树莓派基础实验14：PS2操纵杆实验
一、介绍
操纵杆是一种输入设备，由一根可在基座上旋转，并向其控制的设备报告其角度或方向的操纵杆组成。操纵杆通常用于控制视频游戏和机器人。这里使用操纵杆PS2。
二、组件
★Raspberry Pi主板*1
★树莓派电源*1
★40P软排线*1
★PCF8591模数转换器模块*1
★PS2操纵杆模块*1
★双色LED模块*1
★面包板*1
★跳线若干
三、实验原理
PS2操纵杆
PS游戏杆模块原理图
该模块有由两个模拟输出（对应x和y坐标）和一个数字输出，表示是否在Z轴上按下。
在本实验中，我们将引脚VRx和VRy连接到A/D转换器的模拟输入端口，以便将模拟量转换为数字量。然后在树莓派上编程，以检测操纵杆的移动方向。
实验使用的双轴按键摇杆控制器，十字摇杆为一个双向的10K电阻器，随着摇杆方向不同，抽头的阻值随着变化。本模块使用5V供电，原始状态下X，Y读出电压为2.5V左右，当随箭头方向按下，读出电压值随着增加，最大到5V；箭头相反方向按下，读出电压值减少，最小为0V，即模块特设二路模拟输出和一路数字输出接口，输出值分别对应（X，Y）双轴偏移量，其类型为模拟量；按键表示用户是否在ž轴上按下，类型其为数字。开关量坐标标识符清晰简明，准确定位；用其可以轻松控制物体（如二自由度舵机云台）在二维空间运动。
四、实验步骤
第1步：连接电路。
| 树莓派 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
| SDA | SDA | SDA |
| SCL | SCL | SCL |
| 5V | 5V | VCC |
| GND | GND | GND |
| PS2操纵杆模块 | T型转接板 | PCF8591模块 |
|---|---|---|
| VRx | * | AIN0 |
| VRy | * | AIN1 |
| SW(按钮) | * | AIN2 |
| VCC | 5V | VCC |
| GND | GND | GND |
PS2操纵杆实验电路图
第2步：PCF8591模块采用的是I2C（IIC）总线进行通信的，但是在树莓派的镜像中默认是关闭的，在使用该传感器的时候，我们必须首先允许IIC总线通信。
打开I2C总线通信
第3步：开始编程。这里先编写一个PCF8591.py库文件，后面再编写一个python程序引入这个库文件。
PCF8591.py库文件就是PCF8591模块的程序，单独编写是为了便于重用。在这个脚本中，我们使用了一个放大器用于模拟输入和一个LED灯用于模拟输出，模拟输入不能超过3.3V！
PCF8591的详细内容请查看树莓派基础实验12：PCF8591模数转换器实验。
#!/usr/bin/env python
#------------------------------------------------------
#
# 您可以使用下面语句将此脚本导入另一个脚本：
# “import PCF8591 as ADC”
#
# ADC.Setup(Address) # 查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
# ADC.read(channal) # Channal范围从0到3
# ADC.write(Value) # Value范围从0到255
#
#------------------------------------------------------
#SMBus (System Management Bus,系统管理总线)
import smbus #在程序中导入“smbus”模块
import time
# for RPI version 1, use "bus = smbus.SMBus(1)"
# 0 代表 /dev/i2c-0， 1 代表 /dev/i2c-1 ,具体看使用的树莓派那个I2C来决定
bus = smbus.SMBus(1) #创建一个smbus实例
#在树莓派上查询PCF8591的地址：“sudo i2cdetect -y -1”
def setup(Addr):
global address
address = Addr
def read(chn): #channel
if chn == 0:
bus.write_byte(address,0x40)
if chn == 1:
bus.write_byte(address,0x41)
if chn == 2:
bus.write_byte(address,0x42)
if chn == 3:
bus.write_byte(address,0x43)
bus.read_byte(address) # dummy read to start conversion
return bus.read_byte(address)
def write(val):
temp = val # 将字符串值移动到temp
temp = int(temp) # 将字符串改为整数类型
# print temp to see on terminal else comment out
bus.write_byte_data(address, 0x40, temp)
if __name__ == "__main__":
setup(0x48)
while True:
print 'AIN0 = ', read(0)
print 'AIN1 = ', read(1)
tmp = read(0)
tmp = tmp*(255-125)/255+125 # 125以下LED不会亮，所以将“0-255”转换为“125-255”
write(tmp)
# time.sleep(0.3)
第4步：编写PS2操纵杆控制程序。将摇杆向上推，屏幕上会打印一条“up”字样；向下推，然后打印“down”。如果你向左推，“left”将被打印；如果你向右推，就会打印出“right”。如果按下盖子，屏幕上将打印“Button Pressed”。
#!/usr/bin/env python
import PCF8591 as ADC
import time
def setup():
ADC.setup(0x48) # Setup PCF8591
global state
def direction(): #获取操纵杆方向结果
state = ['home', 'up', 'down', 'left', 'right', 'Button pressed']
i = 0
if ADC.read(0) <= 5:
i = 1 #up
if ADC.read(0) >= 250:
i = 2 #down
if ADC.read(1) >= 250:
i = 3 #left
if ADC.read(1) <= 5:
i = 4 #right
if ADC.read(1) >= 250 and ADC.read(2) == 0:
i = 5 # Button pressed
if ADC.read(0) - 125 < 15 and ADC.read(0) - 125 > -15 and ADC.read(1) - 125 < 15 and ADC.read(1) - 125 > -15 and ADC.read(2) == 255:
i = 0 #home
return state[i]
def loop():
status = ''
while True:
tmp = direction()
if tmp != None and tmp != status:
print tmp #不为空和tmp值变化时打印
status = tmp
def destroy():
pass #pass语句就是空语句
if __name__ == '__main__': # Program start from here
setup()
try:
loop()
except KeyboardInterrupt: # When 'Ctrl+C' is pressed, the child program destroy() will be executed.
destroy()
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