PERANCANGAN SISTEM ALAT UKUR FREKUENSI SOUND METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
TUGAS AKHIR
MELIANA P HUTASOIT 172408072
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERANCANGAN SISTEM ALAT UKUR FREKUENSI SOUND METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN
ANDROID
LAPORAN TUGAS AKHIR
DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI TUGAS AKHIR DAN MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA
MELIANA P HUTASOIT 172408072
PROGRAM STUDI D3 FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2020
PERNYATAAN ORISINALITAS
PERANCANGAN SISTEM ALAT UKUR FREKUENSI SOUND METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
TUGAS AKHIR
Saya menyatakan bahwa laporan proyek ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2020
Meliana P Hutasoit 172408072
RANCANG BANGUN ALAT UKUR FREKUENSI SOUND METER BERBASIS ARDUINO UNO
ABSTRAK
Penelitian rancang bangun alat ukur tingkat bunyi (sound level meter) dengan rangkaian pre amp mic berbasis Arduino dan Android telah dilakukan. Tujuan penelitian ini adalah membuat dan mengetahui karakterisasi alat ukur tingkat bunyi (sound level meter) dengan rangkaian pre amp mic berbasis Arduino dan Android. Penelitian ini dilakukan melalui dua tahapan yakni : pembuatan dan pengujian alat ukur. Pembuatan alat ukur terdiri dari pembuatan perangkat keras dan perangkat lunak. Komponen pada perangkat keras meliputi rangkaian pre amp mic, Arduino Uno R3, dan perangkat Android, sedangkan perangkat lunak meliputi program Arduino IDE dan Android. Pengujian alat ukur tingkat bunyi dilakukan dengan cara membandingkan nilai pada alat yang telah dibuat dengan alat ukur standar pada rentang intensitas bunyi dari 35 dB sampai dengan 80 dB.
Hasil pengujian menunjukan bahwa alat ukur yang telah dibuat memiliki karakteristik akurasi, dan jangkauan pengukuran dari 35 dB sampai dengan 80 dB.
Kata Kunci : android, arduino, bunyi, rangkaian pre amp mic
DESIGN AND BUILD SOUND METER FREQUENCY MEASURING DEVICES USING ARDUINO UNO
ABSTRACT
Research on design of sound level measuring instrument (sound level meter) with a mic pre amp circuit, based on arduino and android has been done. The purpose of this research was to create and knowthe characterization of sound level measuring instrument (sound level meter) with a mic pre amp circuit based on Arduino and Android. This research was conducted in two phases: making and testing of measuring instrument. Making the measuring instrument consists of hardware and software manufacturing. The hardware component includeda condenser mic pre amp circuit, arduino uno R3, and android devices, while the software included arduino IDE program and Android Studio. Testing of sound level measuring instrument was heldby comparing the value of the sound level instrument that has been created with standard measuring instrument at the range of sound intensity from 35 dB up to 80 dB. The testingresult showed the measuring instrument has accuracy , and measurement range from 35 dB up to 80 dB.
Keyword: android, arduino, sound,mic pre amp circuit
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, dengan limpahan berkat-Nya penyusunan laporan proyek ini dapat diselesaikan sesuai waktu yang telah ditetapkan.
Laporan tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : PERANCANGAN SISTEM ALAT UKUR FREKUENSI SOUND METER BERBASIS ARDUINO UNO DENGAN TAMPILAN ANDROID
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Laporan tugas akhir ini dari Doa, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Teristimewa penulis mengucapkan terimakasih sedalam-dalamnya kepada Ayahanda Edison Hutasoit dan Ibunda Rosma Lumban Gaol,Kakak tercinta Erni Hutasoit,Jusuf Hutasoit,serta adik-adik saya Hotma Hutasoit dan Totti Hutasoit yang begitu sabar memberi motivasi dan dukungan ke penulis dalam segala hal,mendoakan penulis,dan memberikan kepercayaan kepada penulis mampu menyelesaikan perkuliahan dengan baik.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng. Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
4. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si, selaku Sekretaris Program Studi D3 Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
5. Ibu Dr.Diana Alemin Barus,M.Sc selaku pembimbing saya, yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam menyelesaikan laporan proyek ini.
6. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D3 Fisika Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Kepada teman-teman dekat penulis Desima L.Gaol dan semua FIN 17 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu yang turut juga memberikan dukungan. Juga kepada Bg M.Iqbal yang turut membantu penulis.
8. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan proyek ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan proyek ini.
Semoga laporan akhir ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juni 2020 Penulis
Meliana P Hutasoit
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
PENGHARGAAN ... iv
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN ... 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 2
1.4 Tujuan Penelitian ... 2
1.5 Manfaat Penelitian ... 2
1.6 Metode Penelitian ... 3
1.7 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI ... 2.1 Sensor ... 5
2.2 Rangkaian Pre amp microphone... 6
2.2.1 Prinsip kerja ... 7
2.3 Arduino ... 7
2.3.1 Pengenalan Arduino Uno... 7
2.3.2 Sejarah Arduino Uno ... 8
2.3.3 Hardware Arduino ... 10
2.3.4 Sofware Arduino... 13
2.3.5 Melakukan Penginstalan Arduino ke Komputer ... 13
2.3.5 Melakukan Penginstalan Driver untuk Windows ... 17
2.4 Mikrokontroler ... 28
2.5 Bahasa C ... 20
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) ... 25
2.6.1 Cara Kerja LCD ... 36
2.7 Module Bluetooth HC-05 ... 29
2.8 Module Step down LM2596 ... 30
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TUGAS AKHIR ... 3.1 Metodologi Perancangan ... 30
3.1.1 Tahap persiapan ... 30
3.1.2 Tahap pembuatan Sistem ... 30
3.1.3 Tahap pengukuran,Analisis,dan Kesimpulan ... 30
3.2 Perancangan sistem ... 31
3.2.1 Diagram blok ... 31
3.2.2 Perancangan Rangkaian ... 32
3.2.2.1 Perancangan Rangkaian Arduino uno ... 32
3.2.2.3 Perancangan Rangkaian LCD ... 35
3.2.2.4 Perancangan rangkaian Bluetooth HC-05 ... 37
3.2.2.5 Penguat Non Inverting ... 39
3.2.2.6 Perancangan Sistem Keseluruhan ... 40
3.2.2.7 Flowchart ... 41
3.2.3 Perancangan Perangkat Lunak... 42
3.2.4 Perancangan Rangkaian dan Pengukuran Hasil Sistem .... 42
BAB 4 PEMBAHASAN DAN HASIL PENGUKURAN ... 4.1 Analisis Hasil Pengukuran ... 43
4.2 Perhitungan Ralat dan Kalibrasi ... 44
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 5.1 Kesimpulan ... 46
5.2 Saran ... 46 DAFTAR PUSTAKA ...
LAMPIRAN ...
DAFTAR TABEL
Halaman
2.1 Pin-pin LCD ... 20
2.3 Operasi Dasar LCD ... 23
2.4 Konfigurasi Pin LCD ... 23
3.1 Hasil Pengujian ... 42
4.1 Pengukuran Pembanding dengan Sound Meter Android ... 43
DAFTAR GAMBAR
Halaman
2.1 Hardware Arduino ... 9
2.2 IDE Arduino Versi 1.6.5 ... 10
2.3 Bagian Mikrokontroler ... 17
2.4 LCD 16×2 ... 20
2.5 Konfigurasi Pin LCD ... 22
2.6 Modul Bluetooth Hc-05 ... 29
2.7 Modul Step Down LM2596 ... 29
3.1 Diagram Blok ... 31
3.2 Rangkaian Arduino UNO ... 32
3.3 Rangkaian sistem mikrokontroler arduino uno ... 33
3.4 Rangkaian Pre AMP MIC ... 34
3.5 Skematik LCD ... 35
3.6 Rangkaian LCD ... 37
3.7 Skematik Module Bluetooth HC-05... 38
3.8 Gambar rangkaian module Bluetooth HC-05 ... 38
3.9 Penguat Inverting ... 40
3.10 Gambar Keseluruhan ... 40
3.11 Flowcart Sistem ... 41
3.12 Tampilan Jendela Arduino ... 42
4.1 Grafik Perbandingan ... 43
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Dunia elektronika sekarang ini mengalami perkembangan yang begitu pesat.
Berbagai komponen komponen berkembang dari segi efisiensi,fungsi,manfaat dan maupun fisik. Pemanfaatan dunia elektronika kiranya mampu menciptakan suatu alat yang mampu meringankan dan mengefisiensi waktu dalam suatu pekerjaan dan kesehatan pendengaran. Kebisingan merupakan problem lingkungan yang timbul akibat pertumbuhan pesat komunikasi, industrialisasi,transportasi, ruangan , alat musik dan populasi penduduk.Sekarang ini kebutuhan pekerjaan,masyarakat akan suatu alat ukur sangat begitu penting dalam setiap aspek pekerjaan dunia elektronika. Keberadaan alat ukur juga terasa sangat membantu pada suatu acara, konser musik, mesin mekanik, studio rekaman, dan pekerjaan elektronika bagian industry maupun mekanik dan kesehatan pendengaran. Alat ukur kebisingan mengukur tingkat kekuatan suatu suara yang dihasilkan dari suatu sumber bunyi . Telinga, tampaknya seperti sihir, mengubah energy suara yang masuk ke dalam osilasi gendang telinga, kemudian kegerakan tulang telinga bagian tengah,berdiri gelombang pada membran basilar dan akhirnya menjadi impuls saraf yang diteruskan ke otak. Berbagai tehnologi telah dibuat untuk mengukur frekuensi bunyi yang ada, salah satunya sound meter yang dapat kita instal di handphone kita.Sound level meter biasanya digunakan di lingkungan kerja seperti industry penerbangan dan sebagainya.Karena kebutuhan tersebut dibuatlah suatu penelitian dengan judul ―Rancang Bangun Alat Ukur Frekuensi Sound Meter Menggunakan Arduino Uno‖ yang dimana alat ini mengukur gelombang suara yang terukur yang bisa jadi tidak sama dengan intensitas gelombang suara sebernarnya. Sound meter ini alat untuk mengukur kebisingan, suara yang tidak dikehendaki atau yang dapat menyebabkan rasa sakit pada telinga. Sound meter ini akan dikalibrasikan dengan sound meter yang dapat di instal di hanphone untuk membandingkan gelombang suara yang diukur.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian latar belakang, maka permasalahan yang diteliti dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut :
1. Bagaimana mengaplikasikan sebagai perintah untuk menjalankan sound meter 2. Bagaimana mengaplikasikan rangakaian pre amp mic sebagai perintah untuk
mendeksi suara yang di berikan.
3. Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroller Arduino Nano sebagai pengontrol, penerima, dan pengolah data pada sistem elektronika pada alat sound meter.
4. Sensor Bluetooth hc-05 untuk menghubungkan ke android.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian yang dilakukan dibatasi pada ruang lingkup yang lebih rinci agar sesuai dengan topik penelitian. Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah:
1. Rangakaian Mikrokontroller yang di gunakan adalah mikrokontroller Arduino Nano.
2. Sistem berbasis mikrokontroller Arduino Nano yang bertugas mengatur seluruh kegiatan sistem yang dirakit.
3. Rangkaian pre amp mic berfungsi sebagai sensor perintah untuk menerima suara yang berikan.
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dalam penelitian ini adalah :
1. Memanfaatkan rangkaian pre amp mic sebagai sensor perintah untuk menjalankan alat sound meter.
2. Memanfaatkan mikrokontroller Arduino Nano sebagai pengontrol, penerima dan pengolah data pada alat sound meter.
1.5 Manfaat Penelitian
Perancangan sistem alat ukur frekuensi sound meter dengan menggunakan rangkaian pre amp mic berbasis arduino nano ini diharapkan dapat memberikan solusi untuk :
1. Melatih kemampuan mahasiswa untuk membuat suatu teknologi yang dapat diapilikasikan dalam kehidupan sehari-hari.
3
2. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu dan memudahkan pekerjaan manusia.
1.6 Metode Penelitian
Dalam menyelesaikan tugas akhir ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Studi Literatur dan Diskusi
Merupakan metode yang dilakukan oleh penulis dengan membaca buku, diskusi dengan dosen pembimbing, mengunjungi dan mempelajari website atau situs- situs yang berhubungan dengan pembuatan alat ukur frekuensi sound meter.
2. Perancangan Konsep
Metode perancangan desain dan bentuk alat ukur yang dilakukan penulis.
3. Perancangan dan Pembuatan Alat
Merupakan proses dalam membuat alat ukurnya.
4. Analisis dan Pengujian
Metode Analisis dan Pengujian dimaksudkan untuk mengetahui sejauh mana alat yang dibuat pada tugas akhir ini dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan 5. Penyusunan Laporan
Tahap akhir pada tugas akhir ini adalah penyusunan laporan dengan tahap-tahap diatas.
1.7 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah penulisan tugas akhir ini, penulis membuat suatu sistematika penulisan yang terdiri dari :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Bab ini akan membahas latar belakang tugas akhir, identifikasi masalah, batasan masalah, tujuan, metode penelitian, tinjauan pustaka, dan sistematika penulisan.
2. BAB II: LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan.
3. BAB III: PERANCANGAN ALAT
Bab ini membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain.
5. BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
Sebagai bab terakhir penulis akan menguraikan beberapa kesimpulan dari uraian bab-bab sebelumnya, dan penulis akan berusaha memberikan saran yang mungkin bermanfaat.
BAB 2
LANDASAN TEORI
Tinjauan pustaka sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu sistem. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka tinjauan pustaka merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya. Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan realisasi alat meliputi mikrokontroler dan sensor.
2.1. Sensor
Di dunia ini, kita dapat menjumpai banyak sensor di sekitar kita. Di kehidupan sehari-hari, banyak sekali kegiatan otomatisasi yang dapat kita temukan dan tentunya semua alat tersebut pasti dilengkapi sebuah perangkat yang kita sebut sebagai sensor.
Sensor adalah transduser yang berfungsi untuk mengolah variasi gerak, panas, cahaya atau sinar, magnetis, dan kimia menjadi tegangan serta arus listrik. Sensor sendiri adalah komponen penting pada berbagai peralatan. Sensor juga berfungsi sebagai alat untuk mendeteksi dan juga untuk mengetahui magnitude. Transduser sendiri memiliki arti mengubah, resapan dari bahasa latin traducere. Bentuk perubahan yang dimaksud adalah kemampuan merubah suatu energi kedalam bentuk energi lain. Energi yang diolah bertujuan untuk menunjang dari pada kinerja piranti yang menggunakan sensor itu sendiri. Sensor sendiri sering digunakan dalam proses pendeteksi untuk proses pengukuran. Sensor yang sering digunakan dalam berbagai rangkaian elektronik antara lain sensor cahaya atau sinar, sensor suhu, serta sensor tekanan. Dari pengertian sensor yang telah kami jabarkan diatas wajar jika alat tersebut menjadi alat yang banyak diminati oleh berbagai pabrikan elektronik. Salah satu pabrikan yang tengah gencar menggunakan sensor pada produk mereka adalah pabrikan handphone dengan model touch screen. Sensor tekanan pada berbagai handphone sekarang ini membutuhkan adanya dukungan dari sensor tekanan. Selain pada gadget dengan teknologi canggih tersebut, sensor tekanan juga biasa diaplikasikan kepada berbagai alat elektronik lain
seperti kalkulator serta remot. Adanya tekanan pada tombol-tombol pada kalkulator ataupun remot bekerja dengan mengubah daya tekan tersebut menjadi daya atau sinyal listrik. Sensor pada dasarnya dapat digolong sebagai Transduser Input karena dapat mengubah energi fisik seperti cahaya, tekanan, gerakan, suhu atau energi fisik lainnya.
Sensor-sensor yang digunakan pada perangkat elektronik pada dasarnya dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama yaitu :
1. Sensor Pasif dan Sensor Aktif
Sensor Pasif adalah jenis sensor yang dapat menghasilkan sinyal output tanpa memerlukan pasokan listrik dari eksternal. Contohnya Termokopel (Thermocouple) yang menghasilkan nilai tegangan sesuai dengan panas atau suhu yang diterimanya. Sensor Aktif adalah jenis sensor yang membutuhkan sumber daya eskternal untuk dapat beroperasi. Sifat fisik Sensor Aktif bervariasi sehubungan dengan efek eksternal yang diberikannya. Sensor Aktif ini disebut juga dengan Sensor Pembangkit Otomatis (Self Generating Sensors).
2. Sensor Analog dan Sensor Digital
Sensor Analog adalah sensor yang menghasilkan sinyal output yang kontinu atau berkelanjutan. Sinyal keluaran kontiniu yang dihasilkan oleh sensor analog ini sebanding dengan pengukuran. Berbagai parameter Analog ini diantaranya adalah suhu, tegangan, tekanan, pergerakan dan lain-lainnya. Sebuah sensor digital biasanya terdiri dari sensor, kabel dan pemancar. Sinyal yang diukur akan diwakili dalam format digital. Output digital dapat dalam bentuk Logika 1 atau logika 0 (ON atau OFF). Sinyal fisik yang diterimanya akan dikonversi menjadi sinyal digital di dalam sensor itu sendiri tanpa komponen eksternal.
2.2.Rangakaian Pre amp microphone
Rangkaian pre amp microphone merupakan rangkaian yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukan dari microphone yang biasanya akan diteruskan ke amplifier. Pada kesempatan kali, saya akan berbagi redesign rancangan sendiri
7
rangkaian pre amp mic dengan catudaya USB menggunakan software Eagle-Cad.
Sehingga bisa digunakan ke komputer bagi orang-orang (vlogger) yang menginginkan penggunakan microphone dengan LOW BUDGET. Dikarenakan mengingat sinyal keluaran yang dihasilkan oleh microphone sangatlah kecil, sehingga jika menggunakan amplifier saja untuk membesar sinyal tersebut tidaklah cukup dan belum mampu untuk menggetarkan loudspeaker. Oleh karena itu, sebelum sinyal dari keluaran microphone masuk ke amplifier, terlebih dahulu dibutuhkan pre amp mic untuk diperkuat sinyal tersebut. Dikatakan low budget dikarenakan bahan-bahan yang digunakan harganya relatif murah dan mudah ditemukan di toko-toko elektronika dekat rumah kalian.
2.2.1 Prinsip Kerja
Rangkaian pre amp microphone pada artikel ini menggunakan 2 buah transistor atau dua tingkat penguatan tipe NPN dan PNP. Jenis transistornya yang digunakan yaitu dalam kategori TUN (transistor Universal NPN) misalnya BC109, BC547, C829 dan lain sebagainya. Faktor penguatan rangkaian pre amp ini yaitu 150x yang dapat menangani sinyal mulai dari 50Hz hingga 100Khz dengan penyenyuaian pemutaran potensiometer pada rangkaian. Rangkaian ini dirancang untuk microphone atau mikropon jenis dinamis.
2.3.Arduino
2.3.1 Pengenalan Arduino
Arduino merupakan mikrokontroler yang memang dirancang untuk bisa digunakan dengan mudah oleh para seniman dan desainer. Dengan demikian, tanpa mengetahui bahasa pemograman, Arduino bisa digunakan untuk menghasilkan karya yang canggih. Hal ini seperti yang diungkapkan oleh Mike Schmidt. Menurut Massimo Banzi, salah satu pendiri atau pembuat Arduino, Arduino merupakan sebuah platform hardware open source yang mempunyai input/output (I/O) yang sederhana.
Menggunakan Arduino sangatlah membantu dalam membuat suatu prototyping ataupun untuk melakukan pembuatan proyek. Arduino memberikan I/O yang sudah lengkap dan bisa digunakan dengan mudah. Arduino dapat digabungkan dengan modul elektro yang
lain sehingga proses perakitan jauh lebih efisien. Arduino merupakan salah satu pengembang yang banyak digunakan. Keistimewaan Arduino adalah hardware yang Open Source. Hal ini sangatlah memberi keleluasaan bagi orang untuk bereksprimen secara bebas dan gratis. Arduino sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source pada board input ouput sederhana, yang dimaksud dengan platform komputasi fisik disini adalah sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi.
Menurut Artanto, kelebihan arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah:
1. IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh dan Linux.
2. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang sederhana sehingga mudah digunakan.
3. Pemrograman arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Fitur ini berguna karena banyak komputer yang sekarang ini tidak memiliki port serial.
Arduino adalah hardware dan software open source pembaca bisa mendownload software dan gambar rangkaian arduino tanpa harus membayar ke pembuat arduino.
Biaya hardware cukup murah, sehingga tidak terlalu menakutkan membuat kesalahan.
Proyek arduino ini dikembangkan dalam lingkungan pendidikan sehingga bagi pemula akan cepat dan mudah mempelajarinya. Memiliki begitu banyak pengguna dan komunitas di internet dapat membantu setiap kesulitan yang dihadapi.
2.3.2 Sejarah Arduino
Proyek Arduino dimulai pertama kali di Ovre, Italy pada tahun 2005. Tujuan proyek ini awalnya untuk membuat peralatan kontrol interaktif dan modul pembelajaran bagi siswa yang lebih murah dibandingkan dengan prototype yang lain. Pada tahun 2010 telah terjual dari 120 unit Arduino. Arduino yang berbasis open source melibatkan tim pengembang. Pendiri arduino itu Massimo Banzi dan David Cuartielles, awalnya mereka
9
memberi nama proyek itu dengan sebutan arduino dari ivrea tetapi seturut perkembangan zaman nama proyek itu diubah menjadi Arduino. Arduino dikembangkan dari thesis hernando Barragan di desain interaksi institute Ivrea. Arduino dapat menerima masukan dari berbagai macam sensor dan juga dapat mengontrol lampu, motor dan aktuator lainnya. Mikrokontroler pada board arduino di program dengan menggunkan bahasa pemrograman arduino (based on wiring) dan IDE arduino (based on processing). Proyek arduino dapat berjalan sendiri atau juga bisa berkomunikasi dengan software yang berjalan pada computer.
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat computer berbentuk suatu chip yang kecil. Berupa papan yang berisi I/O, seperti Gambar dibawah ini.
Gambar 2.1 Hardware Arduino Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi : a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui AC adapter secara otomatis.
2.3.4 Software Arduino
Software Arduino yang meliputi Integrated Depelopment Enviroment (IDE) untuk menulis program. Arduino memerlukan instlasi driver untuk menghubungkan dengan komputer. Pada IDE terdapat contoh program dan library untuk pengembangan program IDE software Arduino yang digunakan diberi nama Sketch dibawah ini.
Gambar 2.2 IDE Arduino Versi 1.6.5
11
IDE (Integrated Development Environment) Arduino merupakan aplikasi yang mencakup editor, compiler, dan uploader dapat menggunakan semua seri modul keluarga arduino, seperti Arduino Duemilanove, Uno, Bluetooth, Mega. Kecuali beberapa tipe board produksi arduino yang memakai mikrokontroler diluar seri AVR, seperti mikroprosesor ARM. Editor sketch pada IDE arduino juga mendukung fungsi penomoran baris, mendukung fungsi penomoran baris, syntax highlighthing, yaitu pengecekan sintaksis kode sketch. Arduino yang di pakai adalah arduino versi 1.6.5.
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino. IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan menggunakan java. IDE arduino terdiri dari :
1. Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit program dalam bahasa processing.
2. Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa processing.
3. Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di dalam papan arduino.
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu struktur, variabel dan fungsi :
Struktur Program Arduino : a. Kerangka Program.
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok. Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
b. Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
c. Blok void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
a. Sintaks Program.
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda kurung kurawal buka ―{― sebagai tanda awal program di blok itu dan kurung kurawal tutup ―}‖ sebagai tanda akhir program.
b. Variabel.
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.
Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi komunikasi. Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian penting untuk software bersifat open source. Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah. Berikut ini merupakan gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1. Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2. Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam papan Arduino.
3. Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan Arduino.
13
4. Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.3.5 Melakukan Penginstalan Arduino Ke Komputer
Untuk melakukan pemrogaman pada papan Arduino, disarankan untuk men- download IDE Arduino terlebih dahulu yang dapat diperoleh dari situs:
www.arduino.cc/en/Main/Software. Dan kemudian pilih versi yang tepat untuk sistem operasi komputer yang digunakan. Setelah melakukan download, lakukanlah proses uncompress dengan cara melakukan double-click pada file tersebut. Proses ini secara otomatis akan membuat suatu folder yang bernama arduino-[version], contohnya seperti arduino-0012. Setelah melakukan penginstalan IDE Arduino pada komputer, tahap selanjutnya adalah harus melakukan penginstalan untuk driver. Fungsi utama penginstalan driver ini adalah agar komputer dapat melakukan komunikasi dengan papan Arduino melalui USB port.
2.3.6 Melakukan Penginstalan Driver Untuk Windows
Koneksikan papan Arduino dengan komputer dan ketika Found New Hardware Wizard pada layar muncul, Windows secara otomatis akan mencoba menemukan terlebih dahulu driver tersebut pada halaman Windows Update. Windows XP akan meminta untuk memeriksa Windows Update, dan jika tidak ingin menggunakan Windows Update pilih menu ―No,not at this time‖ dan tekan tombol Next. Dan pada layar selanjutnya, pilih menu ―Install from a list or specific location‖ dan tekan tombol Next. Periksa layar berjudul ―Include this location in the search‖ dan tekan tombol Browse. Kemudian pilih folder dimana Arduino sudah terinstal dan pilih folder Drivers\FTDIUSB Drivers untuk menetukan lokasinya dan tekan tombol OK dan Next pada layar tesebut.
Windows Vista akan berusaha menemukan driver tersebut pada Windows Update, dan jika terjadi kegagalan dalam melakukan pencarian driver, maka lakukan pencarian secara manual pada folder Drivers\FTDIUSB Drivers. Proses pencarian driver secara manual memiliki dua prosedur yang harus dilewati, yang pertama komputer harus
menginstal driver low-level terlebih dahulu dan yang kedua adalah menginstal bagian kode yang membuat papan Arduino terlihat seperti suatu serial port untuk komputer.
Apabila driver telah terinstal, maka Arduino IDE dapat diaktifkan dan papan Arduino dapat digunakan pada komputer. Untuk tahap selanjutnya adalah harus selalu mengingat serial port komputer yang telah ditandai untuk papan Arduino. Kita ambil contoh kasus yang sederhana yaitu mengalami kegagalan pada saat melakukan percobaan
―mengedipkan LED‖. Mari cari tahu apa yang harus dilakukan. Sebelum menyalahkan percobaan yang dibuat, kita harus memastikan beberapa komponen sudah berada di dalam urutan yang benar. Sama halnya dengan seorang pilot suatu maskapai penerbangan yang menggunakan beberapa daftar pemeriksaan sebelum melakukan penerbangan, untuk memastikan bahwa pesawat dalam kondisi yang baik. Koneksikan papan Arduino ke USB port yang ada pada komputer dengan menggunakan kabel USB.
1. Pastikan komputer dalam kondisis menyala (mungkin kedengarannya konyol tapi hal ini pernah terjadi). Jika lampu PWR yang berwarna hijau pada papan Arduino menyala, berarti menandakan papan Arduino telah disuplai daya oleh komputer.
Jika LED terlihat sangat redup, berarti ada suatu kesalahan dengan daya yang disuplai: coba ganti kabel USB dan lakukan pemeriksaan antara USB port pada komputer dan konektor USB pada papan Arduino. Jika masih mengalami kegagalan, ganti USB port yang lainnya pada komputer tersebut atau gunakan komputer yang lain.
2. Jika Arduino yang digunakan merupakan produk baru, lampu LED yang berwarna kuning akan mulai berkedip dengan pola menyala sedikit gugup. Pengujian ini merupakan pengujian yang dilakukan di pabrik untuk menguji papan Arduino.
3. Jika menggunakan power supply eksternal dan menggunakan jenis Arduino yang lama seperti Extreme, NG, atau Diecimila, pastikan bahwa power supply tersambung dengan benar dan jumper yang ditandai dengan SV1 menghubungkan dua pin yang terdekat dengan konektor power supply eksternal.
Sekarang koneksikan papan Arduino dengan papan percobaan breadboard dengan memasang jumper dari 5 V. Kemudian untuk ground atau GND dikoneksikan ke rel positif dan negative yang berada pada papan percobaan breadboard. Jika LED PWR
15
yang berwarna hijau tidak menyala, segera lepaskan semua kabel. Hal tersebut menandakan bahwa terdapat kesalahan besar dan terjadi hubung singkat (short circuit) pada rangkaian. Pada saat terjadinya hubung singkat, papan Arduino menarik terlalu banyak arus dan daya akan terputus untuk melindungi komputer. Jika terjadi short circuit, maka kita harus memulainya kembali dari proses penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation). Setelah itu, yang harus dilakukan adalah memeriksa setiap sensor yang digunakan pada percobaan tersebut dan untuk memudahkan sebaiknya setiap pemeriksaan menggunakan satu sensor saja. Masalah dengan IDE, pada beberapa kasus terutama pada Windows, mungkin memiliki masalah yang berhubungan dengan penggunaan IDE Arduino. Jika terdapat kesalahan saat membuka Arduino, gunakan metode alternatif dengan cara membuka file run.bat.
Biasanya pemakai Windows juga sering mendapatkan masalah jika sistem operasi memberikan nomor COM10 atau yang benomor lebih untuk papan Arduino. Untuk mengatasi masalah ini, kita dapat menentukan nomor yang lebih rendah untuk Arduino dengan cara sebagai berikut:
1. Buka layar Device Manager pada Windows dengan membuka menu Start.
Lakukan klik kanan (right-click) pada layar komputer untuk Vista atau My Computer dan pilih menu Properties untuk XP. Kemudian pilih menu Device Manager.
2. Cari serial device di dalam daftar ―Ports (COM & LPT)‖. Dan pilih serial device bernomor COM9 atau bernomor lebih rendah yang tidak digunakan dengan cara pilih menu Properties (right-click). Kemudian pada tab Port Setting, pilih menu Advanced dan lakukan pengaturan nomor pada COM10 atau yang bernomor lebih besar.
3. Lakukan hal yang sama pada serial terminal USB yang digunakan untuk mengoperasikan Arduino.
Dalam membuat suatu eksperimen atau percobaan dengan Arduino, memungkinkan sekali terjadinya kegagalan dalam melakukan pengoperasiannya.
Sedangkan kita dituntut harus dapat memperbaiki kegagalan yang terjadi agar Arduino dapat beroperasi dengan benar. Troubleshooting dan debugging merupakan seni yang
sudah ada dari dulu. Dan agar didapatkan suatu hasil yang diinginkan oleh kita, maka kita harus memenuhi peraturan yang dimiliknya terlebih dahulu. Semakin sering kita menggunakan komponen elektronik dan Arduino dalam membuat suatu percobaan, maka kita akan semakin banyak belajar dan semakin banyak mendapatkan pengalaman.
Oleh karena itu, jangan putus asa dengan permasalahan yang akan muncul dalam melakukan suatu percobaan karena semuanya akan menjadi lebih mudah apabila sudah dihadapi.
Seperti semua percobaan Arduino yang telah dibuat, jika terdapat kesalahan baik yang berasal dari hardware maupun software maka disana kemungkinan akan ada lebih dari satu hal yang perlu dicari penyebab dari kesalahan tersebut. Ketika mencari suatu bug atau akar dari suatu masalah yang muncul seharusnya kita mengoperasikan Arduino meliputi tiga langkah berikut:
Pemahaman (understanding).
Mencoba untuk memahami sebanyak mungkin bagaimana cara kerja dari setiap bagian komponen yang digunakan dan bagaimana bagian dari komponen tersebut telah memberikan pengaruh terhadap percobaan yang dibuat.
Penyederhanaan dan pembagian (simplification and segmentation)
Orang Romawi kuno mengatakan devide et impera: divide and rule, atau dalam bahasa Indonesia berarti pembagi dan peraturan. Oleh karena itu, untuk membuat percobaan Arduino cobalah lakukan perincian (break down) terhadap percobaan ke dalam setiap komponennya dengan pemahaman yang kita miliki dan memperhitungkan dimana tanggung jawab dari setiap komponen tersebut.
Pemisahan dan kepastian (exclusion and certainty)
Ketika melakukan investigasi, melakukan pengujian secara terpisah pada setiap komponen sangat dibutuhkan untuk memastikan bahwa setiap komponen bekerja dengan benar. Dengan melakukan tahap ini akan membangun rasa keyakinan pada diri kita sendiri terhadap bagian percobaan mana yang bekerja dengan benar maupun yang tidak.
17
Debugging adalah istilah yang telah digunakan software komputer untuk menggambarkan suatu proses tidak bekerja dengan benar. Konon dikatakan bahwa istilah tersebut dipakai untuk pertama kalinya oleh Garce Hopper pada sekitar tahun 1940-an. Dimana pada waktu itu, komputer yang sebagian besarnya merupakan peralatan elektromekanis, ada yang berhenti beroperasi karena ada serangga yang terjebak di dalam sistem mekaniknya. Tetapi pada saat ini, bug bukan berbentuk fisik lagi, melainkan suatu virtual yang tidak dapat dilihat.
2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.3 Bagian Mikrokontroler
Pada Gambar 2.3 di atas tampak suatu mikrokontroler standar yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :
A. Central Processing Unit (CPU)
CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.
B. Read Only Memory (ROM)
ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpan dalm format biner (‗0‘ atau ‗1‘). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
C. Random Acces Memory (RAM)
Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.
D. Input / Output (I/O)
Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.
E. Komponen lainnya
Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontroler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.
2.5. Bahasa C
Bahasa C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi
19
mempunyai kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin. Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972. C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi program dalam bentuk blok. Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C yaitu berupa standar ANSI (American National Standar Institut) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler.jenis mesin.
Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun 1972.
C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi program dalam bentuk blok.
Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa program lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C yaitu berupa standar ANSI ( American National Standar Institut) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler.
Kelebihan Bahasa C:
- Bahasa C tersedia hampir di semua jenis computer.
- Kode bahasa C sifatnya adalah portable dan fleksibel untuk semua jenis computer.
- Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata-kata kunci. hanya terdapat 32 kata kunci.
- Proses executable program bahasa C lebih cepat - Dukungan pustaka yang banyak.
- C adalah bahasa yang terstruktur
- Bahasa C termasuk bahasa tingkat menengah
Penempatan ini hanya menegaskan bahwa c bukan bahasa pemrograman yang berorientasi pada mesin. yang merupakan ciri bahasa tingkat rendah. melainkan berorientasi pada obyek tetapi dapat dinterprestasikan oleh mesin dengan cepat. secepat bahasa mesin. inilah salah satu kelebihan c yaitu memiliki kemudahan dalam menyusun
programnya semudah bahasa tingkat tinggi namun dalam mengesekusi program secepat bahasa tingkat rendah.
Kekurangan Bahasa C:
- Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai.
- Bagi pemula pada umumnya akan kesulitan menggunakan pointer.
2.6. LCD (Liquid Crystal Display)
Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang dapat menampilkan tulisan. LCD ( Liquid Crystal Display ) merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan teknologi CRT, karena pada dasarnya CRT adalah tabung triode yang digunakan sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntugan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD. Salah satu jenisnya memiliki dua baris dengan setiap baris terdiri atas enam belas karakter. LCD seperti itu biasa disebut LCD 16x2.
Gambar 2.4 LCD 16x2
21
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daer ah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan. LCD memiliki 16 pin dengan fungsi pin masing- masing seperti yang terlihat pada table dibawah ini:
Tabel 2.1. Pin-pin LCD
No.Pin Nama Pin I/O Keterangan
1 VSS Power Catu daya, ground (0v)
2 VDD Power Catu daya positif
3 V0 Power Pengatur kontras, menurut datasheet, pin iniperlu dihubungkan dengan pin vss melalui resistor 5kΩ. namun, dalam praktik, resistor yang digunakan sekitar2,2kΩ 4 RS Input Register Select
RS = HIGH : untuk mengirim data
RS = LOW : untuk mengirim instruksi
5 R/W Input Read/Write control bus R/W = HIGH : mode untuk
membaca data di LCD
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa micro ampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang remang- remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Untuk lebih jelasnya berikut adalah tabel konfigurasi LCD 2x16 yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink, Cursor Sihft, dan Display Shift. Tabel 2.2 menunjukkan operasi dasar LCD .
23
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD RS RW Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter (DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data 1 1 Membaca Data
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
Pin No. Keterangan Konfigurasi Hubung 1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5VDC 3 VEE Ground
4 RS Kendali RS 5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable 7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1 9 D2 Bit 2 10 D3 Bit 3 11 D4 Bit 4 12 D5 Bit 5 13 D6 Bit 6 14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5VDC) 16 K Katoda (Ground)
Lapisan film yang berisi Kristal cair diletakkan di antara dua kempeng kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat tegangan dicatukan pada beberapa pasang elektroda, molekul-molekul Kristal cair akan menyusun diri agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai yang di aktifkan.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika, lain seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah pertolongan suatu kolom dan suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PWLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (IFT- AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan dari yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan warna tersebut selain untuk loader ketika mem-program, bisa juga difungsikan sebagai port komunikasi serial.
Arduino menyediakan 20 pin I/O, yang terdiri dari 6 pin input analog dan 14 pin digital input/output. Untuk 6 pin analog sendiri bisa juga difungsikan sebagai output digital jika diperlukan output digital tambahan selain 14 pin yang sudah tersedia. Untuk mengubah pin analog menjadi digital cukup mengubah konfigurasi pin pada program.
Dalam board kita bisa lihat pin digital diberi keterangan 0-13, jadi untuk menggunakan pin analog menjadi output digital, pin analog yang pada keterangan board 0-5 kita ubah menjadi pin 14-19. Dengan kata lain pin analog 0-5 berfungsi juga sebagi pin output digital 14-16.Sifat open source arduino juga banyak memberikan keuntungan tersendiri untuk kita dalam menggunakan board ini, karena dengan sifat open source komponen yang kita pakai tidak hanya tergantung pada satu merek, namun
25
memungkinkan kita bisa memakai semua komponen yang ada dipasaran. Bahasa pemrograman arduino merupakan bahasa C yang sudah disederhanakan syntax bahasa pemrogramannya sehingga mempermudah kita dalam mempelajari dan mendalami mikrokontroller.
2.6.1 Cara kerja LCD
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah ―0‖.Bus data terdiri dari 4bit atau 8 bit. Jika jalur data 4 bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.
Sebagaimana terlihat pada table deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dalam hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8bit dikirim ke LCD secara 4bit atau 8bit pada satu waktu Jika mode 4bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8bit (pertama dikirim 4bit MSB lalu 4bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur control EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD.
Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high ―1‖ dan kemudian menset dua jalur control lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke ―0‖ dan tunggu beberapa saat, dan set EN kembali ke high ―1‖. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low ―0‖, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau ―1‖, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf ―A‖ pada layar maka RS harus diset ke ―1‖.
Jalur control R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high ―1‖, maka program akan melakukan query data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status, lainnya merupakan instruksi penulisan, Jadi hamper setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu di set ke ―0‖. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur.
Mengirimkan data secara parallel baik 4bit atau 8bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Mode 8bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/0 (3pin untuk control, 8pin untuk data). Sedangkan mode 4bit minimal hanya membutuhkan 7bit (3pin untuk control, 4 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroler dan LCD. Jika bit ini diset (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
2.7 Module Bluetooth HC-05
Bluetooth adalah suatu peralatan media komunikasi yang dapat digunakan untuk menghubungkan sebuah perangkat komunikasi dengan perangkat komunikasi lainnya, bluetooth umumnya digunakan di handphone, komputer atau pc, tablet, dan lain-lain.
Fungsi bluetooth yaitu untuk mempermudah berbagi atau sharing file, audio, menggantikan penggunaan kabel dan lain-lain.
Saat ini sudah banyak sekali perangkat yang menggunakan bluetooth. Atau definisi bluetooth yang lainnya adalah sebuah teknologi komunikasi wireless atau tanpa kabel yang beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz (antara 2.402 GHz s/d 2.480 GHz) dengan menggunakan sebuah frequency hopping tranceiver yang mapu menyediakan layanan komunikasi data dan juga suara secara real-time antara host-host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan yang terbatas. Pada dasarnya teknologi bluetooth ini diciptakan bukan hanya untuk menggantikan atau menghilangkan penggunaan media kabel dalam melakukan pertukaran data atau informasi, tetapi juga mampu menawarkan fitur yang bagus atau baik untuk teknologi mobile wireless atau tanpa kabel, dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya rendah, interoperability yang sangat menjanjikan, mudah dalam pengoperasiannya dan juga mampu menyediakan berbagai macam layanan. Sistem bluetooth terdiri atas: sebuah radio transceiver, baseband link
27
Management dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface), flash dan voice codec.
Baseband link controller menghubungkan hardware atau perangkat keras radio ke baseband processing dan juga layer protokol fisik.
Link manager melakukan aktivitas protokol tingkat tinggi, yaitu seperti melakukan link setup, autentikasi dan juga konfigurasi.
Kelebihan:
Bisa menembus rintangan, misalnya seperti dinding, kotak, dan sebagainya.
Walaupun jarak transmisinya hanya 10 M.
Tidak memerlukan media kabel ataupun kawat.
Dapat mensingkronisasi data dari Handphone ke Komputer atau laptop.
Dapat dipakai sebagai perantara modem.
Praktis dan tidk ribet dalam penggunaanya.
Kekurangan:
Memakai frekuensi yang sama dengan gelombang WiFi.
Kalu terlalu banyak koneksi bluetooth didalam satu ruangan, akan sulit untuk menemukan penerima yang dituju.
Sering beredar virus-virus yang disebarkan melalui bluetooth, khususnya dari handphone.
Cukup banyak mekanisme keamanan yang harus diperhatikan untuk mencegah kegagalan pengiriman data atau penerimaan data maupun informasi.
Kecepatan dalam transfer data tidak tetap, tergantung dari perangkat yang dipakai untuk mengirim dan yang menerima data maupun informasi.
Vin : DC 5V
Arus : 30 mA (max)
Led indikator pairing
Support AT command (ganti nama, baudrate, set mode master/slave dll)
Bisa dihubungkan dengan semua jenis mikrokontroller melalui pin TX-RX
Default command baudrate 38400 bps
Default data transmission 9600 bps
Berat : 10 gr
HC-05 Adalah sebuah modul Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) yang mudah digunakan untuk komunikasi serial wireless (nirkabel) yang mengkonversi port serial ke Bluetooth. HC-05 menggunakan modulasi bluetooth V2.0 + EDR (Enchanced Data Rate) 3 Mbps dengan memanfaatkan gelombang radio berfrekuensi 2,4 GHz.
Modul ini dapat digunakan sebagai slave maupun master. HC-05 memiliki 2 mode konfigurasi, yaitu AT mode dan Communication mode. AT mode berfungsi untuk melakukan pengaturan konfigurasi dari HC-05. Sedangkan Communication mode berfungsi untuk melakukan komunikasi bluetooth dengan piranti lain. Dalam penggunaannya, HC-05 dapat beroperasi tanpa menggunakan driver khusus. Untuk berkomunikasi antar Bluetooth, minimal harus memenuhi dua kondisi berikut :
1. Komunikasi harus antara master dan slave.
2. Password harus benar (saat melakukan pairing).
Jarak sinyal dari HC-05 adalah 30 meter, dengan kondisi tanpa halangan.
Adapun spesifikasi dari HC-05 adalah : Hardware :
– Sensitivitas -80dBm (Typical)
– Daya transmit RF sampai dengan +4dBm.
– Operasi daya rendah 1,8V – 3,6V I/O.
– Kontrol PIO.
– Antarmuka UART dengan baudrate yang dapat diprogram.
– Dengan antena terintegrasi.
Software :
– Default baudrate 9600, Data bit : 8, Stop bit = 1, Parity : No Parity, Mendukung baudrate : 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400 dan 460800.
– Auto koneksi pada saat device dinyalakan (default).
– Auto reconnect pada menit ke 30 ketika hubungan putus karena range koneksi.
29
Gambar 2.6 Modul Bluetooth HC-05
2.8 Modul Step Down LM2596
Modul stepdown lm2596 adalah modul yang memiliki IC LM2596 sebagai komponen utamanya. IC LM2596 adalah sirkuit terpadu / integrated circuit yang berfungsi sebagai Step-Down DC converter dengan current rating 3A. Terdapat beberapa varian dari IC seri ini yang dapat dikelompokkan dalam dua kelompok yaituversi adjustable yang tegangan keluarannya dapat diatur, dan versi fixed voltage output yang tegangan keluarannya sudah tetap / fixed.
Gambar 2.7 Modul Step Down LM2596
BAB 3
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
3.1 Metodologi Perancangan 3.1.1 Tahap Persiapan
Pada sub bab ini penulis memaparkan persiapan analisis permasalahan yang diangkat dan dirancang menjadi sebuah alat yang disajikan di awal dengan diagram blok dan flowchart serta dipaparkan juga perancangna sistem yang akan dibangun,baik yang berupa perangkat keras ataupun lunak,dan cara pengujiannya.
3.1.2 Tahap Pembuatan Sistem
Pada tahap pembuatan sistem penulis memaparkan bagaimana perancangan pembuatan sistem, baik mulai dari perancangan rangkaian, hingga penyelesaikan perancangan alat secara keseluruhan, sehingga dapat melakukan pengujian nantinya.
3.1.3 Tahap Pengukuran, Analiisis, dan Kesimpulan
Analisis masalah adalah mengindentifikasi sebuah masalah, guna untuk memperoleh informasi agar dapat di pecahkan atau diselesaikan. Data-data yang diperoleh dari pengujian sensor kemudian dilakukan analisa baik dari sensor Bluetooth HC-05. Dilakukan analisa pada output-nya juga yaitu dari sensor ky037.
Data analisa yang diperoleh adalah data saat alat digunakan pada pengujian yang telah dibuat,dan melakukan perbandingan dengan alat standar.
31
3.2 Perancangan Sistem 3.2.1 Diagram Blok
Diagram merupakan pernyataan hubungan yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri, dan setiap komponen mempengaruhi komponen yang lainnya. Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk menjelaskan cara kerja dari suatu sistem. Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkaian dan merancang hardware yang akan dibuat secara umum. Adapun diagram blok dari system yang dirancang, seperti yang diperlihatkan pada gambar dibawah ini.
Gambar 3.1 Diagram Blok 1. Penjelasan Diagram Blok
Saat alat dinyalakan maka, sistem akan berjalan dan akan meminta inputan yaitu dari rangkaian pre amp mic. Kemudian rangkain pre amp mic akan menangkap suara yang ada disekitar selanjutnya penguat non- inverting akan menguatkan tegangan suara yang di tangkap oleh rangkaian pre amp mic dan akan di kirim ke arduino. Dimana arduino akan mengolah data, sebelum mengolah data arduino akan menerima daya dari adaptor (supplay
LCD Supply DC
(Adaptor)
Arduino Uno Rangkaian Pre
amp mic
HC-05 Android
Penguat non inverting
DC). Kemudian arduino akan mengirim ke LCD untuk ditampilkan. Module Hc-05 adalah sensor Bluetooth yang akan menghubungkan ke android,dimana tampilan di android akan sama dengan tampilan LCD.
3.2.2 Perancangan Rangkaian
3.2.2.1 Perancangan Rangkaian Arduino Uno
Gambar 3.2 Rangkaian Arduino UNO
Arduino UNO merupakan sebuah board mikrokontroler yang dikontrol penuh oleh ATmega328. Arduino UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Fungsi dari arduino Uno sebagai pengkonversi, pengolah dan pusat control data dari sensor yang diterima.
Spesifikasi Arduino Uno:
1. Mikrokontroler : ATmega 328P 2. Operating Voltage :5V
3. Input Voltage (recommended) : 7-12V 4. Input Voltage (limit) : 6-20V 5. Digital I/O Pins : 14 6. Analog Input Pins : 6 7. DC Current per I/O Pin : 20 Ma 8. DC Current for 3,3V Pin : 50 Ma
33
9. Flash Memory : 32 KB 10. SRAM : 2 KB 11. EEPROM : 1 KB 12. Clock Speed : 16 MHz 13. LED_BUILTIN : 13 14. Length : 68.6 mm 15. Width : 53,4 mm 16. Weight : 25 g
Cara kerja arduino adalah dengan menggunakan pin analog di papan arduino, pin yang defaultnya digunakan sebagai pin analog. Di pun ini bisa mendeteksi besaran tegangan analog dari 0 sampai 5V secara continue. Jadi input tegangan dengan nilai 1V, 1.1, 2, 2.7 dan seterusnya sampai 5V pun dapat dengan mudah dibaca melalui pin ini, biasanya sebuah papan arduino memiliki lebih dari satu pin analog. Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3 dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 3.3 Rangkaian sistem mikrokontroler Arduino Uno R3
Dari gambar 3.3, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega328. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Pin 12 terhubung ke Gnd dan pin 13 dihubungkan ke Vcc sebesar 5v dan dua buah kapasitor 30 pF. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini. Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bisa merespon.
3.2.2.2 Perancangan Rangkaian Pre amp Microphone
Gambar 3.4 Rangkaian Pre amp mic
Rangkaian pre amp microphone merupakan rangkaian yang digunakan untuk menguatkan sinyal masukan dari microphone. Oleh karena itu, sebelum sinyal dari keluaran microphone masuk ke amplifier, terlebih dahulu dibutuhkan pre amp mic untuk diperkuat sinyal tersebut. Setiap pre- amp yang dibuat selalu disesuaikan dengan keperluan masukan (input) dan keperluan keluarannya (output), karena itu setiap pre-amp mempunyai karakteristik tertentu yang mencakup impedansi masukan, impedansi keluaran, faktor penguatan, cacat keluaran
35
dan lain-lain. Biasanya sebuah pre-amp disetel mempunyai impedansi masukan yang tinggi dan impedansi keluaran yang rendah. Semakin tinggi impedansi masukannya, semakin peka inputnya. Semakin rendah impedansi keluarannya, semakin fleksibel ia terhadap impedansi input tahap selanjutnya. Secara umumnya fungsi dari preamp atau preamplifier adalah meng-ampli atau menguatkan sinyal dari low level ke line level. Jadi sinyal yang keluar dari transduser masuk ke rangkaian preamp, dalam rangkaian tersebut memproses sinyal elektronik yang masuk, diolah ke level-level tertentu yang kemudian di teruskan kedalam rangkaian induk.
3.2.2.3 Perancangan Rangkaian LCD (Liquid Cristal Display)
Gambar 3.5 Skematik LCD
LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi untuk menampilkan nilai pengukuran yang dibaca oleh sensor. LCD adalah komponen yang menampilkan tulisan. Keungulan dari LCD dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan, mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control, ukuran modul yang proporsional. Data yang digunakan relative sangat kecil. Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi membaca data.
Spesifikasi LCD 1. Tegangan Operasi : 5V 2. Tegangan Input : 7V-12V
