，
原本写的是：
这是我从网上抄来的。

但是，不管是光栅还是机械结构，其原理没有任何差别；
所以也就没有必要分的很清楚了。

至于正反转的两种规格，
其实就是当你顺时针旋转手柄的时候，数据流是：
00 -> 01 -> 11 -> 10 -> 00
还是
00 -> 10 -> 11 -> 01 -> 00

当把一种数据流模式定义位正的，那么另一种就是反的。

最后，如果误导了您，很抱歉，不是故意的。