LANDASAN TEORI
Landasan teori 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 landasan teori merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya. Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan realisasi alat meliputi arduino mini, sensor MQ-135, LCD dan program.
2.1. Pencemaran Udara
Pencemaran lingkungan merupakan masalah yang sangat serius bagi seluruh penduduk didunia. Karena, banyak dampak yang akan diperoleh akibat tidak terpeliharanya lingkungan hidup. Pencemaran lingkungan dapat menyebabkan penurunan kualitas udara, penyakit akibat tercemarnya udara, perubahan iklim atau cuaca di lingkungan tertentu yang jika dibiarkan pada akhirnya dapat berujung dengan kematian massal.
dengan peruntukannya. (Undang-undang Pokok Pengelolaan Lingkungan Hidup No. 4 Tahun 1982).
Yang dikatakan sebagai polutan adalah suatu zat atau bahan yang kadarnya melebihi ambang batas serta berada pada waktu dan tempat yang tidak tepat, sehingga merupakan bahan pencemar lingkungan, misalnya: bahan kimia, debu, panas dan suara. Polutan tersebut dapat menyebabkan lingkungan menjadi tidak dapat berfungsi sebagaimana mestinya dan akhirnya malah merugikan manusia dan makhluk hidup lainnya.
Berdasarkan lingkungan yang terkena polutan (tempat terjadinya), pencemaran lingkungan dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu:
Pencemaran air Pencemaran tanah Pencemaran udara
Pencemaran Udara adalah peristiwa masuknya, atau tercampurnya, polutan (unsur-unsur berbahaya) ke dalam lapisan udara (atmosfer) yang dapat mengakibatkan menurunnya kualitas udara (lingkungan).
Pencemaran udara diartikan sebagai adanya bahan-bahan atau zat-zat asing di dalam udara yang menyebabkan perubahan susunan (komposisi) udara dari keadaan normalnya (Wisnu, Dampak pencemaran lingkungan : 27)
Jadi, Pencemaran udara adalah masuknya, atau tercampurnya unsur-unsur berbahaya ke dalam atmosfir yang dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan lingkungan, gangguan pada kesehatan manusia secara umum serta menurunkan kualitas lingkungan.
Umumnya, polutan yang mencemari udara berupa gas dan asap. Gas dan asap tersebut berasal dari hasil proses pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna, yang dihasilkan oleh mesin-mesin pabrik, pembangkit listrik dan kendaraan bermotor. Selain itu, gas dan asap tersebut merupakan hasil oksidasi dari berbagai unsur penyusun bahan bakar, yaitu: CO2 (karbondioksida), CO (karbonmonoksida), SOx (belerang oksida) dan NOx (nitrogen oksida).
Pencemaran udara disebabkan oleh beberapa faktor, antara lain:
a. Faktor alam (internal), yang bersumber dari aktivitas alam, contoh : abu yang dikeluarkan akibat letusan gunung berapi
gas-gas vulkanik
debu yang beterbangan di udara akibat tiupan angin
bau yang tidak enak akibat proses pembusukan sampah organik
bahan-bahan buangan dari kegiatan pabrik industri yang memakai zat kimia
organik dan anorganik
pemakaian zat-zat kimia yang disemprotkan ke udara pembakaran sampah rumah tangga
pembakaran hutan
Banyak faktor yang dapat menyebabkan pencemaran udara, diantaranya pencemaran yang ditimbulkan oleh sumber-sumber alami maupun kegiatan manusia atau kombinasi keduanya. Pencemaran udara dapat mengakibatkan dampak pencemaran udara bersifat langsung dan lokal, regional, maupun global atau tidak langsung dalam kurun waktu lama.
Pencemar udara dibedakan menjadi pencemar primer dan pencemar sekunder : 1. Polutan primer
Polutan primer adalah substansi pencemar yang ditimbulkan langsung dari sumber pencemaran udara atau polutan yang dikeluarkan langsung dari sumber tertentu, dan dapat berupa:
a. Polutan Gas terdiri dari:
Senyawa karbon, yaitu hidrokarbon, hidrokarbon teroksigenasi, dan karbon
oksida (CO atau CO2) karena ia merupakan hasil dari pembakaran Senyawa sulfur, yaitu oksida.
Senyawa halogen, yaitu flour, klorin, hydrogen klorida, hidrokarbon
b. Partikel
Partikel yang di atmosfer mempunyai karakteristik yang spesifik, dapat berupa zat padat maupun suspensi aerosol cair sulfur di atmosfer. Bahan partikel tersebut dapat berasal dari proses kondensasi, proses (misalnya proses penyemprot/ spraying) maupun proses erosi bahan tertentu.
2. Polutan Sekunder
Polutan sekunder adalah substansi pencemar yang terbentuk dari reaksi pencemar-pencemar primer di atmosfer ekunder biasanya terjadi karena reaksi dari dua atau lebih bahan kimia di udara, misalnya reaksi foto kimia. Sebagai contoh adalah disosiasi NO2 yang menghasilkan NO dan O radikal. Proses kecepatan dan arah reaksinya dipengaruhi oleh berbagai faktor, antara lain:
Konsentrasi relatif dari bahan reaktan Derajat fotoaktivasi
Kondisi iklim
Topografi lokal dan adanya embun.
Ada beberapa polutan yang dapat menyebabkan pencemaran udara, antara lain: Karbon monoksida (CO)
Nitrogen dioksida (NO2)
Gas yang paling beracun. Dihasilkan dari pembakaran batu bara di pabrik, pembangkit energi listrik dan knalpot kendaraan bermotor.
Sulfur dioksida (SO2)
Gas yang berbau tajam, tidak berwarna dan tidak bersifat korosi. Dihasilkan dari pembakaran bahan bakar yang mengandung sulfur terutama batubara. Batubara ini biasanya digunakan sebagai bahan bakar pabrik dan pembangkit tenaga listrik.
Partikulat (asap atau jelaga)
Polutan udara yang paling jelas terlihat dan paling berbahaya. Dihasilkan dari cerobong pabrik berupa asap hitam tebal. Macam-macam partikel, yaitu :
1. Aerosol : partikel yang terhambur dan melayang di udara
2. Fog (kabut) : aerosol yang berupa butiran-butiran air dan berada di udara
3. Smoke (asap) : aerosol yang berupa campuran antara butir padat dan cair dan melayang berhamburan di udara
4. Dust (debu) : aerosol yang berupa butiran padat dan melayang-layang
di udara
Hidrokarbon (HC)
Uap bensin yang tidak terbakar. Dihasilkan dari pembakaran bahan
Gas yang dapat menyebabkan menipisnya lapisan ozon yang ada di
atmosfer bumi. Dihasilkan dari berbagai alat rumah tangga seperti kulkas, AC, alat pemadam kebakaran, pelarut, pestisida, alat penyemprot (aerosol) pada parfum dan hair spray.
Timbal (Pb)
Logam berat yang digunakan manusia untuk meningkatkan
pembakaran pada kendaraan bermotor. Hasil pembakaran tersebut menghasilkan timbal oksida yang berbentuk debu atau partikulat yang dapat terhirup oleh manusia.
Karbon Dioksida (CO2)
Gas yang dihasilkan dari pembakaran sempurna bahan bakar
kendaraan bermotor dan pabrik serta gas hasil kebakaran hutan.
2.1.1. ISPU (Indeks Standar Pencemaran Udara)
yang secara umum dapat merugikan kesehatan yang serius pada populasi
(misalnya iritasi mata, batuk dahak dll).
2.1.2. Protokol TCP/IP
TCP/IP terdiri atas empat lapis kumpulan protokol yang bertingkat. Keempat lapisan tersebut adalah sebagai berikut.
1. Network Interface Layer
Lapisan ini sering disebut juga link layer paling bawah yang bertanggung jawab mengirim dan menerima data ke dan dari media fisik. Media fisiknya dapat berupa kabel, serat optik, dll
2. Internet Layer
Protokol yang berada pada lapisan ini bertanggung jawab dalam pengiriman paket ke alamat yang tepat.
3. Transport Layer
4. Application Layer
Pada lapisan ini pengguna memakai semua aplikasi yang disediakan oleh layanan TCP/IP. Program aplikasi akan memilih jenis protokol tranportasi yang diperlukan.
2.2. Sensor MQ-135
MQ-135 Air Quality Sensor adalah sensor yang memonitor kualitas udara untuk mendeteksi gas amonia (NH3), natrium-(di)oksida (NOx), alkohol / ethanol (C2H5OH), benzena (C6H6), karbondioksida (CO2), gas belerang / sulfur-hidroksida (H2S) dan asap / gas-gas lainnya di udara. Sensor ini melaporkan hasil deteksi kualitas udara berupa perubahan nilai resistensi analog di pin keluarannya.
Pin keluaran ini bisa disambungkan dengan pin ADC (analog-to-digital converter) di mikrokontroler / pin analog input Arduino denganmenambahkan
satu buah resistor saja (berfungsi sebagai pembagi tegangan / voltage divider).
Tabel 2.2 Spesifikasi Sensor MQ-135
1. Sumber catu daya menggunakan tegangan 5 Volt.
2. Menggunakan ADC dengan resolusi 10 bit.
3. Tersedia 1 jalur output kendali ON/OFF.
4. Pin Input/Output kompatibel dengan level tegangan TTL dan
CMOS.
5. Dilengkapi dengan antarmuka UART TTL dan I2C.
6. Signal instruksi indikator output;
7. Output Ganda sinyal (output analog, dan output tingkat TTL);
8. TTL output sinyal yang valid rendah; (output sinyal cahaya rendah, yang dapat diakses mikrokontroler IO port)
9. Analog Output dengan meningkatnya konsentrasi, semakin
tinggi konsentrasi,semakin tinggi tegangan; 10. Memiliki umur panjang dan stabilitas handal;
2.2.1 Konektor dan Pengaturan Jumper
Tabel 2.3 Konektor dan Pengaturan Jumper
Pin Nama Fungsi
1 GND Titik referensi untuk catu daya input
2 VCC Terhubung ke catu daya (5V)
3 RX TTL Input serial level TTL ke modul sensor
4 TX Output serial level TTL ke modul sensor
5 SDA I2C-bus data input/output
6 SCL I2C-bus clock input
2.2.2 Prinsip Kerja Sensor MQ-135
Pada modul sensor MQ-135 terdapat 2 buah LED indikator yaitu LED indikator merah dan LED indikator hijau. Pada saat power-up, LED merah akan berkedip sesuai dengan alamat I2C modul. Jika alamat I2C adalah 0xE0 maka LED indikator akan berkedip 1 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE2 maka LED indikator akan berkedip 2 kali. Jika alamat I2C adalah 0xE4 maka LED indikator akan berkedip 3 kali dan demikian seterusnya sampai alamat I2C 0xEE maka LED indikator akan berkedip 8 kali.
diperlukan untuk mencapai kondisi stabil berbeda-beda untuk tiap sensor yang digunakan tergantung pada kecepatan respon sensor dan kondisi heater pada sensor. Jika kondisi sensor stabil sudah tercapai, maka LED hijau akan menyala tanpa berkedip. Pada kondisi operasi normal (setelah kondisi power-up), LED merah akan menyala atau padam sesuai dengan hasil pembacaan sensor stabil, LED hijau akan tetap menyala dan hanya berkedip pelan (tiap 1 detik) jika ada perubahan konsentrasi gas.
Modul sensor juga memiliki 1 pin output open collector yang status logikanya akan berubah-ubah, sesuai dengan hasil pembacaan sensor gas dan batas atas serta batas bawah yang telah ditentukan. Pin output ini dapat dihubungkan dengan aktuator (exhaust atau alarm) sehingga modul ini dapat berfungsi sebagai pemonitor konsentrasi gas secara mandiri. Modul ini akan membaca nilai yang telah diatur dan kemudian mengubah status logika pin output kendali ON/OFF sesuai dengan mode operasi yang digunakan.
Ada 2 mode operasi yang dapat tersedia, yaitu mode operasi Hysterisis:
1. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih kecil dari pada batas bawah, maka pin output akan Off (Transistor Open Collector berada pada keadaan Cut-off dan
LED indikator merah tidak menyala).
2. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih besar dari pada batas atas, maka pin output akan On (Transistor Open Collector berada pada keadaan Saturasi dan
3. Jika nilai sensor hasil konversi ADC sama dengan atau berada di antara batas atas dan batas bawah, maka logika pin output tidak berubah (jika sebelumnya Off, maka akan tetap Off atau jika sebelumnya On akan tetap On).
Pada mode operasi Window:
1. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih kecil dari pada batas bawah, maka pin output akan On (Transistor Open Collector berada pada keadaan Saturasi dan
LED indikator merah menyala).
2. Jika nilai sensor hasil konversi ADC lebih besar dari pada batas atas, maka pin output akan On (Transistor Open Collector berada pada keadaan Saturasi dan
LED indikator merah menyala).
3. Jika nilai sensor hasil konversi ADC sama dengan atau berada pada batas atas dan batas bawah, maka logika pin output akan Off (Transistor Open Collector berada pada keadaan Cut-off dan LED indikator merah tidak menyala).
Jika sumber nilai batas yang dipilih adalah menggunakan variabel resistor pada modul sensor, maka mode operasi yang bisa berlaku hanya mode operasi Hysterisis. Nilai variabel resistor akan digunakan sebagai nilai batas atas.
2.3. Arduino
Arduino adalah pengendali mikro single-board yang bersifat open-source,
diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk memudahkan penggunaan
elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya memiliki prosesor Atmel AVR
dan softwarenya memiliki bahasa pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat
populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan
elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Tapi tidak hanya pemula, para
hobbyist atau profesional pun ikut senang mengembangkan aplikasi elektronik
menggunakan Arduino. Bahasa yang dipakai dalam Arduino bukan assembler
yang relatif sulit, tetapi bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan
pustaka-pustaka (libraries) Arduino. Arduino juga menyederhanakan proses bekerja
dengan mikrokontroler, sekaligus menawarkan berbagai macam kelebihan antara
lain:
Murah – Papan (perangkat keras) Arduino biasanya dijual relatif murah
(antara 125ribu hingga 400ribuan rupiah saja) dibandingkan dengan platform
mikrokontroler pro lainnya. Jika ingin lebih murah lagi, tentu bisa dibuat
sendiri dan itu sangat mungkin sekali karena semua sumber daya untuk
membuat sendiri Arduino tersedia lengkap di website Arduino bahkan di
website-website komunitas Arduino lainnya. Tidak hanya cocok untuk
Windows, namun juga cocok bekerja di Linux.
fleksibel bagi mereka yang sudah tingkat lanjut. Untuk guru/dosen, Arduino
berbasis pada lingkungan pemrograman Processing, sehingga jika mahasiswa
atau murid-murid terbiasa menggunakan Processing tentu saja akan mudah
menggunakan Arduino.
Perangkat lunaknya Open Source – Perangkat lunak Arduino IDE
dipublikasikan sebagai Open Source, tersedia bagi para pemrogram
berpengalaman untuk pengembangan lebih lanjut. Bahasanya bisa
dikembangkan lebih lanjut melalui pustaka-pustaka C++ yang berbasis pada
Bahasa C untuk AVR.
Perangkat kerasnya Open Source – Perangkat keras Arduino berbasis
mikrokontroler ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA328 dan
ATMEGA1280 (yang terbaru ATMEGA2560). Dengan demikian siapa saja
bisa membuatnya (dan kemudian bisa menjualnya) perangkat keras Arduino
ini, apalagi bootloader tersedia langsung dari perangkat lunak Arduino
IDE-nya. Bisa juga menggunakan breadoard untuk membuat perangkat Arduino
beserta periferal-periferal lain yang dibutuhkan.
2.3.1. Sejarah Arduino
lingkungan dan merespon balik. Physical computing adalah sebuah konsep untuk memahami hubungan yang manusiawi antara lingkungan yang sifat alaminya adalah analog dengan dunia digital. Pada prakteknya konsep ini diaplikasikan dalam desaindesain alat atau projek-projek yang menggunakan sensor dan microcontroller untuk menerjemahkan input analog ke dalam sistem software
untuk mengontrol gerakan alat-alat elektro-mekanik seperti lampu, motor dan sebagainya.
adalah sebuah sistem yang fleksibel 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.
Pada masa lalu (dan masih terjadi hingga hari ini) bekerja dengan hardware berarti membuat rangkaian menggunakan berbagai komponen elektronik
seperti resistor, kapasitor, transistor dan sebagainya. Setiap komponen disambungkan secara fisik dengan kabel atau jalur tembaga yang disebut dengan istilah “hard wired” sehingga untuk merubah rangkaian maka sambungan-sambungan itu harus diputuskan dan disambung kembali. Dengan hadirnya teknologi digital dan microprocessor fungsi yang sebelumnya dilakukan dengan hired wired digantikan dengan program-program software. Ini adalah sebuah
revolusi di dalam proses prototyping. Software lebih mudah diubah dibandingkan hardware, dengan beberapa penekanan tombol kita dapat merubah logika alat
secara radikal dan mencoba versi ke-dua, ke-tiga dan seterusnya dengan cepat tanpa harus mengubah pengkabelan dari rangkaian.
Saat ini ada beberapa alat pengembangan prototype berbasis microcontroller yang cukup populer, misalnya:
Arduino http://www.arduino.cc
I-CubeX http://www.infusionsystems.com
Arieh Robotics Project Junior http://www.arobotineveryhome.com
Dwengo http://www.dwengo.org
GP3 http://www.awce.com/gp3.htm
Di antara sekian banyak alat pengembangan prototype, Arduino adalah salah satunya yang paling banyak digunakan. 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 sebuah 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, compile menjadi kode biner dan meng-upload ke dalam memory microcontroller.
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. Salah satu yang membuat Arduino memikat hati banyak orang adalah karena sifatnya yang open source, baik untuk hardware maupun software-nya. Diagram rangkaian elektronik Arduino digratiskan kepada semua orang.
kasih kepada tim Arduino yang sangat dermawan membagi-bagikan kemewahan hasil kerja keras mereka kepada semua orang. Saya pribadi betul-betul kagum dengan desain hardware, bahasa pemrograman dan IDE Arduino yang berkualitas tinggi dan sangat berkelas. Arduino dikembangkan oleh sebuah tim yang beranggotakan orang-orang dari berbagai belahan dunia. Anggota inti dari tim ini adalah:
Massimo Banzi Milano, Italy David Cuartielles Malmoe, Sweden Tom Igoe New York, US
Gianluca Martino Torino, Italy David A. Mellis Boston, MA, USA
Profil mengenai anggota tim tersebut dan kontribusinya bisa diakses pada situs web http://www.arduino.cc/playground/Main/People.
2.3.2. Arduino Mini
Arduino Pro Mini adalah board mikrokontroler dengan Atmega 328. Memiliki 14 digital pin input / output (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, resonator on-board, tombol reset, dan lubang untuk
pemasangan pin header. Header enam pin dapat dihubungkan ke kabel FTDI atau Sparkfun board breakout untuk memberikan daya USB dan komunikasi untuk
Arduino Pro Mini dimaksudkan untuk instalasi semi permanen di suatu objek. Dengan Pro Mini memungkinkan penggunaan berbagai jenis konektor atau solder langsung kabel. Pin tata letak kompatibel dengan Arduino Mini. Ada dua
versi Pro Mini. Satu berjalan pada 3.3V dan 8 MHz, yang lainnya di 5V dan 16 MHz. Arduino Pro Mini dirancang dan diproduksi oleh SparkFun Electronics.
Gambar 2.2 Arduino Mini
Tabel 2.4 Spesifikasi Arduino Mini :
Microcontroller ATmega328
Operating Voltage 3.3V or 5V (depending on model)
Input Voltage 3.35 -12 V (3.3V model) or 5 – 12 V (5V model)
Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)
Analog Input Pins 6
DC Current per
I/O Pin
SRAM 2 kB
EEPROM 1 kB
Clock Speed 8 MHz (3.3V model) or 16 MHz (5V model)
Arduino Pro Mini dapat didukung dengan kabel FTDI atau board breakout terhubung ke nya enam pin header, atau dengan tegangan 3.3V atau 5V (tergantung pada model) pada pin Vcc. Ada tegangan regulator di papan sehingga dapat menerima tegangan sampai 12VDC. Jika Anda memasuk listrik diatur ke board, pastikan untuk terhubung ke “RAW” pin pada tidak VCC. 1. Memory
ATmega328 memiliki 32 kB flash memori untuk menyimpan kode (yang 0.5kB digunakan untuk bootloader). Memiliki 2 kB SRAM dan 1kBs EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan library EEPROM).
2. Input dan Output
Masing-masing dari 14 pin digital pada Pro Mini dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan pin Mode (), digitalWrite (), dan digital Read () fungsi. Mereka beroperasi di 3,3 atau 5 volt (tergantung pada model). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-up internal yang (terputus secara default) dari 20-50 kOhms. Selain itu,
beberapa pin memiliki fungsi khusus.
menyediakan UART TTL komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana yang akan dikirim ke dan dari papan Arduino melalui koneksi USB.
Sebuah perpustakaan Software Serial memungkinkan untuk komunikasi serial pada salah digital pin Pro Mini.
The ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan komunikasi SPI. Perangkat
lunak Arduino termasuk perpustakaan kawat untuk menyederhanakan penggunaan bus I2C; melihat referensi untuk rincian. Untuk menggunakan komunikasi SPI, silakan lihat datasheet ATmega328.
4. Pemrograman
Arduino Pro Mini dapat diprogram dengan software Arduino. ATmega328 pada Arduino Pro Mini sudah preburned dengan bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru untuk itu tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol asli STK500.
5. Reset Otomatis (Software)
hanya menekan tombol upload di software Arduino. Ini berarti dapat mempersingkat waktu.
2.3.3 Hardware Arduino
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Pada Gambar 2.2. dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa bagian komponen didalamnya.
Gambar 2.3 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)
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 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 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 (Artanto, 2012:27):
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.Blok Void setup ()
Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset.Merupakan bagian persiapan atau instalasi program.
Blok void loop()
Berisi kode program yang akan dijalankan terus menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
b. Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda
kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan
Variabel
Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan menggunakan sebuah varibel.Fungsi 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.
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
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.
2.4 LCD (Liquid Crystal Display)
2.4.1 TOPWAY LM162A
LCD TOPWAY LM162A merupakan modul LCD dengan tampilan 16x2
dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan desain mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
Gambar 2.4 LCD TOPWAY LM162A
Dari gambar diatas dapat dijelaskan fungsi dari setiap kaki pada LCD, sebagai berikut :
1. Kaki 1 (GND)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan 0 Volt (ground) 2. Kaki 2 (VCC)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber daya dari mikrokontroler.
3. Kaki 3 (VEE)
4. Kaki 4 (RS)
Register select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
5. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukan bahwa modul LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul LCD, Kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.
6. Kaki 6 (E)
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini
diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data. 7. Kaki 7-14 (D0-D7)
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.
8. Kaki 15 (Anoda)
Kaki ini berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 Volt
9. Kaki 16 (Katoda)
2.4.2 Cara Kerja LCD (Liquid Crystal Display)
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari
4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai DB7. Sebagaimana terlihat pada tabel diskripsi, interface LCD merupakan sebuah paralel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8-bit pada satu waktu.
Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroler mengirimkan data ke LCD. Untuk mengrim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “I” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Satu jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa
saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “I”. Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau intruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor, dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “I”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal untuk menampilkan huruf “A”
pada layar maka RS harus diset ke “I”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan intruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang
menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur
(tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6, dan DB7. Mengirim data secara paralel baik data 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang sangat penting.
