# Проект 29: Модуль джойстика


![](../media/a741387e08ee7fcfacd4c5f65aaac243.png)

#### Описание

Многим робототехническим проектам нужен джойстик. Этот модуль предоставляет доступное решение. Просто подключив его к двум аналоговым входам, вы получаете управление роботом по осям X и Y. Также у него есть кнопка, подключенная к цифровому пину.

#### Аппаратное обеспечение

1\. Плата разработки UNO R3 (ch340) x1

2\. Модуль джойстика x1

3\. Провода DuPont

#### Принцип работы

Поразительно, как джойстик может передавать каждое малейшее движение ваших пальцев. Это возможно благодаря конструкции джойстика, которая состоит из двух потенциометров и механизма подвеса (гимбала).

Механизм гимбала

Когда вы двигаете джойстик, тонкий стержень, расположенный между двумя вращающимися валами с прорезями (гимбал), перемещается. Один из валов позволяет движение вдоль оси X (влево и вправо), а другой — вдоль оси Y (вверх и вниз).

![](../media/100caa2bccf8ccb3f76d7e4fe4440009.png)

Когда вы двигаете джойстик вперед и назад, поворачивается вал оси Y. Когда двигаете его влево и вправо, поворачивается вал оси X. А при диагональном движении поворачиваются оба вала.

![](../media/97fbb85bc4a5a8b96ccc5beee33e2518.GIF)

Каждый вал соединён с потенциометром так, что движение вала вращает движок соответствующего потенциометра. Иными словами, если толкнуть ручку джойстика вперёд, движок потенциометра сместится к одному концу резистивной дорожки, а если оттянуть назад — к противоположному.

![](../media/f5e709fe04ac4d1bf0b654cc41c78896.png)

Считывая значения этих потенциометров, можно определить положение ручки.

Считывание аналоговых значений с джойстика

Джойстик выдаёт аналоговый сигнал с напряжением от 0 до 5В. При движении джойстика по оси X от одного крайнего положения к другому выходное напряжение меняется от 0 до 5В, то же самое происходит при движении по оси Y. В центре (положение покоя) выходное напряжение примерно равно половине VCC, то есть 2.5В.

Это выходное напряжение можно подать на АЦП микроконтроллера, чтобы определить физическое положение джойстика.

Поскольку у Arduino разрешение АЦП 10 бит, значения на каждом аналоговом канале (оси) могут варьироваться от 0 до 1023. Следовательно, при движении джойстика от одного крайнего положения к другому, на соответствующем канале будет считываться значение от 0 до 1023. В центре джойстика оба канала (вертикальный и горизонтальный) будут показывать примерно 512.

На рисунке ниже показаны оси X и Y, а также как изменяются выходные значения при движении джойстика в разных направлениях.

![](../media/joystick.png)

#### Технические характеристики

Рабочее напряжение: 5В

Внутреннее сопротивление потенциометра: 10 кОм

Разъёмы с шагом 2.54 мм

Размеры: 4.0 см x 2.6 см x 3.2 см (1.57 дюйма x 1.02 дюйма x 1.26 дюйма)

Рабочая температура: от 0 до 70 °C

#### Распиновка

Модуль джойстика имеет всего 5 пинов. Два из них — питание, два — выходы потенциометров по осям X и Y, и один — для средней кнопки. Распиновка модуля следующая:

![](../media/559e207693bc45f95142574d382bd13c.png)

GND — земля.

VCC — питание модуля. Подключите к положительному источнику питания (обычно 5В или 3.3В, в зависимости от логических уровней).

VRx — выходное напряжение по горизонтали. При движении джойстика слева направо выходное напряжение меняется от 0 до VCC. В центре (положение покоя) выходное напряжение примерно половина VCC.

VRy — выходное напряжение по вертикали. При движении джойстика вверх и вниз выходное напряжение меняется от 0 до VCC. В центре выходное напряжение примерно половина VCC.

SW — выход с кнопки. По умолчанию выход плавающий. Для чтения кнопки требуется подтягивающий резистор, чтобы при нажатии на ручку джойстика выход становился LOW, а в остальных случаях — HIGH. Учтите, что пин, к которому подключена кнопка, должен иметь включённый внутренний подтягивающий резистор или быть подключён внешний.

#### Схема подключения

1\. Подключите пин VCC модуля джойстика к 5V на плате

2\. Подключите пин GND модуля джойстика к GND на плате

3\. Подключите выход по оси X модуля джойстика к аналоговому входу A0 на плате

4\. Подключите выход по оси Y модуля джойстика к аналоговому входу A1 на плате

5\. Подключите выход кнопки модуля джойстика к цифровому входу D3 на плате

![Img](../media/img-20260403151553.png)


#### Пример кода

```cpp

/*

Набор для обучения электронике на Arduino

Проект 29

Модуль джойстика

Редактировал Keyes

*/

const int xPin = A0; // Пин оси X

const int yPin = A1; // Пин оси Y

const int buttonPin = 3; // Пин кнопки (ось Z)

void setup() {

Serial.begin(9600); // инициализация последовательного порта

pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // Установка пина кнопки как вход с внутренним подтягивающим резистором

}

void loop() {

int xValue = analogRead(xPin); // считывание значения потенциометра по оси X

int yValue = analogRead(yPin); // считывание значения потенциометра по оси Y

int buttonState = digitalRead(buttonPin); // считывание состояния кнопки

Serial.print("X: ");

Serial.print(xValue);

Serial.print(" Y: ");

Serial.print(yValue);

Serial.print(" Button: ");

Serial.println(buttonState);

delay(100); // задержка 100 мс

}
```

#### Объяснение кода

Сначала код определяет три константы для указания пинов, подключённых к плате Arduino:

```cpp

const int xPin = A0; // Пин для оси X

const int yPin = A1; // Пин для оси Y

const int buttonPin = 3; // Пин для оси Z (кнопка)

```

Здесь `xPin` и `yPin` определены как аналоговые входы A0 и A1, используемые для считывания аналоговых значений двух осей. `buttonPin` определён как цифровой пин 3, используемый для чтения состояния кнопки.

Функция setup

В функции `setup()` выполняется базовая настройка:

```cpp
void setup() {

Serial.begin(9600); // Инициализация последовательного порта

pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // Установка пина кнопки как вход с внутренним подтягивающим резистором

}
```

Здесь `Serial.begin(9600);` инициализирует последовательную связь с скоростью 9600 бод, что позволяет Arduino обмениваться данными с компьютером или другими последовательными устройствами через USB. `pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP);` устанавливает пин кнопки как вход и включает внутренний подтягивающий резистор, что является распространённым способом обеспечить высокий уровень сигнала (HIGH), когда кнопка не нажата.

Основной цикл

Функция `loop()` содержит основную логику программы, которая выполняется непрерывно, считывая входы и отправляя данные в последовательный порт:

```cpp
void loop() {

int xValue = analogRead(xPin); // Считывание значения потенциометра по оси X

int yValue = analogRead(yPin); // Считывание значения потенциометра по оси Y

int buttonState = digitalRead(buttonPin); // Считывание состояния кнопки

Serial.print("X: ");

Serial.print(xValue);

Serial.print(" Y: ");

Serial.print(yValue);

Serial.print(" Button: ");

Serial.println(buttonState);

delay(100); // Задержка 100 миллисекунд

}
```

Этот код сначала использует функцию `analogRead()` для чтения аналоговых значений по осям X и Y соответственно. Эти значения обычно варьируются от 0 до 1023 в зависимости от изменения входного напряжения. Затем используется функция `digitalRead()` для чтения состояния кнопки, которое может быть HIGH (не нажата) или LOW (нажата). После этого значения выводятся через последовательный порт в формате "X: [xValue] Y: [yValue] Button: [buttonState]". В конце вызов `delay(100);` заставляет цикл выполняться каждые 100 миллисекунд, чтобы избежать слишком частого считывания или отправки данных.

#### Результат проекта

После загрузки кода откройте последовательный монитор Arduino IDE и установите скорость передачи 9600 бод. При вращении джойстика в мониторе будут отображаться значения по осям X и Y. При нажатии на джойстик монитор покажет 0 (нажато) или 1 (отпущено).

![](../media/a7f9fdd1641db569a688ce533fdf4a43.png)

![P29](../media/P29.gif)