Cần điều khiển joystick hai trục
hai biến trở đặt vuông góc, và bài toán vùng chết

Bài 12 đọc một biến trở. Bài này đọc hai, cộng thêm một nút — nghe như chỉ là phép cộng. Nhưng có một thứ hoàn toàn mới: số đọc không bao giờ đứng yên, kể cả khi không ai chạm vào cần. Xử lí sự không đứng yên đó là nội dung chính.

Sau bài này học sinh làm được

• Giải thích joystick chỉ là hai biến trở đặt vuông góc cộng một nút nhấn.
• Đo được dao động tự nhiên của số đọc khi để yên cần.
• Chọn được vùng chết từ số liệu đo chứ không chép của nhóm khác.
• Viết hàm đổi một số đọc thành ba trạng thái −1, 0, 1.
• Nhận biết bốn hướng và trạng thái nhấn cần.

Mở nắp ra chẳng có gì mới

Hai trục quay vuông góc, mỗi trục xoay con chạy của một biến trở. Đẩy cần đi đâu thì hình chiếu của chuyển động lên mỗi trục làm biến trở tương ứng đổi giá trị. Ấn cần xuống thì chạm một nút nhấn nằm dưới.

Tức joystick là Bài 12 nhân đôi cộng Bài 2 — phần lớn linh kiện "phức tạp" hoá ra chỉ là thứ đã biết ghép lại.

Vì sao số đọc không bao giờ đứng yên

Để yên cần mà in liên tục, số nhảy quanh một giá trị: 1890, 1902, 1887, 1895… Ba nguyên nhân chồng lên nhau — lò xo không đưa cần về đúng một điểm, tiếp xúc trong biến trở có điện trở thay đổi, và bản thân ADC cũng có nhiễu.

So sánh trực tiếp với một mốc thì kết quả chớp qua lại giữa "trái" và "giữa" hàng chục lần mỗi giây. Đó không phải lỗi lập trình mà là tính chất của mọi phép đo thật.

Năm dây

1. GND của module → GND của ESP32.
2. +5V của module → 3V3 của ESP32.
3. VRx → GPIO34.
4. VRy → GPIO35.
5. SW → GPIO32.
6. LED: GPIO23 → điện trở 220 Ω → chân dài, chân ngắn → GND.

Toàn bộ mã trong bài chạy trên MicroPython 1.28 cho ESP32. Số đọc giữa của mỗi module một khác — mọi con số trong bài chỉ là ví dụ, học sinh phải đo lại trên chính bo của mình.

Bước 0 — chỉ in hai số

# ------------------------------------------------------------
#  Bai 11 - Buoc 0: chi in hai so, chua ket luan gi
# ------------------------------------------------------------
from machine import ADC, Pin
import time

x = ADC(Pin(34)); x.atten(ADC.ATTN_11DB)
y = ADC(Pin(35)); y.atten(ADC.ATTN_11DB)

while True:
    print(x.read(), y.read())
    time.sleep_ms(200)

Đẩy cần đi bốn phía và quan sát. Học sinh sẽ tự rút ra: một số đổi khi đẩy ngang, số kia đổi khi đẩy dọc, đẩy chéo thì cả hai cùng đổi. Cả lớp cũng sẽ nhận ra ngay chuyện số không đứng yên — và đó là câu hỏi mở đầu tự nhiên nhất cho mục Lí thuyết.

Chương trình đo — tự tìm vùng chết cho bo của mình

# Do vung chet: de yen can 5 giay roi doc lai bang so lieu
from machine import ADC, Pin
import time

x = ADC(Pin(34)); x.atten(ADC.ATTN_11DB)

nho_nhat = 4095
lon_nhat = 0
moc = time.ticks_ms()

while time.ticks_diff(time.ticks_ms(), moc) < 5000:
    v = x.read()
    if v < nho_nhat:
        nho_nhat = v
    if v > lon_nhat:
        lon_nhat = v
    time.sleep_ms(10)

print("Nho nhat:", nho_nhat)
print("Lon nhat:", lon_nhat)
print("Giua nen dat:", (nho_nhat + lon_nhat) // 2)
print("Vung chet toi thieu:", (lon_nhat - nho_nhat) // 2 + 50)

Năm giây để yên cần, máy tự tính hộ giá trị giữa và vùng chết tối thiểu. Ghi lại hai con số này rồi chép vào chương trình chính. Mỗi nhóm sẽ có một cặp số khác nhau — đó là điều bình thường và rất nên nói rõ.

Chương trình chính — bốn hướng có vùng chết

# ------------------------------------------------------------
#  Bai 11 - Bon huong co vung chet
# ------------------------------------------------------------
from machine import ADC, Pin
import time

# ===== CẤU HÌNH =====
CHAN_X = 34
CHAN_Y = 35
CHAN_NUT = 32
GIUA = 1900               # so doc khi de yen - DO LAI tren bo cua minh
VUNG_CHET = 600           # rong hon dao dong tu nhien luc de yen
NGHI = 150                # ms
# ====================

x = ADC(Pin(CHAN_X)); x.atten(ADC.ATTN_11DB)
y = ADC(Pin(CHAN_Y)); y.atten(ADC.ATTN_11DB)
nut = Pin(CHAN_NUT, Pin.IN, Pin.PULL_UP)

def huong(gia_tri):
    if gia_tri < GIUA - VUNG_CHET:
        return -1
    if gia_tri > GIUA + VUNG_CHET:
        return 1
    return 0

while True:
    hx = huong(x.read())
    hy = huong(y.read())

    if hx == -1:
        print("TRAI")
    elif hx == 1:
        print("PHAI")
    elif hy == -1:
        print("XUONG")
    elif hy == 1:
        print("LEN")

    if nut.value() == 0:
        print("NHAN CAN")

    time.sleep_ms(NGHI)

Hàm huong() nén cả một dải 4096 giá trị xuống còn ba trạng thái. Đây là một ý tưởng quan trọng: phần lớn chương trình điều khiển không cần biết con số chính xác, chỉ cần biết "về phía nào".

Thử thay đổi bài này với AI

Em mô tả bằng tiếng Việt, hệ thống dựng thuật toán và chương trình, rồi nạp thẳng xuống ESP32 qua Wi-Fi.

Đo dao động tự nhiên của hai trục

Chạy chương trình đo hai lần, một lần cho trục X và một lần cho trục Y (đổi Pin(34) thành Pin(35)). Ghi vào bảng.

Đo bốn cực trị

Đẩy cần hết cỡ về từng phía và ghi số đọc. Bảng này cho biết dải làm việc thật của module, và thường không đối xứng — một chi tiết hay để bàn về sai số của linh kiện rẻ.

Thử vùng chết quá hẹp

Đặt VUNG_CHET xuống 20 rồi chạy lại, để yên cần và quan sát. Máy sẽ in ra hướng liên tục dù không ai chạm vào. Cho học sinh thấy hiện tượng này trước khi trả về giá trị đo được — nó biến vùng chết từ một quy tắc thành một nhu cầu.

Danh sách kiểm trước khi coi là xong

• Để yên cần thì không có dòng hướng nào được in.
• Bốn hướng đều nhận đúng và không lẫn sang nhau.
• Nhấn cần xuống thì in ra thông báo, thả ra thì thôi.
• Hai bảng số liệu đã điền đủ bằng số đo thật.
• Học sinh giải thích được vì sao vùng chết của nhóm mình khác nhóm bên.

Toán — toạ độ và sai số ngẫu nhiên gặp nhau

Hai số đọc là một cặp toạ độ thật, và tập hợp các điểm đo được khi để yên cần là một đám mây quanh tâm. Học sinh có thể vẽ đám mây ấy lên giấy kẻ ô, rồi thấy vùng chết chính là hình vuông bao lấy đám mây. Khái niệm "sai số ngẫu nhiên" trở nên nhìn thấy được.

Tin học — hàm trả về giá trị

huong() là ví dụ gọn cho một hàm nhận vào một số và trả ra một trong ba khả năng. Học sinh thường viết đi viết lại cùng một chuỗi if cho cả hai trục; đây là lúc chỉ ra rằng gói nó thành hàm vừa ngắn hơn vừa dễ sửa hơn.