BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Pengenalan Arduino Arduino adalah platform pembuatan prototype elektronik yang bersifat
open-source hardware yang berdasarkan pada perangkat keras dan perangkat lunak yang fleksibel dan mudah digunakan. Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di Ivrea, Italia. Nama Arduino adalah sebuah nama maskulin yang berarti teman yang kuat. Platform arduino terdiri dari arduino board, shield, bahasa pemrograman arduino, dan arduino development environment. Arduino board biasanya memiliki sebuah chip dasar mikrokontroler Atmel AVR ATmega8 berikut turunannya. Blok diagram arduino board yang sudah disederhanakan dapat dilihat pada gambar 2.1. Shield adalah sebuah papan yang dapat dipasang diatas arduino board untuk menambah kemampuan dari arduino board. Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board. Bahasa pemrograman arduino mirip dengan bahasa pemrograman C++. Arduino Development Everenment adalah perangkat lunak yang digunakan untuk menulis dan meng-compile program untuk arduino. Arduino
6
7
Development Everonment juga digunakan untuk meng-upload program yang sudah di-compile ke memori program arduino board.
Gambar 2.1 Blok Diagram Arduino Board
2.1.1
Arduino Uno Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler pada ATmega328
yang memiliki 14 pin digital input / output (dimana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, sebuah koneksi USB, sebuah konektor sumber tegangan, sebuah header ICSP, dan sebuah tombol reset. Arduino Uno memuat segala hal yang dibutuhkan untuk mendukuang sebuah mikrokontroler. Hanya dengan menghubungkannya ke sebuah komputer melalui USB atau memberikan tegangan DC dari baterai atau adaptor AC ke DC sudah dapat menggunakannya. Arduino Uno menggunakan ATmega16u2 yang diprogram sebagai USBto-serial converter untuk komunikasi serial ke komputer melalui port USB. Tampak atas Arduino Uno dapat dilihat pada gambar 2.2. Adapun data teknis board Arduino Uno adalah sebagai berikut : 1. Mikrokontroller
: Atmega328
2. Tegangan Operasi
:5V
8
3. Tegangan input (recommended) : 7 – 12 V 4. Tegangan input (limit)
: 6 – 20 V
5. Pin input/output
: 14 (6 diantaranya pin PWM)
6. Arus DC per pin I/O
: 40 mA
7. Arus DC untuk pin 3,3V
: 50 mA
8. Flash Memori
: 32 KB dengan 0,5 KB digunakan
untuk bootloader. 9. SRAM
: 2 KB
10. EEPROM
: 1 KB
11. Kecepatan pewaktuan
: 16 Mhz
Gambar 2.2 Aduino Uno
2.1.2
Sistem Komunikasi Pada Arduino Uno Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk dapat berkomunikasi
dengan Komputer, arduino lain, maupun mikrokontroler lainnya. Atmega328 ini menyediakan serial komunikasi UART TTL (5V), yang tersedia pada pin digital 0 (Rx) dan 1 (Tx). Sebuah Atmega 16U2 pada saluran board komunikasi serialnya
9
melalui USB dan muncul sebagai com port virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Firmware Arduino menggunakan USB driver standar COM, dan tidak ada driver eksternal yang dibutuhkan. Bagaimanapun pada windows, sebuah file.inf pasti dibutuhkan. Perangkat lunak Arduino termasuk serial monitor yang memungkinkan data sederhana yang akan dikirim ke board arduino. Led Rx dan Tx pada board akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-toserial dan koneksi USB ke komputer (tapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Atmega328 juga mendukung komunikasi I2C dan SPI.
2.1.3
Arduino Development Environment Arduino Development Environment terdiri dari editor teks untuk
menulis kode, sebuah area pesan, sebuah konsul, sebuah toolbar dengan tomboltombol untuk fungsi yang umum dan beberapa menu. Arduino Development Environment terhubung ke arduino board untuk meng-upload program dan juga untuk berkomunikasi dengan arduino board. Perangkat lunak yang ditulis menggunakan Arduino Development Environment disebut sketch. Sketch ditulis pada editor teks. Sketch disimpan dengan file berekstensi .ino. area pesan memberikan informasi dan pesan error ketika kita menyimpan atau membuka sketch. Konsul menampilkan output teks dari Arduino Development Environment dan juga menampilkan pesan error ketika kita mengkompile sketch. Pada sudut kanan bawah jendela Arduino Development Environment menunjukan jenis board dan port serial yang sedang digunakan. Tombol toolbar digunakan untuk mengecek dan meng-upload sketch, membuat,
10
membuka, atau menyimpan sketch, dan menampilkan serial monitor. Arduino Development Environment dapat dilihat pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Arduino Development Environment
Berikut ini merupakan tombol-tombol toolbar serta fungsinya : Verfy berfungsi untuk mengecek error pada kode program Upload berfungsi untuk meng-compile dan meng-upload program ke Arduino board. New berfungsi untuk membuat sketch baru Open berfungsi untuk menampilkan sebuah menu dari seluruh sketch yang berada di dalam sketchbook. Save berfungsi untuk menyimpan sketch.
11
2.2
Sensor LM35 Sensor suhu IC LM35 merupakan chip IC produksi National
Semicondictor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalm bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM 35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM 35 membutuhkan sumber tegangan DC 5 Volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang bervariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM 35 adalah kemasan TO-92, seperti pada gambar 2.4. Dari gambar 2.4 dapat diketahui bahwa sensor suhu IC LM 35 pada dasarnya memiliki 3 pin yang berfungsi sebagai sumber supply tegangan DC 5 Volt, sebagai pin output hasil penginderaan dalam bentuk perubahan tegangan DC pada Vout, dan pin untuk Ground.
Gamber 2.4 Bentuk fisik sensor suhu LM 35
12
Karakteristik sensor suhu adalah : 1.
Memiliki sensitivitas suhu, dengan factor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/oC, sehingga mudah dikalibrasi langsung dalam celcius.
2.
Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5oC pada suhu 25 o
C.
3.
Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55oC sampai +150oC.
4.
Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 Volt.
5.
Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6.
Memiliki pemanasan sendiri yang rendah yaitu kurang dari 0,1 o C pada udara diam.
7.
Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8.
2.3
Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC
Modul RF 433 Mhz RF Link Kit Modul ini terdiri dari pemancar dan penerima, sering difungsikan sebagai
remote control, remote sensor, pengumpulan data secara wireless, dan sistem keamanan rumah. Koneksi wareless dengan frekuensi 433 Mhz. Spesifikasi ; a. Frekuensi 433 Mhz b. Modulasi ASK
13
c. Receiver data output : High – 1/2 Vcc, Low – 0.7v d. Transmitor input voltage : 3 – 12 e. Transmitting range : 40 m indoor , dan 100m outdoor.
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin-Pin Pada Rf 433 Mhz Rf Link Kit Dengan Mikrokontroler.
2.4
Mikrokontroler ATMega8 AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR
RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 – 5,5 V.
14
Gambar 2.6 Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega8
2.4.1. Konfigurasi Pin ATMega8
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin ATMega8
15
Tabel 2.1 Spesifikasi ATMega8
Spesifikasi
ATMega8 Total 28 pin terdiri atas : PB (PB0 - PB7)
Jumlah pin I/O PC (PC0 - PC6) PD (PD0 - PD7) 8K byte Flash Memori Kapasitas memori internal
1K byte RAM 512 byte EEPROM 2 Buah 8 bit timer/counter
Timer / Counter 1 buah 16 bit timer/counter ADC
6 kanal, 10 bit (ADC0 ADC5)
Interupsi Eksternal
2 buah (INT0, INT1) Masukan Positif (AIN0)
On Chip Analog Comparator Masukan Negatif (AIN1) USART (TxD, RxD), Komunikasi serial
SPI (MOSI, MISO, SCK, SS) 12C (SDA, SCL)
Tegangan Operasi
4.5 - 5.5 V
Frekuensi Operasi
0 - 16
Kecepatan Eksekusi Program
± 1 MIPS per MHZ
16
ATMega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATMega8. 1.
VCC merupakan supply tegangan digital.
2.
GND merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
3.
Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bidirectional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat digunakan
sebagai
I/O
atau
jika
menggunakan
Asyncronous
Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
17
4.
Port C (PC5…PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
5.
RESET/PC6 Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
6.
Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
7.
AVCC Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk
18
analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVCC harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter. 8.
2.5
AREF merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
Komunikasi Serial Pada PC / laptop standar, biasanya terdapat sebuah port untuk komunikasi
serial. Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi paralel seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh penerapan komunikasi serial ialah mouse, scanner dan sistem akuisisi data yang terhubung ke port serial COM1/COM2. Dikenal dua cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan komunikasi data serial asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama-sama dengan data serial tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun pada sisi penerima. Sedangkan komunikasi data serial asinkron. Tidak diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu. Baik pada pegirim maupun penerima. Kecepatan pengiriman (baudrate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baudrate yang umum dipakai adalah 300, 600, 1200, 2400, 9600, dsb (bit/detik). Dalam komunikasi data serial, baudrate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya, harus
19
ditentukan panjang data (6, 7, atau 8 bit), paritas (genap, ganjil atau tanpa paritas), dan jumlah bit “Stop” (1, 1½ atau 2 bit).
2.5.1 Karakteristik Sinyal Port Serial
Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah Standar RS232 yang dikembangkan oleh Electronic Industri Association and The telecommunication
Industry
Association
(EIA/TIA)
yang
pertama
kali
dipublikasikan pada tahun 1962.Ini terjadi jauh sebelum IC TTL populer sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL. Standar ini hanya menyangkut komunikasi antara (Data Terminal Equipment – DTE) dengan alat – alat pelengkap komputer (Data Circuit Terminating Equipment – DCE).
Standar sinyal serial RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut:
a. Logika ‘1’ disebut “Mark” terletak antara -3 Volt sampai -25 Volt b. Logika ‘0’ disebut “Space” terletak antara +3 Volt sampai +25 Volt. c. Daerah tegangan antara -3 Volt sampai +3 Volt adalah invalid level, yaitu tegangan yang tidak memiliki level logika pasti sehingga harus dihindari. Demikian juga level tegangan dibawah -25 Volt dan diatas +25 Volt juga harus dihindari karena bisa merusak line driver pada saluran RS232.
Gambar dibawah adalah contoh level tegangan RS232 pada pengiriman huruf “A” dalam format ASCII tanpa bit paritas.
20
Gambar 2.8
Level Tegangan RS232 pada pengiriman huruf “A” Tanpa Bit Paritas
2.5.2 Port Komunikasi Serial
Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Berikut tampil port serial DB9 yang umum digunakan sebagai port serial.
(a)
(b)
Gambar 2.9 a. Port DB9 jantan dan b. Port DB9 betina
Untuk menghubungkan antara 2 buah PC, biasanya digunakan format null mode, dimana pin TxD dihubungkan dengan RxD pasangan, pin Sinyal ground (5) dihubungkan dengan SG di pasangan, dan masing masing pin DTR, DSR dan CD dihubung singkat, dan pin RTS dan CTS dihubung singkat di setiap devais[3].
21
Gambar 2.10 Susunan Pin Konektor DB9
Tabel 2.2 Fungsi Susunan Pin Konektor DB9 Pin
Nama Signal Fungsi
1
DCD
Data Carrier Detect, sinyal yang menyatakan bahwa modem telah menerima sinyal carrier valid dari modem lain.
2
RXD
Sinyal data dari modem ke PC (Penerimaan).
3
TXD
Sinyal data dari PC ke modem (Pengiriman).
4
DTR
Data Terminal Ready, sinyal kendali dari PC ke modem, untuk mengaktifkan modem.
5
GND
Sinyal Ground
6
DSR
Data Set Ready, sinyal kendali dari modem ke PC yang menyatakan bahwa modem siap mengirim atau menerima data.
7
RTS
Request To Send, sinyal kendali dari PC yang menandakan bahwa PC siap menerima data
8
CTS
Clear To Send, sinyal kendali dari modem yang menandakan bahwa modem siap menerima data.
22
9
RI
Ring Indicator, sinyal kendali ke PC, tanda bahwa saluran telepon berdering.
2.5.3 Penghubung Mikrokontroler Dengan Port Serial PC
Komputer memiliki protokol komunikasi RS232, sedangkan mikrokontroler memiliki level tegangan TTL, sehingga untuk menghubungkan keduanya agar dapat berkomunikasi, dibutuhkanlah sebuah konverter. Kebutuhan sebuah konverter yang dapat berfungsi dua arah sekaligus, yaitu RS232 ke TTL dan TTL ke RS232, dapat menggunakan sebuah IC MAX232.
Gambar 2.11 IC MAX232
2.6
Visual Basic 6.0 Visual basic adalah bahasa pemrograman yang digunakan untuk
membuat aplikasi yang berbasis grafis dan visual basic sangat disukai karena fasilitas pemrograman yang disediakan sangat banyak serta sangat terbuka dalam penambahan komponen. Berikut ini adalah tampilan utama pada saat aplikasi visual basic dijalankan didalam sebuah komputer, seperti yang terlihat pada gambar dibawah.
23
Gambar 2.12
Tampilan Utama Visual Basic
a. Form Form atau jendela form merupakan daerah kerja utama dari pembuatan program atau atau tempat perancangan aplikas. Pada daerah form inilah diletakkan atau digambarkan objek interaktif seperti misalnya tombol-tombol, gambar, teks, garis, tabel, combo, checkbox dan tools lainnya. Sehingga objek yang berada pada form tersebut akan ditampilkan pada layar windows jika program dijalankan. Form tersebut akan menjadi latar belakang atau tempat dari objek dari program yang dijalankan. b. Property Window Jendela ini adalah jendela yang memiliki semua informasi tentang suatu objek yang terdapat pada visual basic. Properti ini merupakan suatu sifat dari objek. Sebagai contoh sebuah objek dapat memiliki property warna, ukuran, posisi, lebar, jenis, tipe dan sifat yang lainnya dan setiap objek tersebut memiliki property yang saling berbeda-beda. c. Tollbox Toolbox adalah fasilitas yang berisi objek atau kontrol untuk merancang pada jendela form. Secara default pada saat mengaktifkan visual basic jendela toolbox akan ditampilkan pada sebelah kiri layar visual basic.
24
d. Toolbar Toolbar adalah salah satu bagian dari setiap jendela aplikasi yang dijalankan dengan sistem operasi windows. Dapat dikatakan selalu memiliki baris tool atau toolbar yang berisi tombol-tombol (icon) perintah. e. Project Explorer Jendela ini adalah merupakan kumpulan dari sejumlah aplikasi yang sering disebut dengan project. Sementara project itu sendiri memiliki banyak file seperti form, modul, class dan yang lainnya. f. Jendela Code Salah satu jendela yang terpenting dalam visual basic adalah jendela code. Dimana jendela ini berfungsi untuk penulisan dari instruksi-instruksi program. Fungsi dari setiap objek dapat ditambahkan melalui fasilitas jendela code ini.
