Энкодер KY-040 на Arduino: вращение, нажатие, меню

Энкодер или потенциометр: кто для чего

Потенциометр даёт абсолютный угол на analogRead — минимум кода, и видно позицию сразу после включения. Но диапазон 0-270 градусов с упорами: выбор из 20 пунктов, настройка времени, прокрутка длинного списка — это не про него. Энкодер считает щелчки и не имеет крайних положений; цена вопроса — код: щелчки надо считать самому, и считать аккуратно. Оба компонента лежат в палитре «Макетка» симулятора, так что сравнить их можно без корзины маркетплейса. Для задач «покрутил и отпустил» (яркость, громкость) потенциометр проще; для меню и ввода значений энкодер сильнее. Поиграть с потенциометром можно в симуляторе потенциометра — разница чувствуется за минуту.

Пины KY-040: CLK, DT и SW

Подтяжка обязательна для всех трёх линий: внутри модуля стоят обычные механические контакты на землю, и без INPUT_PULLUP пины висят в воздухе, ловя помехи от рук и проводов. При INPUT_PULLUP покой — это HIGH, а замыкание на землю даёт LOW: нажатый SW читается как 0.

Серый код квадратуры: почему два провода, а не один

Один контакт с импульсами не различает направление: щелчок вправо и влево выглядят одинаково. Поэтому в энкодере две линии, сдвинутые на четверть цикла: на один щелчок приходится четыре фазы пары CLK/DT — (0,0), затем (1,0), затем (1,1), затем (0,1). Крутя по часовой, CLK щёлкает раньше DT; против часовой — наоборот. Плата смотрит, какая линия изменилась первой, и знает сторону. В симуляторе фазы честные: на каждый щелчок CLK и DT проходят весь цикл, и каждый фронт дёргает ваше прерывание.

ISR на CHANGE и антидребезг SW

Вращение ловим прерыванием, а не опросом: loop() занят экраном или поливалкой, и щелчки не должны теряться. На Uno внешние прерывания живут на D2 и D3, поэтому CLK — на D2: attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), isr, CHANGE). В ISR живут только короткие операции: digitalRead и счётчик; volatile обязателен, Serial и delay там запрещены. Полный разбор — в уроке про прерывания и уроке про энкодер на прерываниях. Кнопка SW — обычная механика с дребезгом 5-10 мс, и лечится она как любая кнопка: проверка фронта в loop(), при необходимости пауза или библиотека. Четыре рабочих способа собраны в уроке про антидребезг; в скетче ниже — простейший, через сравнение с прошлым состоянием.

Скетч: меню с позицией 0-24

В симуляторе карточка «Энкодер KY-040» собирается сама, как только скетч вешает attachInterrupt с режимом CHANGE: ручка-крутёлка, кнопки влево-вправо, SW с удержанием и слайдер позиции 0-24. Одна честная деталь: в симуляторе щелчок прикладывается пачкой фаз за один кадр, и ISR читает линии уже после щелчка — поэтому все щелчки считаются в одну сторону, позиция меняется ровно на единицу за щелчок. На живой плате фазы разнесены на микросекунды, и тот же код различает направление как в учебнике.

const byte PIN_CLK = 2;   // CLK — пин прерывания на Uno
const byte PIN_DT  = 3;   // DT  — фаза направления
const byte PIN_SW  = 4;   // SW  — кнопка под ручкой
 
volatile int shagi = 0;   // приращение из ISR: фронтов на щелчок — два
 
void isr() {
  if (digitalRead(PIN_CLK) == digitalRead(PIN_DT)) shagi--; else shagi++;
}
 
void setup() {
  pinMode(PIN_CLK, INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_DT,  INPUT_PULLUP);
  pinMode(PIN_SW,  INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_CLK), isr, CHANGE);
  Serial.begin(9600);
}
 
int poz = 0;           // позиция меню: 0..24, кольцом
bool swByla = HIGH;    // прошлое состояние SW — ловим фронт нажатия
 
void loop() {
  if (shagi != 0) {
    noInterrupts();    // копия счётчика под защитой
    int s = shagi;
    shagi = 0;
    interrupts();
    poz = (poz + s / 2 + 25) % 25;   // два фронта на щелчок, кольцо 0-24
    Serial.print("poz=");
    Serial.println(poz);
  }
 
  int fazaDt = digitalRead(PIN_DT);  // DT читаем до SW: порядок важен для симулятора
  bool sw = digitalRead(PIN_SW);
  if (sw == LOW && swByla == HIGH) { // нажали: фронт, а не удержание
    Serial.print("vybran punkt ");
    Serial.println(poz);
  }
  swByla = sw;
  delay(5);
}

Что вы увидите в мониторе порта: poz меняется на единицу за щелчок ручки, а по нажатию SW печатается выбранный пункт. Дальше пункт меню — это switch: экран, порог поливалки, режим гирлянды. Для подтверждения выбора пикните пассивным зуммером, а паузы между проверками держите на millis() — почему delay() в меню вреден, разобрано в лендинге millis() против delay().

Частые вопросы