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 in-

puts and outputs on the Proteus, can make programming inputs and

outputs on the Arduino software to determine the input-output pro-

gramming applications in robot control. Method of experiments con-

ducted 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 in-

put 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 pe-

mograman input output pada software Arduino serta untuk menge-

tahui aplikasi pemograman input output pada robot kontrol. Metode

percobaan yang dilakukan dalam praktikum ini adalah melalui sim-

ulasi 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 perin-

tah dalam program.

Kata Kunci: input, output, Arduino, Proteus, motor dc

1

1 Pendahuluan

1.1 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 manusi-

awi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digi-

tal. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desain-desain alat atau

projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk mener-

jemahkan 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 pent-

ing di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang

perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis kompo-

nen, 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 fleksi-

bel dimana perancang bisa dengan mudah dan cepat melakukan perubahan-

perubahan 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 pemogra-

man input output pada software Arduino dan dapat mengetahui aplikasi pe-

mograman 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 mem-

buat 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 kon-

sep 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 meng-

gunakan 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 pent-

ing di dalam proses physical computing karena pada tahap inilah seorang

perancang melakukan eksperimen dan uji coba dari berbagai jenis kompo-

nen, ukuran, parameter, program komputer dan sebagainya berulang-ulang

3

kali sampai diperoleh kombinasi yang paling tepat. Dalam hal ini perhitun-

gan 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 men-

emukan/mengoreksi kesalahan perlu melibatkan hal-hal yang sifatnya non-

eksakta. 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 se-

buah 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 micro-

controller. 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 peng-

guna yang sudah terbiasa dengan kedua bahasa tersebut tidak akan mene-

mui kesulitan dengan Processing. Bahasa pemrograman Processing sungguh-

sungguh 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 digu-

nakan pada platform lain namun cukup sulit.

Input pada mikrokontroler Arduino dapat berupa sketch atau program

yang dimasukan ke dalam hardware Adruino yang didalamnya terdapat be-

berapa perintah yang akan dihasilkan oleh output. Sinyal input mikrokon-

troler 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 mikrokontrol-

ernya.

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 men-

jadi ground).

digitalRead(pin)Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai INPUT maka anda dapat meng-

gunakan 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 elek-

tronik 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 berlang-

sung 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 Prosedur Percobaan

2.3.1 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




8

Gambar 4.6 Rangkaian input output Buzzer






9

Gambar 4.7 Sketch program input output Buzzer




2.3.3 Program Input Output Visual LCD




Gambar 4.8 Rangkaian input output visual LCD






10

Gambar 4.9 Sketch program input output visual LCD




2.3.4 Program Input Output LED




Gambar 4.10 Rangkaian input output LED

11






Gambar 4.11 Sketch program input output visual LCD




12


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


Mulai




Mengcompile program




Selesai

14


Mulai




Mengcompile program




Selesai

15


Mulai




Mengcompile program




Selesai

16

3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan


Gambar 4.12 Ketika tombol push botton 1 ditekan


Gambar 4.14 Ketika kedua tombol push botton ditekan

17





18


Gambar 4.18 Hasil output pada simulasi rangkaian LCD dengan program

untuk menampilkan nama





19

3.2 Pembahasan

Dalam praktikum ini, dilakukan percobaan untuk mengetahui dan mema-

hami 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 pros-

esor atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri.

Arduino memiliki pengertian dalam 2 hal, yaitu secara software dan se-

cara 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 deklarasi-

kan dalam program tersebut akan bekerja dan menghasilkan output seba-

gaimana yang diketikan.

20

Hal ini dapat terjadi karena simulasi rangkaian Arduino didalamnya ter-

dapat sebuah chip atau IC (Integrated Circuit) yang bisa diprogram menggu-

nakan 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 di-

inputkan 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 ni-

lai 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 men-

dapat 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 ku-

tub negatif, sehingga arus listrik akan mengalir dari tegangan sumber (Vcc)

menuju ke ground sebagai akibat adanya perbedaan potensial listrik. Sedan-

gkan 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 con-

tohnya 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 di-

gunakan. 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 seba-

gai 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/tutorial-

singkat-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/pengertian-

arduino.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

Documents

can design a series

method of experiments

konsep untuk memahami

as a result

microcontroller untuk

mograman input output

menghasilkan output

1 latar belakangketika