Come usare un modulo joystick: leggere gli assi X-Y e il pulsante con Arduino

Un modulo joystick è la versione per Arduino delle levette dei controller per videogiochi. Muovendo la levetta a destra-sinistra e avanti-indietro, fornisce la sua posizione su due assi, e premendola verso il basso si attiva un pulsante interno. È l'elemento di input più pratico per telecomandi di auto robot, supporti pan-tilt per telecamere, giochi su matrici LED e menu su display. Il modello più diffuso è noto anche come KY-023.

Come funziona un modulo joystick?

Sotto la levetta ci sono due potenziometri da 10 kΩ disposti ad angolo retto: uno rileva il movimento sull'asse X, l'altro sull'asse Y. Ogni potenziometro funziona come un partitore di tensione; con la levetta al centro il cursore dà circa 2,5 V e analogRead() legge circa 512. Spingendo la levetta fino a un'estremità il valore si avvicina a 0, all'altra estremità a 1023. Premendo la levetta dall'alto, un piccolo pulsante collega il pin SW a GND.

Quale direzione dia 0 e quale 1023 dipende da come tieni il modulo. Se con i pin rivolti verso di te le direzioni non coincidono con questa tabella, nessun problema: nel codice puoi invertire un asse sottraendo il valore da 1023.

Piedinatura e collegamento del joystick

Leggere il joystick con Arduino

Il codice qui sotto legge i due assi e il pulsante e li stampa nel Monitor seriale. Poiché il pulsante si collega a GND quando lo premi e la maggior parte dei moduli non ha resistenza di pull-up, il pin SW va impostato come INPUT_PULLUP: così leggi HIGH da rilasciato e LOW da premuto.

1const int X_PIN = A0;
2const int Y_PIN = A1;
3const int SW_PIN = 2;
4
5void setup() {
6  pinMode(SW_PIN, INPUT_PULLUP);   // basınca LOW / LOW when pressed
7  Serial.begin(9600);
8}
9
10void loop() {
11  int x = analogRead(X_PIN);       // 0–1023, ortada ~512 / ~512 at center
12  int y = analogRead(Y_PIN);
13  bool pressed = digitalRead(SW_PIN) == LOW;
14
15  Serial.print("X: ");  Serial.print(x);
16  Serial.print("  Y: "); Serial.print(y);
17  Serial.print("  Buton / button: ");
18  Serial.println(pressed ? "basılı / pressed" : "-");
19  delay(100);
20}

Zona morta e calibrazione

Nella realtà, con la levetta rilasciata il valore non è esattamente 512: legge qualcosa come 495 o 525 e oscilla di qualche unità. Se non lo correggi, la tua auto robot avanza da sola o il servo trema anche se non tocchi il joystick. La soluzione ha due passi: misurare e salvare il valore centrale all'avvio (calibrazione) e ignorare le piccole deviazioni vicino al centro (zona morta). La funzione qui sotto trasforma ogni asse in un valore pulito da -100 a +100 con il centro esattamente a 0:

1int centerX, centerY;
2const int DEAD_ZONE = 40;
3
4int readAxis(int pin, int center) {
5  int v = analogRead(pin) - center;
6  if (abs(v) < DEAD_ZONE) return 0;                              // ölü bölge / dead zone
7  if (v > 0) return map(v, DEAD_ZONE, 1023 - center, 0, 100);    // sağ ya da aşağı / right or down
8  return map(v, -center, -DEAD_ZONE, -100, 0);                   // sol ya da yukarı / left or up
9}
10
11void setup() {
12  Serial.begin(9600);
13  centerX = analogRead(A0);   // açılışta joystick'e dokunma / don't touch it at startup
14  centerY = analogRead(A1);
15}
16
17void loop() {
18  Serial.print(readAxis(A0, centerX));
19  Serial.print(", ");
20  Serial.println(readAxis(A1, centerY));
21  delay(50);
22}

Rilevare le direzioni: su, giù, sinistra, destra

Nei giochi e nei menu spesso serve solo la direzione, non la posizione esatta. Confrontando i valori con due soglie trasformi il joystick in una croce direzionale a quattro vie. Per muoversi in un menu ogni spinta dovrebbe contare come un solo passo, quindi il codice usa una breve pausa oppure non accetta un nuovo passo finché la levetta non torna al centro.

1void loop() {
2  int x = analogRead(A0);
3  int y = analogRead(A1);
4  if (x < 300)      Serial.println("Sol / left");
5  else if (x > 700) Serial.println("Sağ / right");
6  else if (y < 300) Serial.println("Yukarı / up");
7  else if (y > 700) Serial.println("Aşağı / down");
8  delay(150);
9}

Comandare un servomotore con il joystick

Convertendo un asse del joystick in 0–180 gradi puoi orientare un servo a mano; con due assi e due servo ottieni un supporto pan-tilt che ruota una telecamera a destra-sinistra e su-giù. Per il collegamento del servo e le avvertenze sull'alimentazione, vedi Cos'è un servomotore?

1#include <Servo.h>
2
3Servo panServo;
4
5void setup() {
6  panServo.attach(9);
7}
8
9void loop() {
10  int x = analogRead(A0);
11  int angle = map(x, 0, 1023, 0, 180);   // joystick → açı / joystick → angle
12  panServo.write(angle);
13  delay(15);
14}

Joystick con ESP32 e Raspberry Pi Pico

L'ADC dell'ESP32 è a 12 bit e dà valori da 0 a 4095, ma poiché non è lineare, il centro spesso risulta intorno a 1800–1950 invece di 2048. Per questo la calibrazione vista sopra è ancora più importante sull'ESP32. Se userai il Wi-Fi, collega gli assi ai pin ADC1 (GPIO 32–39). Sul Pico gli ingressi analogici sono GP26–GP28 e read_u16() restituisce valori da 0 a 65535:

1from machine import ADC, Pin
2import time
3
4x_axis = ADC(26)                        # GP26 → VRx
5y_axis = ADC(27)                        # GP27 → VRy
6button = Pin(15, Pin.IN, Pin.PULL_UP)   # SW, basınca 0 / 0 when pressed
7
8while True:
9    x = x_axis.read_u16()               # 0–65535, ortada ~32768 / ~32768 at center
10    y = y_axis.read_u16()
11    print(x, y, "BASILI / PRESSED" if button.value() == 0 else "")
12    time.sleep(0.1)

Idee di progetti con il joystick

• Telecomando per auto robot: collega il joystick a una scheda trasmittente e invia comandi all'auto tramite nRF24L01 o Bluetooth.
• Telecamera pan-tilt: orienta una telecamera in ogni direzione con due servo e un joystick.
• Snake su matrice LED: guida il serpente su una matrice 8x8 con il joystick.
• Menu su display: scorri le opzioni con su e giù e seleziona con il pulsante; per il display vedi Usare un display LCD I2C.
• Selettore di colore: comanda un LED RGB scegliendo il colore con l'asse X e la luminosità con l'asse Y.
• Mouse per computer: trasforma il joystick in un vero mouse USB con un Arduino Leonardo o un Pro Micro.

Errori comuni e come risolverli

• Il pulsante sembra premuto anche quando non lo è: il pin SW non è in INPUT_PULLUP; il pin resta flottante e legge valori casuali.
• A riposo non legge 512 e oscilla: è normale; calibra all'avvio e aggiungi una zona morta.
• Gli assi sono invertiti o scambiati: dipende dall'orientamento del modulo; sottrai il valore da 1023 oppure scambia i fili di VRx e VRy.
• Sull'ESP32 il centro non è 2048: l'ADC dell'ESP32 non è lineare; misura il centro all'avvio e calcola a partire da quello.
• Il servo trema o Arduino si riavvia: il servo sovraccarica i 5 V di Arduino; alimentalo con una sorgente da 5 V separata e collega insieme le masse.

Un joystick in fondo è solo due potenziometri e un pulsante, quindi Cos'è un potenziometro? e Come collegare un pulsante ad Arduino rafforzano quello che hai imparato qui. Nell'app BlueGrays trovi progetti di controllo di LED e servo con il joystick e un gioco Snake su matrice LED, con schemi e codice.