【Arduino進階教學】雙軸搖桿模組（Joystick）：X/Y軸類比讀取與 Z 軸按鈕實作

一、 雙軸搖桿 (Joystick) 模組運作原理

雙軸搖桿（Joystick） 是 Arduino 專題中常用於控制遙控車方向、雲台旋轉與遊戲角色的核心輸入模組。

模組核心運作機制

1. X、Y 軸雙向類比控制： 搖桿內部整合了兩個互相垂直的 10KΩ 可變電阻（Potentiometer）。當搖桿在上下（Y軸）或左右（X軸）移動時，內部電阻值會隨之改變，輸出 0V ~ 5V 的類比電壓訊號。

2. Arduino 類比讀取： Arduino 透過 ADC（模數轉換器）讀取引腳電壓，傳回 0 ~ 1023 的數值：

   • 搖桿靜止居中時，X 與 Y 軸數值約為 512。

   • 推至最左 / 最下時，數值接近 0。

   • 推至最右 / 最上時，數值接近 1023。

3. Z 軸按鈕功能（SW）： 垂直向下按壓搖桿頭部會觸發內建的輕觸開關（Switch），輸出高/低電位數位訊號。

二、 實驗所需材料與電路接線圖 (Hardware Setup)

依照雙軸搖桿上的 5 Pin 腳位標記，連接至 Arduino Uno 對應的電源與類比輸入引腳。

🛒 準備材料

• Arduino Uno 開發板 x 1

• USB 傳輸線 x 1

• 雙軸搖桿模組 (Joystick) x 1

• 杜邦線 5 根

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⚡ 腳位對接說明 (Pin Mapping)

三、 完整程式碼實作

燒錄程式碼後，開啟 Serial Monitor（序列埠監視器），即可即時觀察搖桿移動時 X軸、Y軸 與 Z軸（按鍵）的參數變化。

int xPin = 0;  //X軸 接類比A0
int yPin = 1;  //Y軸 接類比A1
int zPin = 2;  //Z軸 接類比A2
  
int xval=0;    //Ｘ軸變數
int yval=0;    //Ｙ軸變數
int zval=0;    //Ｚ軸變數


void setup() {
  Serial.begin(9600);  // 視窗baud rate
}

void loop() {

  xval = analogRead(xPin);   //讀取X軸數值到xval變數
  yval = analogRead(yPin);   //讀取Y軸數值到yval變數
  zval = analogRead(zPin);   //讀取Z軸數值到zval變數

  char buf[100];
  sprintf(buf, "VRx=%d, VRy=%d, SW=%d", xval, yval, zval);
  Serial.println(buf);

  delay(100);                    
 
}

結果：

下載程序完成後，打開序列埠監控視窗，左右上下或按下搖桿讀取參數的變化。

四、 常見問題與除錯 (FAQ)

Q1：搖桿放開靜止時，輸出的數值不是剛好 512？

• 解答： 這是正常的硬體公差現象。市售搖桿的機械結構與電阻零件皆有些微誤差，靜止中位數通常落於 490 ~ 530 之間。實務應用時可透過程式設定 deadzone（死區容差值）進行修正。

Q2：按壓搖桿 SW 時，數值沒有明顯變化或跳動不定？

• 解答： 搖桿模組的 SW 腳位通常為開路狀態。若希望獲得穩定的數位 HIGH / LOW 狀態，可改將 SW 接至 Arduino 的數位引腳（如 D2），並在 setup() 中使用 pinMode(2, INPUT_PULLUP); 開啟內部上拉電阻。

Q3：序列埠監視器顯示出一堆亂碼？

• 解答： 請確認序列埠監視器右下角的波特率（Baud Rate）是否設定為 9600 baud。

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