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4.1 Werte eines Joysticks auslesen

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Joystick mit dem Raspberry Pi Pico 2 verwendet, um analoge Werte auszulesen und Tastendrücke zu erkennen. Ein Joystick ist ein weit verbreitetes Eingabegerät, mit dem Bewegungen entlang zwei Achsen (X und Y) gesteuert werden können. Viele Joysticks verfügen zudem über eine Drucktaste (Z-Achse).

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Bauteile.

Ein komplettes Kit ist besonders praktisch, hier ist der Link:

Name	ENTHALTENE TEILE IM KIT	LINK
Newton Lab Kit	450+	Newton Lab Kit

Alternativ können die Komponenten auch einzeln über die untenstehenden Links erworben werden.

SN	KOMPONENTE	MENGE	LINK
1	Raspberry Pi Pico 2	1	KAUFEN
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	KAUFEN
4	Jumperkabel	Mehrere	KAUFEN
5	Widerstand	1 (10KΩ)	KAUFEN
6	Joystick-Modul	1

Funktionsweise des Joysticks

Ein typisches Joystick-Modul enthält zwei Potentiometer, die in einem 90-Grad-Winkel zueinander stehen:

X-Achse (VRx-Potentiometer): Misst die Links-Rechts-Bewegung.
Y-Achse (VRy-Potentiometer): Misst die Auf-Ab-Bewegung.
Z-Achse (Schalter): Eine digitale Taste, die durch Drücken des Joysticks ausgelöst wird.

Durch das Auslesen der analogen Werte der X- und Y-Achse kann die Position des Joysticks bestimmt werden. Der Z-Achsen-Schalter erkennt, wenn der Joystick gedrückt wird.

Schaltplan

sch_joystick

Der SW-Pin des Joysticks ist mit einem 10KΩ-Pull-up-Widerstand verbunden, um im nicht gedrückten Zustand einen stabilen HIGH-Zustand zu gewährleisten. Ohne diesen Widerstand könnte sich der Zustand zwischen HIGH und LOW unvorhersehbar ändern.

Verdrahtungsdiagramm

wiring_joystick

Code schreiben

Bemerkung

Sie können die Datei 4.1_toggle_the_joystick.ino aus dem Verzeichnis newton-lab-kit/arduino/4.1_toggle_the_joystick öffnen.
Oder diesen Code in die Arduino IDE kopieren.
Wählen Sie das Raspberry Pi Pico 2 Board und den richtigen Port aus und klicken Sie auf „Hochladen“.

// Define the pins
const int joystickX = 26;  // GP26 (ADC0) connected to VRx
const int joystickY = 27;  // GP27 (ADC1) connected to VRy
const int joystickSW = 22; // GP22 connected to SW (button)

void setup() {
  // Initialize serial communication at 115200 baud
  Serial.begin(115200);

  // Initialize the joystick switch pin as input
  pinMode(joystickSW, INPUT_PULLUP);

}

void loop() {
  // Read analog values from the joystick
  int xValue = analogRead(joystickX);
  int yValue = analogRead(joystickY);

  // Read the joystick button state
  int buttonState = digitalRead(joystickSW);

  // Print the joystick values to the Serial Monitor
  Serial.print("X: ");
  Serial.print(xValue);
  Serial.print(" | Y: ");
  Serial.print(yValue);
  Serial.print(" | Button: ");
  Serial.println(buttonState == LOW ? "Pressed" : "Released");

  delay(500); // Wait for half a second before the next reading
}

Sobald der Code läuft und der serielle Monitor geöffnet ist:

Bewegen Sie den Joystick in verschiedene Richtungen (links, rechts, oben, unten) und beobachten Sie, wie sich die X- und Y-Werte im seriellen Monitor ändern.
Drücken Sie den Joystick nach unten (Z-Achse) und beobachten Sie, wie sich der Tastenstatus von „Losgelassen“ auf „Gedrückt“ ändert.

Verständnis des Codes

Definieren der Pins:
- joystickX und joystickY: Analoge Eingänge für die Achsen X und Y.
- joystickSW: Digitaler Eingang für den Taster (Z-Achse).

Setup-Funktion:

Initialisiert die serielle Kommunikation für Debugging und Datenanzeige.
Setzt den Joystick-Taster als Eingang mit internem Pull-up-Widerstand zur Stabilisierung des Signals.

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Initialize serial communication at 115200 baud
  pinMode(joystickSW, INPUT_PULLUP); // Set joystick button as input with pull-up resistor
}

loop()-Funktion:
- Analoge Werte auslesen:
  
  Liest die aktuelle Position des Joysticks entlang der X- und Y-Achse. Die Werte liegen zwischen 0 und 1023, entsprechend den Spannungswerten.
```
int xValue = analogRead(joystickX);
int yValue = analogRead(joystickY);
```
- Tastenstatus auslesen:
  
  Prüft, ob der Joystick gedrückt wurde. LOW bedeutet gedrückt, HIGH bedeutet nicht gedrückt.
```
int buttonState = digitalRead(joystickSW);
```
- Werte im seriellen Monitor ausgeben:
  
  Gibt die aktuellen X-, Y-Werte sowie den Tastenstatus aus.
```
Serial.print("X: ");
Serial.print(xValue);
Serial.print(" | Y: ");
Serial.print(yValue);
Serial.print(" | Button: ");
Serial.println(buttonState == LOW ? "Pressed" : "Released");
```

Weitere Experimente

Joystick-Werte zur Steuerung von Aktionen nutzen: Verwenden Sie den Joystick zur Steuerung von Servos, LEDs oder Motoren basierend auf Bewegungsrichtung und Intensität.
Deadzone implementieren: Definieren Sie eine Totzone, um ungewollte Bewegungen aufgrund von kleinen Joystick-Fluktuationen zu vermeiden.
Joystick mit weiteren Sensoren kombinieren: Integrieren Sie den Joystick mit Bewegungssensoren oder Distanzsensoren, um komplexere Steuerungssysteme zu entwickeln.
Game-Controller erstellen: Nutzen Sie mehrere Joysticks und Taster, um einen benutzerdefinierten Controller für einfache Spiele oder Robotersteuerung zu bauen.

Fazit

In dieser Lektion haben Sie gelernt, wie man einen Joystick mit dem Raspberry Pi Pico verbindet, um analoge Werte der X- und Y-Achse zu lesen und Tastendrücke auf der Z-Achse zu erkennen. Dieses Wissen kann für Fernsteuerungen, Robotik und interaktive Installationen