Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer fungsional dalam sebuah chip, di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor, memori (sejumlah kecil RAM, memori program, atau keduanya), dan perlengkapan
input output. Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika
digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Penggunaan mikrokontroler pada alat kerja ini menggunakan produk mikrokontroler dari
board Arduino dengan tipe Arduino Nano yang menggunakan IC
Atmega328.
Arduino Nano kurang lebih memiliki fungsi yang sama dengan Arduino lainya, tetapi dalam paket yang berbeda. Arduino Nano tidak menyertakan jack DC berjenis Barrel Jack, dan dihubungkan ke komputer
15
menggunakan port USB Mini-B. Alasan pemilihan mikrokontroler Arduino Nano berdasarkan pada bentuk yang minimalis sehingga tidak banyak memakan tempat dalam rangkaian komponen yang dibuat di dalam box, selain itu ada beberapa alasan lain penggunaan arduino nano dalam proyek tugas akhir ini. Arduino mempunyai bootloader semacam sistem tersendiri, sehingga membuat Arduino tidak memerlukan lagi tambahan chip
programmer. Bootloader ini berfungsi untuk menangani proses memasukan
program dari komputer ke Arduino. Harganya lebih murah dibandingkan dengan membuat sistem minimum sendiri. Arduino mudah dipelajari bahasa pemograman Arduino adalah bahasa C yang sudah menjadi sederhana sehingga memudahkan bagi pemula. Memiliki banyak library gratis, library ini berfungsi untuk menyingkat pemograman. Memiliki fasilitas lengkap seperti memori, pin input output, PWM, ADC, timer, dll (Abdul Kadir, 2013). Konfigurasi pin Arduino Nano dapat dilihat pada gambar 1 sebagai berikut:
1. Konfigurasi Arduino Nano (ATMega328)
Gambar 1. Konfigurasi Pin Arduino Nano (www.arduino.cc)
16 2. Input Output Arduino Nano
Masing-masing dari 14 pin digital pada Arduino Nano dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan fungsi pinMode(),
digitalWrite(), dan digitalRead(). Semua pin beroperasi pada tegangan
5 volt. Setiap pin dapat memberikan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal (yang terputus secara default) sebesar 20-50 K Ohm. Selain itu beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:
Tabel 2. Skema masing masing pin arduino nano
Pin No. Nama Tipe Keterangan
1-2, 5-16 D0-D13 I/O Digital input/output port 0 s/d 13 3, 28 RESET Input Reset (active low)
4, 29 GND PWR Supply ground
17 3V3 Output +3.3V output (dari FTDI)
18 AREF Input ADC reference
19-26 A7-A0 Input Analog input channel 0 s/d 7
27 +5V Output or
Input
+5V output (dari regulator) or +5V (dari power supply)
30 VIN PWR Supply voltage
(www.roboromania.ro/datasheet/Arduino-Nano-roboromania.pdf)
a. Serial
0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) TTL data serial. Pin ini terhubung ke pin yang sesuai dari chip FTDI USB to TTL serial.
b. External Interrupt
Pin 2 dan pin 3 ini dapat dikonfigurasi untuk memicu sebuah interupsi pada nilai yang rendah, meningkat atau menurun, atau perubahan nilai.
17 c. PWM
Pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Menyediakan output PWM 8-bit dengan fungsi analogWrite(). Jika pada jenis papan berukuran lebih besar simbol Arduino Uno, pin PWM ini diberi simbol tilde atau “~” sedangkan pada Arduino Nano diberi tanda titik atau strip.
d. SPI
Pin 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini mendukung komunikasi SPI. Sebenarnya komunikasi SPI ini tersedia pada
hardware, tapi untuk saat belum didukung dalam bahasa Arduino.
e. LED
Pin 13. Tersedia secara built-in pada papan Arduino Nano. LED terhubung ke pin digital 13. Ketika pin diset bernilai high, maka led menyala, dan ketika pin diset bernilai low, maka led padam. Arduino Nano memiliki 8 pin sebagai input analog, diberi label A0 sampai dengan A7, yang masing-masing menyediakan resolusi 10 bit (yaitu 1024 nilai yang berbeda). Secara default pin ini dapat diukur atau diatur dari mulai ground sampai dengan 5 volt, juga memungkinkan untuk mengubah titik jangkauan tertinggi atau terendah mereka menggunakan fungsi analogReference(). Pin Analog 6 dan 7 tidak dapat digunakan sebagai pin digital.
f. I2C
Pin A4 (SDA) dan pin A5 (SCL). Yang mendukung komunikasi I2C (TWI) menggunakan perpustakaan Wire.
18 g. Aref
Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan fungsi
analogReference().
h. Reset
Jalur low ini digunakan untuk me-reset (menghidupkan ulang) mikrokontroler. Biasanya digunakan untuk menambahkan tombol
reset pada shield yang menghalangi papan utama Arduino.
3. Memori Arduino Nano
Atmega 168 dilengkapi dengan flash memori sebesar 16 kbyte yang dapat digunakan untuk menyimpan kode program utama. Flash memori ini sudah terpakai 2 kbyte untuk program boatloader sedangkan Atmega 328 dilengkapi dengan flash memori sebesar 32 kbyte dan dikurangi sebesar 2 kbyte untuk boatloader. Selain dilengkapi dengan flash memori, mikrokontroler Atmega 168 dan Atmega 328 juga dilengkapi dengan SRAM dan EEPROM. SRAM dan EEPROM dapat digunakan untuk menyimpan data selama program utama bekerja. Besar SRAM untuk ATmega168 adalah 1 kb dan untuk ATmega328 adalah 2 kb sedangkan besar EEPROM untuk ATmega168 adalah 512 byte dan untuk ATmega328 adalah 1 kb.
4. Komunikasi Arduino Nano
Arduino Nano memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, dengan Arduino lain, atau dengan mikrokontroler lainnya. ATmega168 dan ATmega328 menyediakan komunikasi serial
19
UART TTL (5 volt), yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan pin 1 (TX). Sebuah chip FTDI FT232RL yang terdapat pada papan Arduino Nano digunakan sebagai media komunikasi serial melalui USB dan driver ftdi (tersedia pada software Arduino IDE) yang akan menyediakan com port virtual (pada device komputer) untuk berkomunikasi dengan perangkat lunak pada komputer.
Perangkat lunak Arduino termasuk didalamnya serial monitor memungkinkan data tekstual sederhana dikirim ke dan dari papan Arduino. LED rx dan tx yang tersedia pada papan akan berkedip ketika data sedang dikirim atau diterima melalui chip ftdi dan koneksi usb yang terhubung melalui usb komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah perpustakaan software serial memungkinkan komunikasi serial pada beberapa pin digital Arduino Nano. ATmega168 dan ATmega328 juga mendukung komunikasi I2C (TWI) dan SPI. Perangkat lunak Arduino termasuk perpustakaan wire digunakan untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C. Untuk komunikasi SPI, terdapat pada datasheet ATmega168 atau ATmega328.
5. Power
Setiap papan arduino membutuhkan jalur untuk terhubung ke sumber listrik. Arduino Nano dapat diaktifkan menggunakan kabel FTDI atau papan breakout menggunakan catu daya langsung dari mini USB
20
(+) dan pin 29 (-) untuk tegangan kerja 7 – 12 V atau pin 28 (+) dan pin 29 (-) untuk tegangan 5V