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4.1 Auslesen von Werten eines Joysticks

In dieser Lektion lernen wir, wie man einen Joystick mit dem Raspberry Pi Pico 2 verwendet, um analoge Werte zu lesen und Tastendrücke zu erkennen. Ein Joystick ist ein gängiges Eingabegerät, das die Steuerung der Bewegung entlang zweier Achsen (X und Y) ermöglicht und oft einen Knopf umfasst, der beim Herunterdrücken aktiviert wird (Z-Achse).

Was Sie benötigen

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Kit zu kaufen, hier ist der Link:

Name

ARTIKEL IN DIESEM KIT

LINK

Newton Lab Kit

450+

Newton Lab Kit

Sie können sie auch einzeln über die untenstehenden Links kaufen.

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

Verständnis des Joysticks

Ein typisches Joystick-Modul besteht aus zwei Potentiometern, die rechtwinklig zueinander positioniert sind:

  • X-Achsen-Potentiometer: Misst die Bewegung nach links und rechts.

  • Y-Achsen-Potentiometer: Misst die Bewegung nach oben und unten.

  • Z-Achse (Schalter): Ein digitaler Knopf, der aktiviert wird, wenn man auf den Joystick drückt.

Durch das Auslesen der analogen Werte von den X- und Y-Achsen können Sie die Position des Joysticks bestimmen. Der Z-Achsen-Knopf ermöglicht es Ihnen zu erkennen, wann der Joystick heruntergedrückt wird.

Schaltplan

sch_joystick

Der SW-Pin ist mit einem 10K Pull-Up-Widerstand verbunden, um ein stabiles hohes Signal am SW-Pin (Z-Achse) zu erhalten, wenn der Joystick nicht gedrückt ist; andernfalls ist der SW in einem schwebenden Zustand und der Ausgabewert kann zwischen 0/1 variieren.

Verdrahtungsplan

wiring_joystick

Code schreiben

Lassen Sie uns ein MicroPython-Programm schreiben, um die X- und Y-Positionen des Joysticks zu lesen und Tastendrücke zu erkennen.

Bemerkung

  • Öffnen Sie die Datei 4.1_toggle_the_joystick.py aus newton-lab-kit/micropython oder kopieren Sie den Code in Thonny, dann klicken Sie auf „Run“ oder drücken Sie F5.

  • Stellen Sie sicher, dass der richtige Interpreter ausgewählt ist: MicroPython (Raspberry Pi Pico).COMxx.

import machine
import utime

# Initialisieren Sie ADC für die X- und Y-Achsen
x_adc = machine.ADC(27)  # GP27
y_adc = machine.ADC(26)  # GP26

# Initialisieren Sie den digitalen Eingang für den Schalter
z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

while True:
    # Lesen Sie die analogen Werte (0-65535)
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()

    # Lesen Sie den Schalterzustand (0 oder 1)
    z_state = z_button.value()

    # Drucken Sie die Werte
    print("X:", x_value, "Y:", y_value, "Button:", z_state)

    # Kleine Verzögerung, um die Ausgabe lesbar zu machen
    utime.sleep(0.2)

Verständnis des Codes

  1. Importieren Sie Module:

    • machine: Bietet Zugang zu hardwarebezogenen Funktionen.

    • utime: Enthält zeitbezogene Funktionen für Verzögerungen.

  2. Initialisieren Sie die ADC-Eingänge:

    Wir richten Analog-Digital-Wandler (ADC) an den Pins GP27 und GP26 ein, um die X- und Y-Positionen des Joysticks zu lesen.

    x_adc = machine.ADC(27)  # X-Achse an GP27 angeschlossen
y_adc = machine.ADC(26)  # Y-Achse an GP26 angeschlossen

  3. Initialisieren Sie den Digitalen Eingang:

    • Konfigurieren Sie GP22 als digitalen Eingang mit einem internen Pull-Up-Widerstand für den Knopf des Joysticks (Z-Achse).

    • Der Parameter machine.Pin.PULL_UP stellt sicher, dass der Pin hoch (1) liest, wenn er nicht gedrückt wird, und niedrig (0), wenn er gedrückt wird.

    z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

  4. Hauptschleife zum Lesen der Werte:

    • Analoge Werte lesen: read_u16() liest einen 16-Bit-Wert (0 bis 65535), der das Spannungsniveau darstellt.

    • Werte drucken: Zeigt die X- und Y-Positionen und den Schalterzustand in der Konsole an.

    while True:
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()
    z_state = z_button.value()

    print("X:", x_value, "Y:", y_value, "Button:", z_state)

    utime.sleep(0.2)

Nachdem das Programm ausgeführt wurde, öffnen Sie das Shell- oder REPL-Fenster in Thonny.

  • Sie sollten sehen, wie die X-, Y- und Button-Werte ausgegeben werden.

  • Bewegen Sie den Joystick in verschiedene Richtungen und drücken Sie den Knopf, um zu sehen, wie sich die Werte ändern.

Werte interpretieren

  • X- und Y-Werte:

    • Bereich von 0 bis 65535.

    • Mittelposition: Um 32768.

    • Ganz links oder oben: Nahe 0.

    • Ganz rechts oder unten: Nahe 65535.

  • Schalterzustand:

    • Nicht gedrückt: 1.

    • Gedrückt: 0.

Weitere Experimente

  • Werte normalisieren:

    Konvertieren Sie die rohen ADC-Werte in einen Bereich von -100 bis 100 für eine einfachere Interpretation.

    import machine
import utime

# Initialisieren Sie ADC für die X- und Y-Achsen
x_adc = machine.ADC(27)  # GP27
y_adc = machine.ADC(26)  # GP26

# Initialisieren Sie den digitalen Eingang für den Schalter
z_button = machine.Pin(22, machine.Pin.IN, machine.Pin.PULL_UP)

# Funktion zum Normalisieren der ADC-Werte in einen Bereich von -100 bis 100
def normalize(value):
    return int((value - 32768) / 327.68)

while True:
    # Lesen Sie die analogen Werte (0-65535)
    x_value = x_adc.read_u16()
    y_value = y_adc.read_u16()

    # Lesen Sie den Schalterzustand (0 oder 1)
    z_state = z_button.value()

    # Normalisieren Sie die Werte auf -100 bis 100
    x_normalized = normalize(x_value)
    y_normalized = normalize(y_value)

    # Drucken Sie die normalisierten Werte
    print("X:", x_normalized, "Y:", y_normalized, "Button:", z_state)

    # Kleine Verzögerung, um die Ausgabe lesbar zu machen
    utime.sleep(0.2)

  • Steuern Sie ein Ausgabeelement:

    Verwenden Sie den Joystick-Eingang, um eine LED, einen Servo oder einen Motor zu steuern. Beispielsweise können Sie ein Objekt basierend auf dem X-Achsen-Wert nach links oder rechts bewegen.

  • Erstellen Sie einen Spielcontroller:

    Kombinieren Sie die Joystick-Eingaben, um ein einfaches Spiel oder eine grafische Ausgabe zu steuern.

Fazit

In dieser Lektion haben Sie gelernt, wie man analoge und digitale Eingänge eines Joysticks mit dem Raspberry Pi Pico 2 liest. Dieses Wissen ermöglicht es Ihnen, Joystick-Steuerungen in Ihre Projekte einzubinden und interaktive Anwendungen wie Roboter, Spiele oder Fernbedienungen zu ermöglichen.