Pemrograman Input Output Mikrokontroler Arduino

LAPORAN PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DASAR I PEMOGRAMAN INPUT OUTPUT MIKROKONTROLER ARDUINO YUSUF SIGIT PAMUNGKAS(1137030081) October 20, 2014

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG 2014 1

Abstract In this lab experiments to know and understand the concept of input-output programming on the Arduino, can design a series of inputs and outputs on the Proteus, can make programming inputs and outputs on the Arduino software to determine the input-output programming applications in robot control. Method of experiments conducted in this lab is through a series of simulations using the Proteus software program input from the Arduino software. As a result, both the dc motor, buzzer, LCD or LED can be lit (active) when the input signal is provided to the circuit so as to produce the output in accordance with the commands in the program. Keyword: input, output, Arduino, Proteus, dc motors Ringkasan Dalam praktikum ini dilakukan percobaan untuk mengetahui dan memahami konsep pemograman input output pada Arduino, dapat mendesain rangkaian input output pada Proteus, dapat membuat pemograman input output pada software Arduino serta untuk mengetahui aplikasi pemograman input output pada robot kontrol. Metode percobaan yang dilakukan dalam praktikum ini adalah melalui simulasi rangkaian dengan menggunakan software Proteus dengan input program dari software Arduino. Hasilnya, baik itu motor dc, buzzer, LCD maupun LED dapat menyala (aktif) ketika sinyal input diberikan kepada rangkaian sehingga menghasilkan output sesuai dengan perintah dalam program. Kata Kunci: input, output, Arduino, Proteus, motor dc

1

1 1.1

Pendahuluan Latar Belakang

Ketika zaman telah beranjak ke era modernisasi ini, banyak sekali ditemukan berbagai alat-alat elektronik didalam kehidupan kita sehari-hari. Mulai dari yang berukuran kecil hingga yang berukuran besar. Seperti contohnya adalah lampu-lampu didalam rumah kita, sepeda motor yang sering kita gunakan disetiap harinya, dan masih banyak lagi lainnya. Lalu bagaimana teknologi dapat menciptakan hal tersebut? Jawabannya adalah dengan memahami pengertian dari physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Proses prototyping biasanya memerlukan waktu yang lama dan sangat melelahkan karena pekerjaan ini dilakukan berulang-ulang sampai puluhan kali. Padahal idealnya sebuah prototype adalah sebuah sistem yang fleksibel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahanperubahan dan mencobanya lagi sehingga tenaga dan waktu tidak menjadi kendala berarti. Dengan demikian harus ada sebuah alat pengembangan yang membuat proses prototyping menjadi mudah. Dan salah satu dari alat ini adalah Arduino.

2

Oleh karena itu, pada praktikum kali ini yang berjudul ”Pemograman Inpu Output Mikrokontroler Arduino” memiliki tujuan untuk mengetahui dan memahami konsep pemograman input output pada Arduino, mampu mendesain rangkaian input output pada Proteus, mampu membuat pemograman input output pada software Arduino dan dapat mengetahui aplikasi pemograman input output pada robot kontrol.

1.2

Tujuan

1. Mengetahui dan memahami konsep pemograman input output pada Arduino. 2. Mampu mendesain rangkaian input output pada Proteus. 3. Mampu membuat pemograman input output pada software Arduino. 4. Mengetahui aplikasi pemograman input output pada robot kontrol.

1.3

Dasar Teori

Untuk memahami Arduino, terlebih dahulu kita harus memahami apa yang dimaksud dengan physical computing. Physical computing adalah membuat sebuah sistem atau perangkat fisik dengan menggunakan software dan hardware yang sifatnya interaktif yaitu dapat menerima rangsangan dari lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya. Pembuatan prototype atau prototyping adalah kegiatan yang sangat penting di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis komponen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang 3

kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitungan angka-angka dan rumus yang akurat bukanlah satu-satunya faktor yang menjadi kunci sukses didalam mendesain sebuah alat karena ada banyak faktor eksternal yang turut berperan, sehingga proses mencoba dan menemukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya noneksakta. Prototyping adalah gabungan antara akurasi perhitungan dan seni.

Gambar 4.1 Tampilan software Arduino Arduino dikatakan sebagai sebuah platform dari physical computing yang bersifat open source. Pertama-tama perlu dipahami bahwa kata platform di sini adalah sebuah pilihan kata yang tepat. Arduino tidak hanya sekedar sebuah alat pengembangan, tetapi ia adalah kombinasi dari hardware, bahasa pemrograman dan Integrated Development Environment (IDE) yang canggih. IDE adalah sebuah software yang sangat berperan untuk menulis program, mengcompile menjadi kode biner dan mengupload ke dalam memory microcontroller. Ada banyak projek dan alat-alat dikembangkan oleh akademisi dan profesional dengan menggunakan Arduino, selain itu juga ada banyak modul-modul pendukung (sensor, tampilan, penggerak dan sebagainya) yang dibuat oleh pihak lain untuk bisa disambungkan dengan Arduino. Arduino berevolusi menjadi sebuah platform karena ia menjadi pilihan dan acuan bagi banyak praktisi. Processing adalah bahasa pemrograman yang digunakan untuk menulis program di dalam Arduino. Processing adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi yang dialeknya sangat mirip dengan C++ dan Java, sehingga pengguna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan menemui kesulitan dengan Processing. Bahasa pemrograman Processing sungguhsungguh sangat memudahkan dan mempercepat pembuatan sebuah program 4

karena bahasa ini sangat mudah dipelajari dan diaplikasikan dibandingkan bahasa pemrograman tingkat rendah seperti Assembler yang umum digunakan pada platform lain namun cukup sulit. Input pada mikrokontroler Arduino dapat berupa sketch atau program yang dimasukan ke dalam hardware Adruino yang didalamnya terdapat beberapa perintah yang akan dihasilkan oleh output. Sinyal input mikrokontroler ini berasal dari sensor yang merupakan informasi dari lingkungan. Sedangkan sinyal output ditujukan kepada aktuator yang dapat memberikan efek ke lingkungan. Sehingga output pada mikrokontroler Arduino berupa hasil dari perintah dalam program yang diinputkan ke dalam mikrokontrolernya.

Gambar 4.2 Contoh penulisan bahsa program dalam Arduino Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah fungsi yang harus ada, yaitu: • void setup() Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya. 5

• void loop( ) Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai. Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan. Adapun struktur pemograman pada mesin digital adalah sebagai berikut. • pinMode(pin, mode) Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang bisa digunakan adalah INPUT atau OUTPUT. • digitalWrite(pin, value) Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai OUTPUT, pin tersebut dapat dijadikan HIGH (ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground). • digitalRead(pin) Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat menggunakan kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah HIGH (ditarik menjadi 5 volts) atau LOW (diturunkan menjadi ground). Sebelum menguji sebuah hardware rangkaian yang akan dibuat, untuk meminimalkan kesalahan maka diperlukan simulasi rangkaian. Saat ini telah banyak software yang dapat digunakan untuk membuat simulasi rangkain elektronik. Simulator yang sangat baik untuk mensimulasikan rangkain elektronik input output arduino diantaranya adalah Proteus.

Gambar 4.3 Tampilan software Proteus

6

2

Metode Praktikum

2.1

Waktu dan Tempat

Praktikum Pemograman Input Output Mikrokontroler Arduino ini berlangsung pada hari Kamis, 16 Oktober 2014 bertempat di Laboratorium Fisika.

2.2

Alat dan bahan yang digunakan antara lain:

1. Notebook /Laptop 2. Software Proteus 3. Software Arduino

2.3 2.3.1

Prosedur Percobaan Program Input Output Motor DC

Langkah pertama yang dilakukan adalah software Proteus yang telah diinstal kemudian dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu rangkaian disusun seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.4 Rangkaian input output Motor dc Setelah rangkaian tersusun seperti diatas, langkah selanjutnya adalah software Arduino dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu program diketik dan diinputkan (yang sebelumnya telah dicompile) ke dalam simulasi Arduino pada Proteus. Adapun sketch programnya adalah sebagai berikut. 7

Gambar 4.5 Sketch program input output Motor dc Setelah program diinputkan kedalam simulasi Arduino, maka tombol Start pada Proteus ditekan sehingga ketika tombol Push botton (sebagai pengalir arus) diklik, maka output dari rangkaian akan terlihat. 2.3.2

Program Input Output Buzzer

Langkah pertama yang dilakukan adalah software Proteus yang telah diinstal kemudian dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu rangkaian disusun seperti pada gambar dibawah ini. 8

Gambar 4.6 Rangkaian input output Buzzer Setelah rangkaian tersusun seperti diatas, langkah selanjutnya adalah software Arduino dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu program diketik dan diinputkan (yang sebelumnya telah dicompile) ke dalam simulasi Arduino pada Proteus. Adapun sketch programnya adalah sebagai berikut.

9

Gambar 4.7 Sketch program input output Buzzer Setelah program diinputkan kedalam simulasi Arduino, maka tombol Start pada Proteus ditekan sehingga ketika tombol Push botton (sebagai pengalir arus) diklik, maka output dari rangkaian akan terlihat. 2.3.3

Program Input Output Visual LCD


Gambar 4.8 Rangkaian input output visual LCD Setelah rangkaian tersusun seperti diatas, langkah selanjutnya adalah software Arduino dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu program diketik dan diinputkan (yang sebelumnya telah dicompile) ke dalam simulasi Arduino pada Proteus. Adapun sketch programnya adalah sebagai berikut. 10

Gambar 4.9 Sketch program input output visual LCD Setelah program diinputkan kedalam simulasi Arduino, maka tombol Start pada Proteus ditekan sehingga ketika tombol Push botton (sebagai pengalir arus) diklik, maka output dari rangkaian akan terlihat. 2.3.4

Program Input Output LED


Gambar 4.10 Rangkaian input output LED

11

Setelah rangkaian tersusun seperti diatas, langkah selanjutnya adalah software Arduino dibuka dengan cara double klik pada icon-nya didekstop Notebook. Setelah itu program diketik dan diinputkan (yang sebelumnya telah dicompile) ke dalam simulasi Arduino pada Proteus. Adapun sketch programnya adalah sebagai berikut.

Gambar 4.11 Sketch program input output visual LCD Setelah program diinputkan kedalam simulasi Arduino, maka tombol Start pada Proteus ditekan sehingga ketika tombol Push botton (sebagai pengalir arus) diklik, maka output dari rangkaian akan terlihat.

12

2.3.5

Program Input Output Motor DC Mulai

Membuka software Proteus

Merangkai komponen seperti pada gambar rangkaian

Membuat program input output di software Arduino

Mengcompile program

Menginputkan program kedalam simulasi rangkaian

Menekan tombol START pada Proteus

Menganalisa hasil output program pada simulasi rangkaian

Selesai

13

2.3.6

Program Input Output Buzzer Mulai




Mengcompile program




Selesai

14

2.3.7

Program Input Output Visual LCD Mulai




Mengcompile program




Selesai

15

2.3.8

Program Input Output LED Mulai




Mengcompile program




Selesai

16

3 3.1 3.1.1

Hasil dan Pembahasan Data Hasil Pengamatan Program Input Output Motor DC

Gambar 4.12 Ketika tombol push botton 1 ditekan


Gambar 4.14 Ketika kedua tombol push botton ditekan

17

3.1.2

Program Input Output Buzzer




18

3.1.3

Program Input Output Visual LCD

Gambar 4.18 Hasil output pada simulasi rangkaian LCD dengan program untuk menampilkan nama 3.1.4

Program Input Output LED




19

3.2

Pembahasan

Dalam praktikum ini, dilakukan percobaan untuk mengetahui dan memahami konsep pemograman input output pada Arduino, dapat mendesain rangkaian input output pada Proteus, dapat membuat pemograman input output pada software Arduino serta untuk mengetahui aplikasi pemograman input output pada robot kontrol. Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source, yang diturunkan dari wiring platform, yang di rancang untuk memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Arduino memiliki pengertian dalam 2 hal, yaitu secara software dan secara hardware. Secara software, Arduino merupakan open source IDE yang digunakan untuk mendevelop aplikasi mikrokontroller yang berbasis arduino platform. Secara hardware, Arduino merupakan single board mikrokontroller yang bersifat open source hardware yang dikembangkan untuk arsitektur mikrokontroller AVR 8 bit dan ARM 32 bit. Dari beberapa pengertian diatas, dapat disimpulkan bahwa Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang didalamnya terdapat komponen utama, yaitu sebuah chip mikrokontroller dengan jenis AVR. Mikrokontroller itu sendiri adalah chip atau IC (integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Jadi, mikrokontroller bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektonik. Berdasarkan hasil yang diperoleh praktikum ini, dapat diketahui bahwa input pada mikrokontroler Arduino yang berupa sketch atau program yang didalamnya terdapat beberapa perintah, bila program tersebut dimasukan (input) kedalam simulasi rangkaian, maka perintah-perintah yang di deklarasikan dalam program tersebut akan bekerja dan menghasilkan output sebagaimana yang diketikan.

20

Hal ini dapat terjadi karena simulasi rangkaian Arduino didalamnya terdapat sebuah chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram menggunakan komputer. Tujuan menanamkan program pada mikrokontroller adalah agar rangkaian elektronik dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output seperti yang diinginkan. Pada percobaan simulasi rangkaian Arduino untuk menggerakan motor dc, dapat diketahui bahwa ketika tombol push botton 1 ditekan, maka motor dc pertama dan kedua akan bergerak, sedangkan motor dc ketiga diam. Dan ketika tombol push botton 2 ditekan, maka motor dc ketiga akan bergerak, sedangkan motor dc pertama dan kedua diam. Hal ini dapat terjadi karena perintah berupa program (sketch) yang diinputkan kedalam simulasi Arduino memproses semua perintah didalamnya sehingga menghasilkan output sesuai dengan kehendak program. Adapun algoritma dari program tersebut adalah:

Dari logaritma tersebut, maka dapat diketahui bahwa ketika push botton 1 dalam keadaan HIGH, maka sinyal digital akan membuat pin 7 dan pin 6 dalam keadaan HIGH sedangkan pin 5 dalam keadaan LOW, sehingga motor dc pertama dan kedua dapat bergerak atau nyala, sedangkan pada motor dc ketiga tidak dapat bergerak atau mati. Ketika push botton 1 ditekan, maka Arduino akan menginputkan nilai HIGH pada tombol tersebut dan mulai memproses hal tersebut yang dideklarasikan dalam programnya berupa void setup. Didalam void setup, semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali ketika 21

program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya. Sehingga, ketika pin 7 dan pin 6 yang menghubungkan dengan motor dc pertama dan kedua mendapat sinyal analog berupa HIGH dari tombol 1 sebagai input 1, maka pin 7 dan pin 6 akan mendapatkan tegangan sebesar 5 volt yang berasal dari tegangan sumber (Vcc ). Akibatnya, terdapat perbedaan potensial diantara tegangan sumber yang memiliki kutub positif dan ground yang memiliki kutub negatif, sehingga arus listrik akan mengalir dari tegangan sumber (Vcc ) menuju ke ground sebagai akibat adanya perbedaan potensial listrik. Sedangkan pada pin 5 yang menghubungkan dengan motor dc ketiga, ketika tombol 1 ditekan, maka ia tetap tidak akan bergerak atau menyala karena telah diprogram ketika push botton 1 ditekan, maka ia dalam keadaan LOW atau nilai tegangannya sama dengan 0. Adapun untuk pembahasan pada buzzer dan LCD adalah sama seperti yang telah dijelaskan diatas. Karena keduanya menggunakan program input output yang sama dan memiliki konsep atau prinsip kerja yang sama seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Konsep input output ini, dapat diaplikasikan pada robot kontrol, sehingga robot kontrol dapat bergerak sesuai dengan keinginan kita. Salah satu contohnya adalah robot kontrol dengan menggunakan remote TV. Ketika kita menekan suatu tombol pada remote TV, maka receiver yang telah menerima perintah dari transmitter akan menyalurkan perintah tersebut ke rangkaian lain yang telah diinputkan program. Kemudian dilanjutkan ke motor dc yang telah disambungkan dengan beberapa rangkaian lainnya, sehingga membuat robot kontrol bergerak sesuai dengan perintah pada remote TV yang digunakan. Adapun contoh robot kontrol lainnya yang menggunakan konsep input output secara wireless ini adalah robot kontrol dengan menggunakan bluetooth dan lain-lain.

3.3

Analisis Data

Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan pada praktikum ini secara garis besar praktikan telah melakukan percobaan dengan hasil yang sesuai dengan teorinya. Hal ini dapat dibuktikan dengan hasil output simulasi yang

22

sesuai dengan data program yang telah diinputkan ke dalam simulasi dan output dapat terlihat dan teramati.

23

4

Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh, maka dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Konsep pemograman input output pada Arduino bersumber dari sinyal input yang kemudian diproses oleh program dan menghasilkan sinyal output untuk hasil keluaran program. 2. Didalam Arduino terdapat suatu IC yang dapat menerima sinyal input, mengolahnya dan memberikan sinyal output sesuai dengan program yang diisikan ke dalamnya. 3. Pemograman input output pada software Arduino berbasis bahasa C. 4. Aplikasi konsep pemograman input output pada robot kontrol dapat dilihat pada robot kontrol dengan menggunakan wireless, bluetooth dan remote TV.

24

References [1] Floyd dan Buchla. ”Fundamental of analog circuits”. Prentice Hall, New Jersey, 2008. [2] Malvino. ”Prinsip-prinsip elektronika I”. 1994. Jakarta: Erlangga. [3] Sutrisno. ”Elektronika Teori dan Penerapannya”. 1985. Bandung: ITB. [4] Halliday dan Resnick. ”Fisika”. Jilid 2. 1988. Jakarta: Erlangga. [5] Kadir, Abdul dan Heriyanto. ”Algoritma Pemrograman Menggunakan C++”. 2005. Yogyakarta: ANDI. [6] Yulias, Zerfani. ”Tutorial Singkat Bahasa Pemrograman Arduino”. 2011. Available at http://blog.famosastudio.com/2011/06/tutorial/tutorialsingkat-bahasa-pemrograman-arduino/82. Diakses pada hari Minggu, 19 Oktober 2014 pukul 08.00 WIB. [7] Ghavian. ”Pengertian Arduino”. 2013. Available at http://ghavianarduino.blogspot.com/2013/09/pengertianarduino.html. Diakses pada hari Minggu, 19 Oktober 2014 pukul 08.15 WIB. [8] Djuandi, Feri. ”Pengenalan Arduino”. 2011. Available at http://www.tobuku.com/docs/Arduino-Pengenalan.pdf. Diakses pada hari Minggu, 19 Oktober 2014 pukul 08.30 WIB.

25

LAMPIRAN

Lampiran 4.1 Algoritma program LCD

Lampiran 4.2 Rangkaian Output LED

26

Pemrograman Input Output Mikrokontroler Arduino

Recommend Documents