Arduinoでジョイスティックを使う方法｜配線とコード

01ジョイスティックモジュールとは

X軸・Y軸の正体は2つの可変抵抗

アナログジョイスティックモジュールは、一見すると1つの部品に見えます。しかし、中身は意外とシンプルです。X軸用とY軸用、それぞれに可変抵抗（ポテンショメータ）が仕込まれています。スティックを傾けると、内部の軸が連動して回転します。すると、可変抵抗の値が変化する仕組みです。可変抵抗の読み取り方をすでに学んだ方もいるでしょう。その場合、この時点でおおよその動作原理がイメージできるはずです。

中央のSWピンは押しボタンスイッチ

多くのジョイスティックモジュールには、もう1つ機能があります。スティックを真下に押し込むと反応する、ボタンスイッチです。これは「SW」というピンから出力されます。動作原理はシンプルです。これまでに扱ってきたタクトスイッチとまったく同じです。押されるとGNDにつながり、LOWになる仕組みです。

02配線方法：Arduinoとジョイスティック

5本のピンをつなぐ

一般的なジョイスティックモジュールには、5本のピンがあります。GND・+5V・VRx・VRy・SWです。GNDはArduinoのGNDに、+5Vは5Vにつなぎます。VRx（X軸の値）はアナログピンのA0に、VRy（Y軸の値）はA1につなぎます。SW（スイッチ）はデジタルピンのD2につなぎます。

SWピンに外部抵抗は不要

SWピンには、モジュール側にプルアップ抵抗が入っていないことがほとんどです。そのままつなぐとフローティング状態になってしまいます。ただし、心配は不要です。コード側で内蔵プルアップを使えば解決します。INPUT_PULLUPを指定すれば、外部抵抗なしで正しく動作します。この考え方は、タクトスイッチの配線とまったく同じです。

03基本のコード｜X・Y・SWをまとめて読み取る

3つの値を同時に扱う

配線ができたら、3つの値を読み取るコードを書いてみましょう。X・Y軸はanalogRead()で読み取ります。SWはdigitalRead()で読み取ります。これまで別々に学んできた2つの関数があります。今回は、1つのコードの中で組み合わせて使う形になります。

// ジョイスティックのX・Y・SWをシリアルモニタに表示するコード
const int xPin = A0;
const int yPin = A1;
const int swPin = 2;
void setup() {
  pinMode(swPin, INPUT_PULLUP);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int xValue = analogRead(xPin);
  int yValue = analogRead(yPin);
  int swValue = digitalRead(swPin);
  Serial.print("X: ");
  Serial.print(xValue);
  Serial.print("  Y: ");
  Serial.print(yValue);
  Serial.print("  SW: ");
  Serial.println(swValue == LOW ? "押されています" : "押されていません");
  delay(100);
}

シリアルモニタで動きを確認する

このコードを書き込んだら、シリアルモニタを開いてみましょう。スティックを上下左右に倒すと、X・Yの値が0〜1023の範囲で変化します。スティックを押し込むと、SWの表示が切り替わります。

04中央値のばらつきと「デッドゾーン」

中央値はぴったり512にならない

理論上、スティックを離した中央の状態では、決まった値になるはずです。X・Yともに1023の半分、つまり512前後です。しかし、実際にはそう単純ではありません。部品の個体差や、モジュールの製造誤差があります。実際には500前後で多少ばらつくのが普通です。ぴったり512になる方が、むしろ珍しいくらいです。

デッドゾーンという考え方

この誤差をそのままにしておくと、困ったことが起きます。スティックに触れていないのに、わずかに傾いていると判定されてしまうのです。これを防ぐための考え方があります。「デッドゾーン」と呼ばれるものです。中央値から一定の範囲内であれば、動いていないとみなす仕組みです。CdSセンサーの記事で紹介したヒステリシスと似た発想です。「小さな変動を無視する」という点で共通しています。

// デッドゾーンを使って中央付近のブレを無視するコード
const int xPin = A0;
const int center = 512;   // 中央のおおよその値
const int deadzone = 30;  // このブレは無視する
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int xValue = analogRead(xPin);
  int diff = xValue - center;
  if (abs(diff) < deadzone) {
    Serial.println("中央（動いていない）");
  } else if (diff > 0) {
    Serial.println("右方向");
  } else {
    Serial.println("左方向");
  }
  delay(100);
}

05実践例：スティックの方向を判定する

X・Y両方を組み合わせて判定する

前の章では、X軸だけを見て左右を判定しました。ここでは範囲を広げます。X・Y両方を組み合わせて、上下左右を判定するコードを紹介します。if文を使った条件分岐の応用例です。

// X・Y軸を組み合わせて方向を判定するコード
const int xPin = A0;
const int yPin = A1;
const int center = 512;
const int deadzone = 100;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int xValue = analogRead(xPin);
  int yValue = analogRead(yPin);
  int diffX = xValue - center;
  int diffY = yValue - center;
  if (abs(diffX) < deadzone && abs(diffY) < deadzone) {
    Serial.println("中央");
  } else if (abs(diffX) > abs(diffY)) {
    Serial.println(diffX > 0 ? "右" : "左");
  } else {
    Serial.println(diffY > 0 ? "上" : "下");
  }
  delay(150);
}

斜め方向を判定に加える場合

この例では、X・Yのうち変化が大きい方を優先して判定しています。より細かく8方向を判定したいこともあるでしょう。その場合は、斜め方向の条件を追加していきます。条件分岐の書き方については、下記の記事も参考にしてください。

06応用アイデア｜サーボモーターとの組み合わせ

スティックの傾きをサーボの角度に変換する

ジョイスティックの値は、そのままサーボモーターの制御にも活用できます。map()関数を使えば変換できます。0〜1023の範囲を、サーボの角度である0〜180度に変換するのです。可変抵抗の記事で紹介した変換方法と、考え方はまったく同じです。

// ジョイスティックのX軸でサーボの角度を操作するイメージ
int xValue = analogRead(A0);
int angle = map(xValue, 0, 1023, 0, 180);
// myServo.write(angle); のように使う

応用先の例

この仕組みには、いくつかの応用先があります。カメラの向きを操作するパン・チルト機構です。ロボットアームの簡易的な操作パネルにも使えます。サーボモーターの制御方法については、下記の記事で詳しく解説しています。

07よくあるトラブルと対処法

症状別の対処早見表

原因を素早く切り分けるコツ

08よくある質問

基本のQ&A

応用のQ&A