Arduino提高篇12—双轴按键摇杆

双轴按键摇杆

摇杆一般在航模、电玩、遥控车、云台等设备上应用广泛,很多带有屏幕的设备也经常使用摇杆作为菜单选择的输入控制。本篇介绍双轴按键摇杆的使用。

1. 双轴按键摇杆介绍

双轴按键摇杆主要由两个10K的电位器和一个按键开关组成,两个电位器随着摇杆扭转角度分别输出X、Y轴上对应的电压值,在Z轴方向上按下摇杆可触发轻触按键。在配套机械结构的作用下,无外力扭动的摇杆初始状态下,两个电位器都处在量程的中间位置。

摇杆模块

不同厂商生产的按键摇杆模块的引脚输出会有所不同,但都会有VCC、GND电源引脚和X、Y、Z输出引脚。

摇杆接口

2. 实验材料

  • Uno R3开发板
  • 配套USB数据线
  • 面包板及配套连接线
  • 双轴按键摇杆模块

3. 实验步骤

1. 根据原理图搭建电路图。

双轴按键摇杆模块的VCC、GND分别连接开发板的5V、GND,模块的X轴输出、Y轴输出分别连接开发板的模拟引脚A0、A1,模块的Z轴输出连接开发板数字引脚2。

实验原理图如下图所示:

实验原理图

实物连接图如下图所示:

实物连接图

2. 新建sketch,拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。

 /*
 * JoyStick
 * 双轴按键摇杆
 */
#define pinX  A0
#define pinY  A1
#define pinK  2

int value = 0;

void setup()
{
  pinMode(pinK, INPUT);
  Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
  value = analogRead(pinX);
  Serial.print("X: ");
  Serial.print(value);

  value = analogRead(pinY);
  Serial.print(" Y: ");
  Serial.print(value);

  value = digitalRead(pinK);
  Serial.print(" Z: ");
  Serial.println(value);
  
  delay(1000);
}

3. 连接开发板,设置好对应端口号和开发板类型,进行程序下载。

程序下载

4. 实验现象

打开串口监视器,波特率设置成与程序中相一致的9600,扭动摇杆,监视器将显示X、Y轴对应的电压对应的AD数值。

实验现象

由于开发板的ADC是10位精度,AD值在[0, 1023]之间,理论上X、Y轴输出中间值512,但由于电位器及结构差异,原点值会有偏差,有些应用中需要进行校准。

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### 使用双轴按键摇杆控制蜂鸣器 为了实现使用双轴按键摇杆控制蜂鸣器的功能,硬件连接和软件编程都需要仔细设计。以下是详细的说明。 #### 硬件连接图 硬件连接如下: | 组件 | 连接引脚 | |--------------|----------------| | 双轴按键摇杆 | X 轴 -> A0 | | | Y 轴 -> A1 | | | 按键 -> D2 | | 蜂鸣器 | 正极 -> D3 (PWM)| | | 负极 -> GND | 具体连接方式可以参照下表中的描述进行连线[^1]。 #### 实现方法 通过读取双轴按键摇杆的X轴、Y轴以及按钮状态来决定是否触发蜂鸣器发声。当按下摇杆中间的按钮时,蜂鸣器发出声音;松开按钮后停止发声。此外,还可以根据X轴或Y轴的位置变化调整蜂鸣器的声音频率。 #### 示例代码 下面是一个简单的Arduino程序示例,用于展示如何利用双轴按键摇杆控制蜂鸣器的工作原理。 ```cpp // 定义变量存储模拟输入引脚编号 const int xAxisPin = A0; // X轴对应的模拟输入口 const int yAxisPin = A1; // Y轴对应的模拟输入口 const int buttonPin = 2; // 中间按钮对应数字输入口 const int buzzerPin = 3; // 蜂鸣器连接到D3(PWM) void setup() { pinMode(buttonPin, INPUT_PULLUP); // 设置内部上拉电阻 pinMode(buzzerPin, OUTPUT); } void loop() { int buttonState = digitalRead(buttonPin); if (buttonState == LOW) { // 如果检测到按钮被按下了 tone(buzzerPin, map(analogRead(xAxisPin), 0, 1023, 100, 5000)); // 发声并改变音调 } else { noTone(buzzerPin); // 否则关闭蜂鸣器 } } ``` 这段代码实现了基本功能:当用户按下摇杆上的按钮时,蜂鸣器会按照当前X轴位置的比例发出不同频率的声音;一旦释放按钮,则立即停止发声。
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