Arduino
Арифметические операторы
= (оператор присваивания)
Присваивание переменной слева от оператора значения переменной, константы или выражения, находящихся справа.
Если тип переменной не соответствует присваиваемому значения, то в переменную будет записан неверный результат. Например, если присваиваемое значение больше чем максимальное значение типа переменной.
Здесь в переменной b окажется значение 123, так как произойдет переполнение типа, так как максимальное значение типа byte — 255.
Оператор присваивания возвращает присвоенное значение, поэтому его вызовы можно объединять:
Всем трем переменным будет присвоено значение 15.
Ну и последнее: нельзя путать оператор присваивания с оператором равенства, так как это может привести к возникновению
+ (сложение)
Оператор сложения возвращает результат выполнения операции сложения над двумя операндами.
Причем для вычисления результата будет использован наибольший тип операнда. Например, если оба операнда будут иметь тип int , даже несмотря на то, что тип переменной для сохранения результата будет иметь long , все равно произойдет переполнение:
А вот если олин из операндов будет иметь тип long , то результат будет корректный:
— (вычитание)
Оператор вычитания возвращает результат выполнения операции вычитания над двумя операндами. Результат будет иметь наибольший тип операнда.
* (умножение)
Оператор умножения возвращает результат выполнения операции умножения над двумя операндами. Результат так же будет иметь наибольший тип операнда.
/ (деление)
Оператор деления возвращает результат выполнения операции деления над двумя операндами.
Важно заметить что в случае, если оба операнда имеют тип int , для вычисления результата также будет использован тип int , поэтому при сохранении результата во float сохранен будет целочисленный результат, приведенный к float :
А вот если хотя бы один из операндов будет типа float , то результат будет также типа float :
% (остаток от деления)
Оператор возвращает остаток от деления одного целого ( int ) операнда на другой:
Математические операции Arduino
Сложение, вычитание, умножение и деление
Операторы +, —, * и / соответственно, возвращают результат выполнения арифметических действий над двумя операндами. Возвращаемый результат будет зависеть от типа данных операндов, например, 9 / 4 возвратит 2, т.к. операнды 9 и 4 имеют тип int. Также следует следить за тем, чтобы результат не вышел за диапазон допустимых значений для используемого типа данных. Так, например, сложение 1 с переменной типа int и значением 32 767 возвратит -32 768. Если операнды имеют разные типы, то тип с более «широким» диапазоном будет использован для вычислений.
Если один из операндов имеет тип float или double, то арифметика «с плавающей запятой» будет использована для вычислений.
«+» — оператор сложения. Пример:
«-» — оператор вычитания. Пример:
«*» — оператор умножения. Пример:
«/» — оператор деления. Пример:
«%» — остаток от деления. Пример:
Железо
Это расширенный стартовый набор. В комплект входит Arduino Mega R3, макетные платы, множество датчиков, управляемые механизмы и необходимые радиоэлектронные компоненты. Полный список.
Arduino Uno — плата на базе микроконтроллера ATmega328P с частотой 16 МГц. На плате есть все необходимое для удобной и быстрой работы.
Макетная плата на 830 точек и ничего лишнего.
Arduino деление без остатка
Оказывается, Arduino неплохо управляется с математикой и умеет считать не хуже вас, а может даже и лучше. В этой статье мы поговорим о том, как выполнять сложение, вычитание, умножение, деление и найти остаток, но не без помощи Ардуино.
В статье описаны пять арифметических операторов, используемых в скетче. Также, мы продемонстрируем их работу на Arduino.
Сложение
Чтобы складывать числа на Arduino, мы используем оператор сложения ( + )
В приведенном ниже примере показано, как сложить два числа.
В приведенном выше коде определены три переменные. Каждой переменной a и b присваивается свое значение.
Переменная sum определена, но не инициализирована, поэтому содержит любое случайное число. Мы будем использовать эту переменную для хранения результата вычисления сложения, поэтому случайное значение, содержащееся в сумме, будет перезаписано, когда мы поместим в него результат сложения (или sum).
После выполнения инструкции, показанной ниже, sum будет содержать значение 9, т. е. результат сложения переменных a и b.
Мы также можем добавить два постоянных значения и сохранить результат в переменной, как показано ниже:
Результат, сохраненный в sum после выполнения оператора сложения, в этом примере будет равен 12.
Постоянные значения и переменные также могут быть сложены вместе, а результат сохранен в переменной, как показано здесь:
После выполнения сложения sum будет содержать 27.
Остальные арифметические операторы также могут работать с постоянными значениями, переменными и их комбинациями.
Вычитание
Оператор вычитания вычитает одно число из другого, используя знак минус ( — ), как показано в следующем примере.
Результатом этого вычисления будет 8, и он будет сохранен в переменной result.
Умножение
Умножение выполняется с помощью оператора умножения ( * )
Результатом вышеуказанного вычисления будет 12, и он будет сохранен в переменной result.
Деление
Оператор деления ( / ) используется для выполнения деления в Arduino.
Результат вышеуказанного расчета — 4.
Целые числа против чисел с плавающей запятой
До сих пор мы использовали только целые числа для выполнения арифметических операций. Но если результат деления не является целым числом, но содержит дробную часть, то дробная часть будет отброшена, а результат будет сохранен в целочисленной переменной.
Следующие примеры продемонстрируют, что происходит, когда результат с дробной частью сохраняется в целочисленной, а затем в переменной с плавающей запятой.
Результатом будет 1, потому что дробь отбрасывается и результат сохраняется в целочисленной переменной result.
Тот же расчет, но на этот раз с определением результата в виде переменной с плавающей запятой ( float ).
Результат, который теперь содержится в переменной result, равен 1,25.
При использовании постоянных значений в вычислениях, которые сохраняют результат в переменной с плавающей запятой, мы используем десятичную точку и ноль для целых чисел, т.е. 5.0 вместо 5.
Остаток (деление по модулю)
Оператор остатка используется для нахождения остатка после деления двух чисел. Знак процента ( % ) используется как деление по модулю.
Результатом этого вычисления будет остаток от 11, деленный на 4, что составляет 3 (4 переходит в 11 дважды, оставляя остаток 3).
Арифметический скетч
Следующий скетч, называемый арифметиким, демонстрирует все вышеперечисленные арифметические операторы.
Загрузите скетч в свой Arduino и посмотрите, что получится. Также добавьте приведенные выше примеры, которых нет в скетче.
Комментарии к скетчу
Функция print ()
Скетч содержит сочетание функций print () и println () . Фунуция print () вызывается, когда невидимый курсор должен оставаться в той же строке, поэтому текст, напечатанный в последующем операторе println (), также будет напечатан в той же строке.
Функция println ()
Функция println () используется, когда невидимый курсор перемещается на следующую строку, чтобы следующий оператор print () напечатал текст на новой строке.
Переменная с плавающей запятой
Отдельная переменная result_fl была определена для хранения результата вычисления с плавающей запятой.
Целочисленная переменная
Переменная result используется повторно много раз в течение скетча. Важно отобразить ее результат, прежде чем помещать в нее результат следующего расчета.
Константы и переменные
Константы — это числа, которые остаются постоянными на протяжении всего скетча, т.е. никогда не меняются.
Примерами констант являются числа, которые используются непосредственно в вычислениях и не присваиваются переменной, например, сумма = 2 + 3 содержит константы 2 и 3.
У констант нет имени, и их значения нельзя изменить во время работы скетча.
Арифметика с плавающей запятой
Хотя это не показано в приведенных выше примерах, но сложение, вычитание и умножение также могут выполняться для значений с плавающей запятой.
Вывод
Мы надеемся, что смогли вам объяснить все базовые арифметические действия, которые могут быть вами использованы в ваших будущих проектах. Без таких базовых знаний вы никогда бы не смогли сделать правильные расчеты с вашим Ардуино.
В следущей нашей статье по программированию Ардуино, мы поговорим об операторах отношений. Если вам нравятся наши статьи, то обязательно оставьте свой комметарий под этой статьей!
Арифметические:
Данные:
Однобайтовые типы данных:
принимают любые, возвращают 0 или 1
если принят не 0, то вернётся 1
Целочисленные значения или символы
от -128 до 127
Беззнаковые целочисленные значения
от 0 до 255
Двухбайтовые типы данных:
от -32’768 до 32’767
В Arduino Due, тип int идентичен типу long
Беззнаковые целочисленные значения
от 0 до 65’535
В Arduino Due, тип unsigned int идентичен типу unsigned long
Четырёхбайтовые типы данных:
от -2’147’483’648 до 2’147’483’647
Беззнаковые целочисленные значения
от 0 до 4’294’967’295
Числа с плавающей точкой
от -2’147’483’648,0 до 2’147’483’647,0
Восьмибайтовые типы данных:
Числа с плавающей точкой удвоенной точности
от -9’223’372’036’854’775’808,0 до 9’223’372’036’854’775’807,0
Тип double действует как тип float, кроме Arduino Due
от -9’223’372’036’854’775’808 до 9’223’372’036’854’775’807
Беззнаковые целочисленные значения
от 0 до 18’446’744’073’709’551’615
Типы данных с определяемым размером
Нет принимаемых или возвращаемых значений
Массив A указанного размера, с элементами указанного типа
Массив А указанного типа, без прямого указания размера
Двумерный массив А указанного типа и размера
Двумерный массив А указанного типа, без прямого указания размера
Массив или строка, состоящая из указанного кол-ва символов
Массив или строка, без прямого указания количества символов
Преобразование числовых типов:
Приводит значение A к указанному типу.
Приводит результат A+B к указанному типу.
Сначала приводит A и B , к указанному типу, а потом вычисляет результат A+B .
Приводит указатель A к указанному типу указателя.
Спецификаторы памяти:
(указываются перед типом)
Объявление переменной в виде константы, её можно читать, но нельзя менять, т.к. она хранится в области flash памяти.
Объявление переменной, значение которой может быть изменено без явного использования оператора присвоения =. Используются для работы с прерываниями.
Объявление локальной переменной, значение которой не теряется, между вызовами функции. Если переменная объявлена глобально (вне функций), то её нельзя подключить в другом файле.
Объявление глобальной переменной, которая определена во внешнем файле.
Объявление локальной переменной, значение которой требуется хранить в регистрах процессора, а не в ОЗУ, для обеспечения ускоренного доступа.
Значения некоторых констант:
Ложь, используются вместо 0
Истина, используется вместо 1
Низкий уровень
Высокий уровень
Конфигурация вывода как вход
Конфигурация вывода как выход
Конфигурация вывода как вход с подтяжкой
Передача младшим битом вперёд
Передача старшим битом вперёд
Тактовая частота Arduino в Гц
Число Пи
Половина числа Пи
Два числа Пи
Число Эйлера
Префиксы:
Запись числа в 2ой системе ( 0b 10101)
Запись числа в 2ой системе ( B 10101)
Запись числа в 8ой системе ( 0 12345)
Запись числа в 16ой системе ( 0x 1234A)
Модификаторы:
Число типа long (12345 L )
Число типа long lond (12345 LL )
Число беззнакового типа (12345 U )
Комбинация модификаторов (12345 UL )
Показатель экспоненты (3 E -5 = 3•10-5)
Переменные, массивы, объекты, указатели, ссылки, . :
Это указание имени и типа переменной.
int A; // объявление переменной А
Это выделение памяти под переменную.
A =1; // определение ранее объявленной A
Действуют постоянно, в любом месте кода.
Создаются внутри функций, циклов и т.д.
удаляются из памяти при выходе из них.
Указывается в одинарных кавычках.
char A=’ Z ‘; // присвоение символа «Z»
Указывается в двойных кавычках.
String A=» Z «; // присвоение строки «XY»
Это переменная с указанием класса, вместо типа, через объект можно обращаться к методам класса
Ссылка, это альтернативное имя переменной, она возвращает значение переменной, на которую ссылается.
int A=5; // создана переменная A = 5
int & C=A; // создана ссылка C на переменную A
A++; C++; // в результате A=7 и C=7
// Ссылку нельзя переопределить: &C=Z;
Указатель, это переменная, значением которой является адрес.
int * Y1=&A; // указателю Y1, передан адрес переменной A
int ( * Y2)(int)=F; // указателю Y2, передан адрес функции F
B=Y1; // получаем адрес переменной A из указателя Y1
B= * Y1; // получаем значение A разыменовывая указатель
// Указатель можно переопределять: Y1=&Z;
Создание альтернативного имени для типа
typedef bool dbl; // создаём свой тип «dbl», как тип bool
dbl A=1; // создаём переменную A типа bool
Это переменная состоящая из нескольких однотипных элементов, доступ к значениям которых осуществляется по их индексу.
int A[5]; // объявлен массив A из 5 элементов типа int
int A[2]=<7,9>; // объявлен и определён массив A из 2 эл-тов
char A[ ]=»Hi»; // создана строка A, как массив символов
Это объединение нескольких переменных под одним именем.
struct < int A=5; float B=3; >C; // создана структура «С»
int D = C.A; // получаем значение переменной A структуры С
int Z = C.A; // присваиваем Z значение A структуры С
Значения некоторых констант:
Ложь, используются вместо 0
Истина, используется вместо 1