Math กับบอร์ด Arduino


การใช้งานฟังก์ชัน Math กับบอร์ด Arduino ด้วยโปรแกรม Arduino IDE

ฟังก์ชัน Math กับบอร์ด Arduino 

ฟังก์ชัน Math หรือ ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ในโปรแกรม Arduino IDE จะมีอยู่ด้วยกัน 8 ฟังก์ชัน 

คือ abs(), constrain(), map(), max(), min(), pow(), sq(), sqrt()



🔹 ตัวอย่างฟังก์ชัน Math ที่ใช้กับ Arduino

ฟังก์ชันคำอธิบายตัวอย่าง
abs(x)หาค่าสัมบูรณ์abs(-15) ➝ 15
sq(x)หาค่ายกกำลังสองsq(5) ➝ 25
sqrt(x)หาค่ารากที่สองsqrt(49) ➝ 7.0
pow(x, y)หาค่ายกกำลังpow(2, 3) ➝ 8.0
min(x, y)หาค่าที่น้อยที่สุดmin(3, 7) ➝ 3
max(x, y)หาค่าที่มากที่สุดmax(3, 7) ➝ 7
constrain(x, a, b)จำกัดค่าให้อยู่ในช่วงconstrain(120, 0, 100) ➝ 100
map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh)แปลงค่าจากช่วงหนึ่งไปอีกช่วงmap(50, 0, 100, 0, 255) ➝ 127

1. abs()

ฟังก์ชัน abs() เป็นฟังก์ชันในการใส่ค่าสัมบูรณ์ให้กับตัวแปร ซึ่งตัวแปรที่เป็นค่าลบจะถูกทำให้เป็นค่าบวก 

วิธีการใช้งานคือ abs(ตัวแปรที่ต้องการใส่ค่าสัมบูรณ์)

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}

void loop() {

  int x = -50;

  Serial.println("Don't use ans() x = " + String(x));

  x = abs(x);

  Serial.println("Use ans()       x = " + String(x));

  Serial.println("");

  delay(5000);

}

ประกาศตัวแปร x มีค่าเท่ากับ -50 และจะแสดงค่า x ออกมาที่ Serial monitor 

ขณะที่ไม่ใช้งานฟังก์ชัน abs() และใช้งานฟังก์ชัน abs() และจะเห็นว่าเมื่อใช้งานฟังก์ชัน 

abs() ค่า x ที่แสดงออกมาจะมีค่าเป็นค่าบวก

ให้ทำการอัปโหลดซอร์สโค้ดตัวอย่างลงบนบอร์ด Arduino

โดยไม่ต้องต่ออุปกรณ์ใดๆ และเปิดหน้าจอ Serial monitor ขึ้นมาโดยการกดปุ่ม Ctrl + Shift + M 

ในโปรแกรมจะประกาศตัวแปร x มีค่าเท่ากับ -50 และจะแสดงค่า x ออกมาที่ Serial monitor ขณะที่ไม่ใช้งานฟังก์ชัน abs()

 และใช้งานฟังก์ชัน abs() และจะเห็นว่าเมื่อใช้งานฟังก์ชัน abs() ค่า x ที่แสดงออกมาจะมีค่าเป็นค่าบวก


2. constrain()

เป็นฟังก์ชันที่ใช้ในการควบคุมค่าตัวแปรให้อยู่ในกรอบที่กำหนด เช่น ประกาศตัวแปร x แบบสุ่มค่าที่ 0 – 500 

แต่ต้องการค่าน้อยสุดที่ 100 และค่ามากสุดที่ 200 สามารถใช้งานฟังก์ชัน constrain 

ได้โดยการพิมพ์ constrain(x, 100, 200); หากค่าตัวแปร x น้อยกว่า 100 ค่าที่ได้จากฟังก์ชัน constrain 

จะเท่ากับ 100 หากค่าตัวแปร x มากกว่า 200 ค่าที่ได้จากฟังก์ชัน constrain จะเท่ากับ 200 

และหากค่าตัวแปร x อยู่ในช่วง 100 – 200 ค่าที่ได้จากฟังก์ชัน constrain จะเท่ากับค่า x นั้นๆ

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}

void loop() {

  int x = random(0 - 500); //สุ่มค่า 0 - 500 เก็บในตัวแปร x

  Serial.println("x = " + String(x));

  int y = constrain(x, 100, 200);

  Serial.println("y = " + String(y));

  Serial.println("");

  delay(2000);

}

3. map()

เป็นฟังก์ชันที่ใช้ในการเปรียบเทียบค่าตัวแปรให้ด้วยสมการเส้นตรง

 เช่น ต้องการให้ตัวแปร x ที่มีค่า 0 – 100 เปลี่ยนแปลงเป็นค่า 500 – 1,000 สามารถทำได้โดยการพิมพ์

map(x, 0, 100, 500, 1000); หากค่า x = 0 จะถูกแปลงเป็น x = 500 และหากค่า x = 100 จะถูกแปลงเป็น 1,000

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}


void loop() {

  int x = 0;

  x = map(x, 0, 100, 500, 1000);

  Serial.println("x = 0 after map function x = " + String(x)); //\n = เว้นบรรทัด 1 ครั้ง \t = tap 1 ครั้ง

  x = 100;

  x = map(x, 0, 100, 500, 1000);

  Serial.println("x = 100 after map function x = " + String(x));

  x = random(0 - 100);

  Serial.print("x = " + String(x));

  x = map(x, 0, 100, 500, 1000);

  Serial.println(" after map function x = " + String(x));

  delay(5000);

  Serial.println("");

}

อย่างไรก็ตามในการใช้งานฟังก์ชัน map จะไม่เหมาะกับการลดขนาดตัวแปรเนื่องจากเป็นตัวแปรประเภทจำนวนเต็มใน

การลดขนาดเช่นจากค่า 0 – 100 ลดขนาดให้เป็น 0 – 5 โปรแกรมจะแปลงค่าเพียงแค่จำนวนเต็ม ทำให้ไม่ทราบจำนวนทศนิยมจะทำให้ความระเอียดของจำนวนที่ได้ลดลง 

ในการลดขนาดตัวแปรจำเป็นต้องใช้วิธีการลดขนาดด้วยสมการและประกาศใช้งานตัวแปรเป็น float

4. max()

เป็นฟังก์ชันส่งออกตัวแปรมากกว่าค่าที่กำหนด เช่น 

การสุ่มค่า x ตั้งแต่ 0 – 500 กำหนดให้ x มากกว่าจึงจะส่งค่าออกไป หากค่า x ต่ำกว่า 200 ก็จะส่งออกค่า 200 ออกมาแทน

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}

void loop(){

  int x = random(0 - 500); //สุ่มค่า 0 - 500 เก็บในตัวแปร x

  Serial.print("\nx = " + String(x));

  x = max(x, 200);

  Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  //วิธีที่ 2 โดยให้ผผลเหมือนกันแต่จะเขียนคำสั่งมากกว่า

  x = random(0 - 500);

  Serial.print("\nx = " + String(x));

  if(x >= 200){

    Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  }

  else{

    x = 200;

    Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  }

  Serial.println("________");

  delay(2000);

}


5. min()

เป็นฟังก์ชันที่มีผลตรงกันข้ามกับ max ซึ่งจะแสดงค่าที่น้อยกว่าที่กำหนดไว้

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}

void loop(){

  int x = random(0 - 500); //สุ่มค่า 0 - 500 เก็บในตัวแปร x

  Serial.print("\nx = " + String(x));

  x = min(x, 200);

  Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  //วิธีที่ 2 โดยให้ผผลเหมือนกันแต่จะเขียนคำสั่งมากกว่า

  x = random(0 - 500);

  Serial.print("\nx = " + String(x));

  if(x <= 200){

    Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  }

  else{

    x = 200;

    Serial.println(" after max function x = " + String(x));

  }

  Serial.println("_______");

  delay(2000);

}

6. pow()

เป็นฟังก์ชันเลขยกกำลังสามารถใช้งานได้ดดังนี้ pow(เลขฐานเป็นจำนวนเต็ม, เลขชี้กำลัง)

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}


void loop(){

  int x = 10;

  int y = 2;

  int power = pow(x, y); //10^2

  Serial.println("\n    base number = " + String(x));

  Serial.println("exponent number = " + String(y));

  Serial.println("           10^2 = " + String(power));

  delay(2000);

}

7. sq()

sq() หรือ square เป็นฟังก์ชันเลขยกกำลัง 2 สามารถใช้งานได้ดดังนี้ sq(ค่าตัวเลขที่ต้องการยกกำลัง)

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}


void loop(){

  float x = 4.5;

  float square = sq(x);

  Serial.println("\n       x = " + String(x));

  Serial.println("Square x = "   + String(square));

  delay(2000);

}

8. sqrt()

เป็นฟังก์ชันถอดรากที่ 2 สามารถใช้งานได้ดดังนี้ sqrt(ตัวเลขที่ต้องการถอดรากที่ 2);

float x = 15;

void setup() {

  Serial.begin(115200);

  while(!Serial);

  Serial.flush();

}

void loop(){

  Serial.println("\nx = " + String(x));

  Serial.print("square root " + String(x));

  float y = sqrt(x);

  Serial.println(" = " + String(y));

  delay(2000);

  x++; // x = x+1

}

✅ สรุป:
การใช้ฟังก์ชัน Math กับ Arduino เป็นการช่วยให้คำนวณค่าต่าง ๆ ได้สะดวกขึ้น เช่น การหาค่าสูงสุด-ต่ำสุด, จำกัดค่า, การแปลงค่าเซนเซอร์ (map), หรือการสุ่มค่าเพื่อทดลองโครงการต่าง ๆ
 การใช้ฟังก์ชัน Math กับ Arduino เป็นการช่วยให้คำนวณค่าต่าง ๆ ได้สะดวกขึ้น เช่น การหาค่าสูงสุด-ต่ำสุด, จำกัดค่า, การแปลงค่าเซนเซอร์ (map), หรือการสุ่มค่าเพื่อทดลองโครงการต่าง ๆ





void setup() {
  Serial.begin(9600);

  int a = -25;
  int b = 16;
  
  Serial.print("abs(-25) = ");
  Serial.println(abs(a));   // 25

  Serial.print("sqrt(16) = ");
  Serial.println(sqrt(b));  // 4

  Serial.print("pow(2, 5) = ");
  Serial.println(pow(2, 5));  // 32

  Serial.print("min(10, 20) = ");
  Serial.println(min(10, 20));  // 10

  Serial.print("max(10, 20) = ");
  Serial.println(max(10, 20));  // 20

  Serial.print("constrain(120, 0, 100) = ");
  Serial.println(constrain(120, 0, 100));  // 100

  Serial.print("map(50, 0, 100, 0, 255) = ");
  Serial.println(map(50, 0, 100, 0, 255));  // 127

  // สุ่มค่า
  randomSeed(analogRead(0));  // ใช้ค่า analog A0 เป็น seed
  Serial.print("random(1, 10) = ");
  Serial.println(random(1, 10));
}

void loop() {
  // ไม่มีการทำงานใน loop
}