MODUL 3 COMMUNICATION




    1. Pendahuluan [Kembali]

    1. Asistensi dilakukan 3x dengan lama pertemuan 20 menit (Rabu, Kamis, Jumat)
    2. Praktikum dilakukan 1x dengan lama pertemuan 60 menit (Selasa)
    3. Laporan akhir (format sesuai dengan isi blog) dikumpulkan pada hari Kamis

    2. Tujuan [Kembali]

    1. Memahami prinsip kerja PWM pada mikrokontroler
    2. Memahami prinsip kerja ADC pada mikrokontroler
    3. Menggunakan PWM dan ADC pada Arduino

     
    3. Alat dan Bahan [Kembali]

    A. Alat


    Power Supply

    B. Bahan

    a) Komponen Input

    Dip Switch
    Sensor Infrared

    Keypad


    Push Button

    b) Komponen Output



    LCD

    7 Segment
    Dot Matrix



    LED


    c) Komponen Lainnya

    Arduino




     
    4. Dasar Teori [Kembali]

     A. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

    UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port serial perangkat periperal.

    Cara Kerja Komunikasi UART
    Data dikirimkan secara paralel dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.

    B. Serial Peripheral Interface (SPI)

    Serial Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK. Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun antara mikrokontroller dengan peripheral lain di luar mikrokontroler.

    MOSI : Master Output Slave Input Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MOSI sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI sebagai input.

    MISO : Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO sebagai output.
    SCLK : Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku sebagai input.
    SS/CS : Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana yang akan dikirimkan data.

    Cara Kerja Komunikasi SPI
    Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang berfungsi untuk sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan dikirimkan data melalui slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika master butuh respon data maka slave akan mentransfer data ke master melalui MISO.

    C. Inter Integrated Circuit (I2C)



    Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang membawa informasi data antara I2C dengan pengontrolnya. 

    Cara Kerja Komunikasi I2C



    Pada I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start, Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2,  dan kondisi Stop.
    Kondisi start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.
    Kondisi stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.
    R/W bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta data dari slave)

    ACK/NACK bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah diterima receiver.

    D. Arduino

    Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer ataupun perangkat lain.

    Adapun spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
      Arduino Uno

    Microcontroller                                           ATmega328P
    Operating Voltage                                      5 V
    Input Voltage (recommended)                   7 – 12 V
    Input Voltage (limit)                                  6 – 20 V
    Digital I/O Pins                                          14 (of which 6 provide PWM output)
    PWM Digital I/O Pins                                6
    Analog Input Pins                                       6
    DC Current per I/O Pin                              20 mA
    DC Current for 3.3V Pin                            50 mA
    Flash Memory                                            32 KB of which 0.5 KB used by bootloader
    SRAM                                                        2 KB
    EEPROM                                                   1 KB
    Clock Speed                                               16 MHz


    BAGIAN-BAGIAN ARDUINO UNO

    POWER USB
    Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

    POWER JACK
    Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

    Crystal Oscillator
    Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino.
    Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

    Reset
    Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

    Digital Pins I / O
    Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ " adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat digunakan untuk menghasilkan PWM.

    Analog Pins
    Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan mengubahnya menjadi nilai digital.

    LED Power Indicator
    Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik. 
     


    G. Dip Switch
    DIP switch (Dual In-line Package switch) adalah jenis sakelar kecil yang biasa digunakan dalam perangkat elektronik untuk mengatur konfigurasi atau pengaturan tertentu. DIP switch biasanya terdiri dari sejumlah sakelar yang dipasang dalam paket DIP (dual in-line package), yang memiliki dua baris pin dengan beberapa sakelar di antaranya.

    Setiap sakelar pada DIP switch dapat berfungsi sebagai sakelar on/off yang independen. Ketika sakelar diatur dalam posisi tertentu (biasanya posisi atas atau bawah untuk menentukan nilai biner), ini menentukan kondisi tertentu atau konfigurasi yang diinginkan dalam perangkat elektronik.

    DIP switch sering digunakan dalam berbagai aplikasi elektronik, seperti pengaturan alamat pada perangkat jaringan, konfigurasi pada papan sirkuit cetak (PCB), pengaturan mode operasi pada perangkat elektronik, atau pengaturan parameter tertentu pada mikrokontroler atau perangkat terprogram lainnya.

    Keuntungan utama dari penggunaan DIP switch adalah keandalannya dan kemudahan penggunaannya. Mereka memberikan cara yang sederhana dan langsung untuk mengatur pengaturan atau konfigurasi tertentu tanpa perlu koneksi ke komputer atau perangkat lainnya. Namun, kelemahannya adalah terbatasnya jumlah opsi yang dapat ditetapkan oleh jumlah sakelar yang tersedia, dan mereka tidak selalu praktis untuk digunakan dalam situasi di mana pengaturan harus berubah secara dinamis.

    E. LED

    LED adalah suaatu semikonduktor yang memancarkan cahaya,  LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati  LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.


    F. LCD (Liquid Crystal Display)

        Liquid Crystal Display (LCD) adalah sebuah peralatan elektronik yang berfungsi untukmenampilkan output sebuah sistem dengan cara membentuk suatu citra atau gambaran pada sebuah layar. Secara garis besar komponen penyusun LCD terdiri dari kristal cair (liquid crystal) yang diapit oleh 2 buah elektroda transparan dan 2 buah filter polarisasi (polarizing filter). Struktur LCD dapat dilihat pada gambar berikut.
    Struktur LCD

    Keterangan:

    1. Film dengan polarizing filter vertical untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

    2. Glass substrate yang berisi kolom-kolom elektroda Indium tin oxide (ITO).

    3. Twisted nematic liquid crystal (kristal cair dengan susunan terpilin).

    4. Glass substrate yang berisi baris-baris elektroda Indium tin oxide (ITO).

    5. Film dengan polarizing filter horizontal untuk memolarisasi cahaya yang masuk.

    6. Reflektor cahaya untuk memantulkan cahaya yang masuk LCD kembali ke mata pengamat.

        Sebuah citra dibentuk dengan mengombinasikan kondisi nyala dan mati dari pixel-pixel yang menyusun layar sebuah LCD. Pada umumnya LCD yang dijual di pasaran sudah memiliki integrated circuit tersendiri sehingga para pemakai dapat mengontrol tampilan LCD dengan mudah dengan menggunakan mikrokontroler untuk mengirimkan data melalui pin-pin input yang sudah tersedia.
    Module circuit dari LCD dan kaki-kakinya dapat dilihat melalui gambar berikut.

    TEXT LCD Module Circuit
     
      
    Kaki-kaki yang Terdapat pada LCD
    G. Seven Segment
    Seven segment merupakan tipe display elektronik yang terdiri dari tujuh segmen linier atau segmen kecil yang disusun dalam bentuk angka '8'. Setiap segmen memiliki kemampuan untuk menyala atau mati secara independen. Dengan mengatur kombinasi pencahayaan pada segmen-segmen tersebut, dapat dibentuk angka-angka, huruf, atau karakter khusus lainnya.

    Masing-masing segmen diberi label dengan huruf (a hingga g) dan dapat diaktifkan atau dimatikan untuk membentuk karakter tertentu. Misalnya, untuk menampilkan angka '0', segmen-segmen a, b, c, d, e, f harus dinyalakan, sementara untuk angka '1', segmen b dan c harus dinyalakan, dan seterusnya.

    Seven segment sering digunakan pada perangkat-perangkat tampilan yang membutuhkan tampilan digital sederhana seperti jam digital, oven, alat pengukur, kalkulator, dan perangkat elektronik lainnya di mana tampilan yang sederhana dan mudah dibaca cukup penting. Keunggulan dari seven segment adalah kemudahan dalam perancangan, kejelasan tampilan, dan efisiensi dalam penggunaan ruang, terutama untuk tampilan yang hanya membutuhkan informasi numerik dasar.

    H. Power Supply

        Dalam bahasa Indonesia, Power Supply berarti Sumber Daya. Fungsi dari power supply adalah memberikan daya arus listrik ke berbagai komponen. Sumber energi listrik yang berasal dari luar masih berbentuk alternating current (AC). Ketika energi listrik masuk ke power supply, maka energi listrik akan dikonversi menjadi bentuk direct current (DC). Daya DC inilah yang kemudian disalurkan ke semua komponen yang ada di dalam chasing komputer agar dapat bekerja.


    I. MATRIX DOT

    Dot matrix adalah array berpola 2 dimensi, digunakan untuk mewakili karakter, simbol, dan gambar. Sebagian besar jenis teknologi modern menggunakan matriks dot untuk menampilkan informasi, termasuk ponsel, televisi, dan printer. Sistem ini juga digunakan dalam tekstil dengan menjahit, merajut dan menenun.

    Bentuk alternatif tampilan informasi menggunakan garis dan kurva dikenal sebagai tampilan vektor, digunakan dengan perangkat komputasi awal seperti tampilan radar kontrol lalu lintas udara dan plotter berbasis pena.

     J. Keypad

    Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut. Konstruksi Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler Konstruksi matrix keypad 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolom dengan keypad berupas saklar push buton yang diletakan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push buton dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi input atau output dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagi input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung programernya.

        Proses Scaning Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama. Misal kita asumsikan keypad aktif LOW (semua line kolom dan baris dipasang resistor pull-up) dan dihubungkan ke port mikrokontrolr dengan jalur kolom adalah jalur input dan jalur baris adalah jalur output maka proses scaning matrix keypad 4×4 diatas dapat dituliskan sebagai berikut.

    K. Sensor Infra Red

    Sensor inframerah atau kerap disebut dengan IR, sensor infrared adalah sensor berbasis cahaya yang umumnya digunakan untuk beragam aplikasi seperti deteksi dan kedekatan objek. Sensor ini juga dapat mendeteksi gelombang sinar infrared di sekitarnya.

    Sensor IR dapat mendeteksi pergerakan objek yang memancarkan radiasi infrared. Seluruh benda yang ada di alam sejatinya memancarkan radiasi sinar IR, namun tidak tertangkap oleh mata manusia.

    Sehingga radiasi sinar IR hanya dirasakan oleh beberapa komponen yang peka oleh pancaran gelombang mikro dari infrared. Radiasi sinar infrared dapat terlihat di spektrum elektromagnet jika dilihat melalui spektroskop cahaya.

    Jenis sensor yang menerima sinyal dari inframerah adalah sensor PIR. Sensor PIR atau Passive InfraRed, merupakan sensor pendeteksi pancaran sinar inframerah suatu objek. Sehingga sensor PIR bersifat pasif, tidak memancarkan sinar infrared namun hanya dapat menerima sinyal sinar inframerah.

    No comments:

    Post a Comment

    Subscribe to: Posts (Atom)