Como usar um módulo joystick: lendo os eixos X-Y e o botão com Arduino

Um módulo joystick é a versão para Arduino dos analógicos que você vê nos controles de videogame. Conforme você move a alavanca para a esquerda e a direita e para a frente e para trás, ele informa a posição em dois eixos e, quando você aperta a alavanca para baixo, um botão interno é acionado. Ele é a entrada mais prática para controles de carrinho robô, suportes de câmera pan-tilt, jogos em matriz de LED e menus em displays. O modelo mais comum também é conhecido como KY-023.

Como funciona um módulo joystick?

Embaixo da alavanca há dois potenciômetros de 10 kΩ posicionados em ângulo reto entre si: um percebe o movimento no eixo X e o outro no eixo Y. Cada potenciômetro funciona como um divisor de tensão; com a alavanca no centro, o cursor dele dá cerca de 2,5 V e analogRead() lê cerca de 512. Empurre a alavanca até um extremo e o valor se aproxima de 0; empurre até o outro e ele se aproxima de 1023. Aperte a alavanca para baixo e um pequeno botão liga o pino SW ao GND.

Qual direção dá 0 e qual dá 1023 depende de como você segura o módulo. Se as direções forem diferentes desta tabela com os pinos virados para você, não se preocupe; dá para inverter um eixo no código facilmente subtraindo o valor de 1023.

Pinagem e ligação do joystick

Lendo um joystick com o Arduino

O código abaixo lê os dois eixos e o botão e mostra os valores no Monitor Serial. Como o botão liga ao GND quando apertado e a maioria dos módulos não tem resistor de pull-up, o pino SW precisa ser configurado como INPUT_PULLUP; assim ele lê HIGH quando solto e LOW quando apertado.

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 calibração

Na vida real, o valor não é exatamente 512 quando a alavanca está solta; ele lê algo como 495 ou 525 e oscila algumas unidades. Se você não corrigir isso, seu carrinho robô anda sozinho para a frente ou o servo treme mesmo sem você tocar no joystick. A solução tem dois passos: medir e guardar o valor do centro na inicialização (calibração) e ignorar pequenos desvios perto do centro (uma zona morta). A função abaixo transforma cada eixo em um valor limpo de -100 a +100, com o centro em exatamente 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}

Detectando direções: cima, baixo, esquerda, direita

Em jogos e menus, muitas vezes você só precisa da direção, e não da posição exata. Comparando os valores com dois limites, você transforma o joystick em um direcional de quatro direções. Para navegar em menus, você quer que cada empurrão conte como um único passo, então o código usa um pequeno atraso, ou ignora novos passos até a alavanca voltar ao 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}

Controlando um servo motor com um joystick

Mapeando um eixo do joystick para 0–180 graus, você conduz um servo motor à mão; com dois eixos e dois servos, você tem um suporte pan-tilt que gira uma câmera para a esquerda e a direita e para cima e para baixo. Para a ligação do servo e os avisos sobre alimentação, veja O que é servo motor?

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}

Joysticks com o ESP32 e o Raspberry Pi Pico

O ADC do ESP32 é de 12 bits e dá valores de 0 a 4095, mas, como o ADC não é linear, o valor do centro muitas vezes sai em torno de 1800–1950, e não 2048. Isso torna o método de calibração acima ainda mais importante no ESP32. Se você for usar Wi-Fi, ligue os eixos em pinos do ADC1 (GPIO 32–39). No Pico, as entradas analógicas são GP26–GP28, e read_u16() devolve valores de 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)

Ideias de projetos com joystick

• Controle de carrinho robô: ligue o joystick a uma placa transmissora e envie comandos para o carrinho por nRF24L01 ou Bluetooth.
• Câmera pan-tilt: aponte uma câmera para qualquer direção com dois servos e um joystick.
• Jogo da cobrinha em matriz de LED: conduza a cobrinha em uma matriz 8x8 com o joystick.
• Menu em display: navegue pelas opções para cima e para baixo e selecione com o botão; para a parte do display, veja Como usar um display LCD I2C.
• Seletor de cores: controle um LED RGB definindo a cor com o eixo X e o brilho com o eixo Y.
• Mouse de computador: transforme o joystick em um mouse USB de verdade com um Arduino Leonardo ou Pro Micro.

Erros comuns e como resolvê-los

• O botão parece apertado sem estar: o pino SW não está como INPUT_PULLUP; o pino está flutuando, então lê valores aleatórios.
• O valor em repouso não é 512 e oscila: isso é normal; calibre na inicialização e acrescente uma zona morta.
• Os eixos estão invertidos ou trocados: é uma questão de orientação do módulo; subtraia o valor de 1023 ou troque os fios VRx e VRy.
• O centro não é 2048 no ESP32: o ADC do ESP32 não é linear; meça o centro na inicialização e calcule a partir dele.
• O servo treme ou o Arduino reinicia: o servo está sobrecarregando os 5 V do Arduino; alimente o servo com uma fonte de 5 V separada e ligue os terras entre si.

Um joystick é, na verdade, só dois potenciômetros e um botão, então O que é potenciômetro? e Como ligar um botão no Arduino reforçam o que você aprendeu aqui. No app BlueGrays você encontra projetos de controle de LED e de servo com joystick e um jogo da cobrinha em matriz de LED, com esquemas do circuito e código.