Modul arduino i ii

Pelatihan Arduino |ITSC UNIKOM 1

Divisi Hardware UNIKOM 2017

MODUL I

PENDAHULUAN

2.1. HASIL PEMBELAJARAN

Mahasiswa dapat memahami, menjelaskan dan membedakan GPIO dari Arduino.

2.2. TUJUAN

Bagian ini memberikan informasi mengenai perbedaan dari masing-masing GPIO

yang ada dalam Arduino.

2.3. ARDUINO UNO

Dalam diskusi sehari-hari dan di forum internet, mikrokontroller sering dikenal

dengan sebutan µC, uC atau MCU. Terjemahan bebas dari pengertian tersebut, bisa dikatakan

bahwa mikrokontroller adalah komputer yang berukuran mikro dalam satu chip IC

(integrated circuit) yang terdiri dari processor, memory dan antramuka yang bisa di program.

Jadi disebut komputer mikro karena dalam IC atau chip mikrokontroller terdiri dari CPU,

memory dan I/O yang bisa kita kontrol dengan memprogramnya. I/O juga sering disebut

dengan GPIO (General Purpose Input Output Pins) yang berarti: pin yang bisa kita program

sebagai input atau output sesuai dengan kebutuhan.

Gambar 1.1. Arduino Board

Arduino Board terdiri dari hardware/modul mikrokontroller yang siap pakai dan

software IDE yang digunakan untuk memprogram sehingga kita bisa belajar dengan mudah.

Kelebihan dari Arduino yaitu kita tidak direpotkan dengan rangkaian minimum sistem dan

programmer karena sudah built-in dalam satu board. Oleh sebab itu kita bisa fokus ke

pengembangan sistem.

Untuk praktek, kita dapat menggunakan software Proteus untuk menghubungkan

antara komponen dengan Arduino, kita tidak perlu menyolder rangkaian sehingga relatif

mudah dan cepat dalam merangkai komponen. Proteus memungkinkan kita untuk

membangun rangkaian dengan cepat sehingga sangat cocok untuk eksperimen, selain itu kita



dapat melakukan simulasi rangkaian dimana hasil simulasi tersebut mendekati hasil yang

sebenarnya, sehingga Proteus ini sangat cocok digunakan dalam perancangan mikrokontroler

berbasiskan Arduino.

Gambar 1.2. Arduino Board dalam Software Proteus

2.4. ATMEGA328

ATmega328 merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8 bit. Beberapa tipe

mikrokontroler yang sama dengan ATmega8 ini antara lain ATmega8535, ATmega16,

ATmega32, ATmega328, yang membedakan antara mikrokontroler antara lain adalah ukuran

memori, banyaknya GPIO (pin input/output), peripheral (USART, timer, counter, dan lain-

lain). Dari segi ukuran fisik, ATmega38 memiliki ukuran fisik lebih kecil dibandingkan

dengan beberapa mikrokontroler diatas. Namun untuk segi memori dan periperal lainnya

ATmega328 tidak kalah dengan yang lainnya karena ukuran memori dan periperalnya relatif

sama dengan ATmega8535, ATmega32, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan

mikrokontroler diatas.

DIGITAL (~PWM)

ANALOG IN

ATMEGA328P-PU1121

~~

~

~~

~

microcontrolandos.blogspot.com

TX

RX

PD

0/R

XD

0P

D1

/TX

D1

PD

2/IN

T0

2P

D3

/IN

T1

3P

D4

/T0

/XC

K4

PD

5/T

15

PD

6/A

IN0

6P

D7

/AIN

17

PB

0/IC

P1

/CL

KO

8P

B1

/OC

1A

9P

B2

/SS

/OC

1B

10

PB

3/M

OS

I/O

C2

A11

PB

4/M

ISO

12

PB

5/S

CK

13

AR

EF

PC

5/A

DC

5/S

CL

A5

PC

4/A

DC

4/S

DA

A4

PC

3/A

DC

3A

3P

C2

/AD

C2

A2

PC

1/A

DC

1A

1P

C0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

DUINO1ARDUINO UNO R3



Gambar 1.3. ATmega328

1. Ping Out Diagram

ATmega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan PORTD

dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat difungsikan sebagai

input/output atau difungsikan sebagai peripheral lainnya.

PORTB

PORTB merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output. Selain

itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti berikut :

ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.

OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai PWM

(Pulse Width Modulation).

MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur komunikasi

SPI.

TOSC1 (PB6), TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock external

untuk timer.

XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama

mikrokontroler.

PORTC

PORTC merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output digital.

Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut :



ADC6 channel (PC0, PC1, PC2, PC3, PC4, PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.

ADC dapat digunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog

menjadi data digital.

I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C

digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki

komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.

PORTD

PORTD merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat difungsikan

sebagai input/output. Sama seperti PORTB dan PORTC, PORTD juga memiliki fungsi

alternatif dibawah ini :

USART (TXD dan RXD) merupakan jalur komunikasi serial dengan level sinyal

TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial, sedangkan RXD

kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk menerima data serial.

Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi

hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari program, misalkan

pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi hardware/software maka

program utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi.

XCK dapat difungsikan sebagai sumber external clock untuk USART, namun kita

juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan

external clock.

T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.

AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.

2. Fitur Atmega328

ATmega328 adalah mikrokontroler keluaran dari Atmel yang mempunyai arsitektur

RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang mana setiap eksekusi data lebih cepat dari

pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer). Mikrokontroler ini memiliki

beberapa fitur antara lain :

Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar

1 KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanen karena EEPROM tetap dapat

menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.

Memiliki SRAM (Static Random Access Memory) sebesar 2 KB.

Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width

Modulation) output.

32 x 8 bit regiser serbaguna.

Dengan clock 16 MHz kecepatan mencapai 16 MIPS.

32 KB Flash Memory dan pada Arduino memiliki bootloader yang menggunakan 2 KB

dari flash memori sebagai bootloader.

130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus clock.



Gambar 1.4. Pin Out Diagram Arduino (ATmega328)

Dengan mengambil contoh sebuah papan arduino tipe USB, bagian-bagiannya dapat

dijelaskan sebagai berikut:

14 pin input/ouput digital (0 – 13), berfungsi sebagai input atau output, dapat diatur

oleh program. Khusus untuk 6 buah pin ~3, ~5, ~6, ~9, ~10 dan ~11, dapat juga

berfungsi sebagai pin analog output dimana tegangan outputnya dapat diatur. Nilai

sebuah pin analog output dapat diprogram antara 0 – 254, dimana hal itu mewakili nilai

tegangan 0 – 5 volt.

Port USB, berfungsi untuk: memuat program dari komputer ke dalam board Arduino,

komunikasi serial antara board Arduino Uno dengan komputer, dan memberi daya

listrik kepada board Arduino.

Kristal (quartz crystal oscillator), jika mikrokontroler dianggap sebagai otak, maka

kristal adalah jantungnya karena komponen ini menghasilkan detak-detak yang dikirim

kepada mikrokontroler agar melakukan sebuah operasi untuk setiap detaknya. Kristal

ini dipilih yang berdetak 16 juta kali per detik (16 MHz).

Tombol Reset, untuk mereset board arduino sehingga program akan mulai dari awal.

Perhatikan bahwa tombol reset ini bukan untuk menghapus program atau

mengosongkan mikrokontroler.

In Circuit Serial Programming (ICSP), Port ICSP memungkinkan pengguna untuk

memprogram mikrokontroler secara langsung, tanpa melalui bootloader. Umumnya

pengguna Arduino tidak melakukan ini sehingga ICSP tidak terlalu dipakai walaupun

disediakan.

IC Mikrokontroler ATtmega328, komponen utama dari board Arduino, di dalamnya

terdapat CPU, ROM dan RAM.

Sumber Daya Eksternal. Jika dikehendaki disuplai dengan sumber daya eksternal,

board Arduino dapat diberikan tegangan DC antara 9 – 12 volt.



6 pin input analog (0 – 5), pin ini sangat berguna untuk membaca tegangan yang

dihasilkan oleh sensor analog, seperti sensor suhu. Program adapat membaca nilai

sebuah pin input antara 0 – 1023, dimana hal itu mewakili nilai tegangan 0 – 5 volt.

Tanpa melakukan konfigurasi apapun, begitu sebuah board Arduino dikeluarkan

dari kotak pembungkusnya ia dapat langsung disambungkan ke sebuah komputer melalui

kabel USB. Selain berfungsi sebagai penghubung untuk pertukaran data, kabel USB ini juga

akan mengalirkan arus DC 5 volt kepada board Arduino sehingga praktis tidak diperlukan

sumber daya dari luar. Saat mendapat suplai daya, lampu LED indikator daya pada board

Arduino akan menyala menandakan bahwa ia siap bekerja.

Gamabr 1.5. Testing Board Arduino

Pada board Arduino terdapat sebuah LED kecil yang terhubung ke pin no 13. LED

ini dapat digunakan sebagai output saat seorang pengguna membuat sebuah program dan ia

membutuhkan sebuah penanda dari jalannya program tersebut. Ini adalah cara praktis saat

pengguna melakukan uji coba. Umumnya mikrokontroler pada board Arduino telah

memuat sebuah program kecil yang akan menyalakan tersebut berkedip-kedip dalam jeda

satu detik. Jadi sangat mudah untuk menguji apakah sebuah board Arduino yang baru

dalam kondisi baik atau tidak, cukup sambungkan board Arduino tersebut dengan sebuah

komputer dan perhatikan apakah LED indikator daya menyala konstan dan LED dengan pin

13 itu menyala berkedip-kedip.



Blinking LED /*

Judul Program : Blinking LED

Tanggal Pembuatan : 14 Februari 2016

Nama Programmer : Sutono, M.Kom.

*/

/*

pin 13 Arduino, digunakan untuk mengontrol LED

pinLED berlogika HIGH

menunda waktu sekitar 500ms

pinLED berlogika LOW

*/

const int pinLED=13;

void setup()

{

// put your setup code here, to run once:

pinMode(pinLED,OUTPUT);

}

void loop()

{

/*

put your main code here, to run repeatedly


*/

digitalWrite(pinLED,HIGH);

// menunda waktu sekitar 500ms

delay(500);

digitalWrite(pinLED,LOW);


delay(500);

}



MODUL II

KONSEP DASAR ARDUINO

2.1. HASIL PEMBELAJARAN

Mahasiswa dapat memahami, menjelaskan dan membedakan fungsi dasar dari

Arduino.

2.2. TUJUAN

Bagian ini memberikan informasi mengenai perbedaan dari masing-masing fungsi

dasar yang ada dalam Arduino.

2.3. FUNGSI DASAR ARDUINO

Suatu progam Arduino umumnya terdiri atas instruksi void setup() dan void loop().

Instruksi void setup() digunakan untuk menginisialisasi variabel-variabel yang akan

digunakan dan hanya dijalankan satu kali saat Arduino mulai dinyalakan. Sedangkan

instruksi void loop() digunakan untuk menjalankan suatu siklus program yang akan dilakukan

terus-menerus hingga Arduino dimatikan/direset.

1. pinMode(PIN, SET)

Fungsi pinMode() digunakan untuk menginisialisasi sebuah pin Arduino dan

menentukan pin tersebut apakah akan digunakan sebagai INPUT atau sebagai OUTPUT.

Nilai SET dapat diisi INPUT atau OUTPUT tergantung dari kebutuhan. Sedangkan nilai PIN

adalah nomor pin pada Arduino Uno yang akan diset sebagai INPUT atau sebagai OUTPUT.

Contoh: pinMode(13, OUTPUT) artinya kita menentukan bahwa pin digital 13 pada Arduino

Uno difungsikan sebagai pin OUTPUT.

2. digitalWrite(PIN, VAL)

Fungsi digitalWrite() digunakan untuk menuliskan nilai secara digital pada suatu pin

Arduino. Nilai VAL dapat berupa HIGH (ON) atau LOW (OFF) dan nilai PIN adalah nomor

pin pada Arduino yang akan diset.

Contoh: digitalWrite(13, HIGH) artinya pin digital 13 diset pada kondisi menyala.

3. digitalRead(PIN)

Fungsi digitalRead() digunakan untuk membaca nilai input (masukan) yang diberikan

ke Arduino. Nilai yang dibaca oleh Arduino melalui fungsi digitalRead() tergantung pada

voltase yang diberikan: 0 – 1,5V (logika LOW) dan 3 – 5V (logika HIGH).

Contoh: digitalRead(13) artinya Arduino akan membaca nilai input yang diberikan melalui

pin digital 13, hasilnya HIGH atau LOW.



4. analogWrite(PIN, VAL)

Fungsi analogWrite() adalah fungsi yang digunakan untuk mengirimkan output nilai

berupa angka pada sebuah komponen yang terhubung dengan pin tersebut, misalnya LED.

Pengguna dapat mengatur seberapa terang cahaya dari lampu LED saat menyala tergantung

dari nilai yang diberikan oleh Arduino.

Fungsi ini akan berguna ketika kita menghubungkan Arduino dengan aktuator,

dimana nilai yang dikirimkan seringkali berupa analog (0 – 1023).

Contoh: analogWrite(13, 1023) artinya Arduino akan mengirimkan nilai output maksimal

pada pin 13 Arduino.

5. analogRead(PIN)

Fungsi analogRead() mirip dengan fungsi digitalRead(), yaitu membaca nilai input

pada suatu pin Arduino. Bedanya adalah fungsi analogRead() akan menghasilkan nilai input

dari 0 – 1023 (0 - 5 volt).

Contoh: analogRead(0) artinya Arduino Uno akan membaca nilai input yang diberikan olah

sensor kepada Arduino Uno melalui pin Analog 0, hasilnya pembacaan Arduino berupa nilai

0 – 1023.

6. delay(TIME)

Fungsi delay() digunakan untuk memberikan jeda waktu. Nilai TIME adalah waktu

lamanya jeda dalam satuan ms (milisekon), dimana 1 detik setara dengan 1000 milisekon

(ms)

contoh: delay(1000) artinya Arduino akan melakukan jeda selama 1 detik sebelum

melanjutkan instruksi berikutnya.

7. Serial.available()

Fungsi Serial.available() digunakan untuk mengecek apakah ada input data dari

perangkat hardware yang dihubungkan ke serial port, misalnya PC atau aktuator. Fungsi ini

akan menghasilkan 1 apabila ada input dan 0 bila tidak ada input.

8. Serial.read()

Fungsi Serial.read() berfungsi membaca karakter pada serial port. Karakter yang

dibaca akan disimpan dalam bentuk ASCII, misalnya karakter “0” memiliki nilai ASCII 48.

9. Serial.print() / Serial.println()

Fungsi Serial.print() / Serial.println() digunakan untuk menuliskan suatu kalimat ke

serial monitor, tetapi tidak mengirimkan data apapun, akan tetapi hanya digunakan untuk

memberikan teks visual pada pengguna. Serial.print(“Teks”) digunakan untuk menuliskan

“Teks”, sedangkan Serial.println(“Teks”) digunakan untuk menuliskan kata “Teks” serta

diakhiri dengan tombol ENTER.



10. Serial.write(VAL)

Fungsi Serial.write() digunakan untuk mengirimkan data dari Arduino Uno ke PC

atau aktuator dengan ukuran 1 byte.

2.4. SIMULASI PROTEUS

Proteus merupakan salah satu aplikasi simulasi dalam mendesain perangkat

elektronik, baik yang Non Programmable maupun yang Programmable. Dalam simulasi

arduino dibutuhkan Library Arduino Uno, yang dapat di unduh secara gratis. Kelebihan dari

simulasi proteus dan Arduino Uno ini adalah dalam hal hasil simulasi yang mendekati hasil

sebenarnya, sehingga Proteus ini cocok digunakan dalam perancangan Mikrokontroler

sebelum dicoba ke dalam Board Arduino Uno. Dalam mendesain aplikasi Mikrokontroler

menggunakan Proteus, kita harus mendesain rangkaian secara detail apa yang akan dibuat.

Untuk simulasi Mikrokontroler Arduino Uno ini, kita tidak perlu membuat rangkaian

minimum Arduino Uno, Library Arduino Uno yang telah kita unduh telah menyertakan

Board Arduino Uno secara utuh seperti aslinya.

1. Yang perlu diperhatikan dalam mendesain rangkaian Mikrokontroler Arduino

Uno adalah:

Supply, VCC dan Ground (GND) untuk semua sumber seperti gambar diatas.

Reset, sebagai media interrupt reset ketika terjadi hang atau kesalahan program,

sehingga perlu di reset ke alamat awal dari program (program dijalankan ulang

seperti proses startup).

Pin, 6 pin analog dan 14 pin digital untuk Port yang akan digunakan sesuai

dengan kebutuhan sistem.

2. Langkah-langkah membuat simulasi proteus:

Buka Program Proteus 7 Profesional.

Buat skema rangkaian berikut



Gambar 2.1. Blinking LED

Buat program Blinking LED dengan software Arduino IDE :

/*

Judul Program : Blinking LED

Tanggal Pembuatan : 14 Februari 2016

Nama Programmer : Sutono, M.Kom.

*/

/*

pin 13 Arduino, digunakan untuk mengontrol LED


menunda waktu sekita 500ms

pinLED berlogika LOW

*/

const int pinLED=13;

void setup()

{

// put your setup code here, to run once:

pinMode(pinLED,OUTPUT);

}

void loop()

{

/*

put your main code here, to run repeatedly


*/

digitalWrite(pinLED,HIGH);


delay(500);

digitalWrite(pinLED,LOW);




delay(500);

}

Simpan programnya kemudian klik Verify. Pastikan tidak ada error. Perhatikan

baris di bagian bawah muncul keterangan lokasi program yang sudah di compile.

Silahkan di blok kemudian copy (Ctrl + C).

Gambar 2.2. Hasil Verify

Kembali ke Proteus. Kita masukkan programnya ke Arduino Uno, cukup klik 2x

sehingga muncul dialog box “Edit Component”. Pada bagian Program File, Paste

(Ctrl + V) maka akan tertulis lokasi program Arduino Uno yang sudah dibuat

sebelumnya.



Gambar 2.3. Upload file HEX

Silahkan dicoba. Klik Play dan amati hasilnya, LED akan menyala secara

bergantian bergantian.

Gambar 2.4. Hasil simulasi Blinking LED

DIGITAL (~PWM)

ANALOG IN

ATMEGA328P-PU1121

~~

~

~~

~

microcontrolandos.blogspot.com

TX

RX

PD

0/R

XD

0P

D1

/TX

D1

PD

2/IN

T0

2P

D3

/IN

T1

3P

D4

/T0

/XC

K4

PD

5/T

15

PD

6/A

IN0

6P

D7

/AIN

17

PB

0/IC

P1

/CL

KO

8P

B1

/OC

1A

9P

B2

/SS

/OC

1B

10

PB

3/M

OS

I/O

C2

A11

PB

4/M

ISO

12

PB

5/S

CK

13

AR

EF

PC

5/A

DC

5/S

CL

A5

PC

4/A

DC

4/S

DA

A4

PC

3/A

DC

3A

3P

C2

/AD

C2

A2

PC

1/A

DC

1A

1P

C0

/AD

C0

A0

RE

SE

T

DUINO1ARDUINO UNO R3

R1220R

D1LED-BIBY

13

GN

D

13

Modul arduino i ii

Education

Transcript of Modul arduino i ii