当前工业工程自动化正值蓬勃发展，自动化工业的发展引起了对测控工具的广泛需求。在很多大行程测量定位场合，如水塔水位测控，水闸开度测控等等，直接使用直线测控工具非常困难，使用增量式编码器或单圈绝对式编码器容易产生掉电信息丢失现象或量程不足，并且不容易重复进行零点标定。使用多圈绝对式编码器通过测量转过的圈数和角度，间接获得直线行程及位置的方法可以解决上述问题。而目前多圈编码器大都制造难度大，成本高，价格昂贵，使用范围大大受到限制。本文通过使用高性价比的磁旋转编码芯片AS5040与减速装置相结合，设计了大量程，高分辨率，高转速，高稳定性，低成本的新型多圈绝对式编码器。它的高性能，低成本，低价格，可以大大推动多圈编码器在更广泛的领域得到应用。课题源于深圳清华大学研究院的产品开发项目——水塔水位自动测控装置，本文主要是研究并设计其主体部分——基于AS5040的多圈绝对式编码器。　　文章首先分析了编码器的现状，并介绍了本文开发的多圈绝对式编码器的核心器件AS5040芯片，阐述了此多圈编码器的原理及结构并讨论了减速机构的选择。本文对此编码器从机械传动和电路两个方面进行了详细分析设计。在机械传动部分针对编码器系统的大传动比、小惯量的要求对传动齿轮组进行了优化设计。同时进行了力学分析，使用ANSYS分析校验小齿轮强度，推导了传动机构系统动力学公式。还详细分析了齿轮组的传动误差的产生和影响，及传动误差的组成和大小。在电路部分，设计了AS5040组合采样模块和数据处理器模块及数据通信接口模块；软件上设计了数据传输、数据处理程序，并针对由机械误差引起的多圈编码过程中整圈临界状态不稳定问题，设计了相应的处理算法，同时为了方便不同需求，还设计了用户可选输出量及输出格式的控制程序。　　本文最后使用Matlab对编码临界问题的算法进行了仿真验证，证明了算法的正确和有效性。并对设计的电路系统进行实验，验证了系统的可行性。