MODUL 1 PRAKTIKUM MIKROPROSESOR DAN MIKROKONTROLER

Modul 1 General Input & Output

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

    1. Pendahuluan
    2. Tujuan
    3. Alat dan Bahan
    4. Dasar Teori
    5. Percobaan

Percobaan ...

1. Tugas Pendahuluan 1
2. Tugas Pendahuluan 2
3. Laporan Akhir 1
4. Laporan Akhir 2

*Klik teks untuk menuju

1. Tujuan [Kembali]

1. Asistensi dilakukan 3x dengan lama pertemuan 20 menit (Rabu, Kamis, Jumat)
2.  Praktikum dilakukan 1x dengan lama pertemuan 90 menit (Selasa)
3. Laporan akhir (format sesuai dengan isi blog) dikumpulkan pada hari Kamis

2. Tujuan [Kembali]

1. Merangkai dan menguji aplikasi output pada mikrokontroller Arduino
2. Merangkai dan menguji input pada mikrokontroller Arduino
3. Merangkai dan menguji I/O pada mikrokontroller Arduino 

3. Alat dan Bahan [Kembali]

    A. Alat

        a. Instrument

Multimeter

        b. Probes

Logic Probe

        c. Generators

Power Supply

    B. Bahan

Resistor

        a. Komponen Input

Keypad

Dip Switch

Push Button

Sensor Infrared

Sensor LDR

        b. Komponen Output

LED

LCD

Seven Segment

Dot Matriks

        c. Komponen Lainnya

Mikrokontroler

4. Dasar Teori [Kembali]

A. Resistor

Resistor merupakan komponen penting dan sering dijumpai dalam sirkuit Elektronik. Boleh dikatakan hampir setiap sirkuit Elektronik pasti ada Resistor. Tetapi banyak diantara kita yang bekerja di perusahaan perakitan Elektronik maupun yang menggunakan peralatan Elektronik tersebut tidak mengetahui cara membaca kode warna ataupun kode angka yang ada ditubuh Resistor itu sendiri.

Seperti yang dikatakan sebelumnya, nilai Resistor yang berbentuk Axial adalah diwakili oleh Warna-warna yang terdapat di tubuh (body) Resistor itu sendiri dalam bentuk Gelang. Umumnya terdapat 4 Gelang di tubuh Resistor, tetapi ada juga yang 5 Gelang.

Gelang warna Emas dan Perak biasanya terletak agak jauh dari gelang warna lainnya sebagai tanda gelang terakhir. Gelang Terakhirnya ini juga merupakan nilai toleransi pada nilai Resistor yang bersangkutan.

Tabel dibawah ini adalah warna-warna yang terdapat di Tubuh Resistor :

Tabel Kode Warna Resistor

Perhitungan untuk Resistor dengan 4 Gelang warna :

Cara menghitung nilai resistor 4 gelang

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-3 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 4 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 10 * 105 = 1.000.000 Ohm atau 1 MOhm dengan toleransi 10%.

Perhitungan untuk Resistor dengan 5 Gelang warna :

Cara Menghitung Nilai Resistor 5 Gelang Warna

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-1 (pertama)

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-2

Masukkan angka langsung dari kode warna Gelang ke-3

Masukkan Jumlah nol dari kode warna Gelang ke-4 atau pangkatkan angka tersebut dengan 10 (10n)

Merupakan Toleransi dari nilai Resistor tersebut

Contoh :

Gelang ke 1 : Coklat = 1

Gelang ke 2 : Hitam = 0

Gelang ke 3 : Hijau = 5

Gelang ke 4 : Hijau = 5 nol dibelakang angka gelang ke-2; atau kalikan 105

Gelang ke 5 : Perak = Toleransi 10%

Maka nilai Resistor tersebut adalah 105 * 105 = 10.500.000 Ohm atau 10,5 MOhm dengan toleransi 10%.

Contoh-contoh perhitungan lainnya :

Merah, Merah, Merah, Emas → 22 * 10² = 2.200 Ohm atau 2,2 Kilo Ohm dengan 5% toleransi

Kuning, Ungu, Orange, Perak → 47 * 10³ = 47.000 Ohm atau 47 Kilo Ohm dengan 10% toleransi

Cara menghitung Toleransi :

2.200 Ohm dengan Toleransi 5% =

2200 – 5% = 2.090

2200 + 5% = 2.310

ini artinya nilai Resistor tersebut akan berkisar antara 2.090 Ohm ~ 2.310 Ohm

B. Komponen Input

-Keypad

    Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan interaksi manusia. Keypad berfungsi sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 4×4 pada artikel ini merupakan salah satu contoh keypad yang dapat digunakan untuk berkomunikasi antara manusia dengan mikrokontroler. Matrix keypad 4×4 memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port mikrokontroler. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matrix ini bertujuan untuk penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada suatu sistem dengan mikrokontroler. Konstruksi matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler dapat dibuat seperti pada gambar berikut. Konstruksi Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler Konstruksi matrix keypad 4×4 diatas cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 4 kolom dengan keypad berupas saklar push buton yang diletakan disetiap persilangan kolom dan barisnya. Rangkaian matrix keypad diatas terdiri dari 16 saklar push buton dengan konfigurasi 4 baris dan 4 kolom. 8 line yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom tersebut dihubungkan dengan port mikrokontroler 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2, Row3 dan Row4 kemudian sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, Col3 dan Col4. Sisi input atau output dari matrix keypad 4×4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan kolom sebagi input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung programernya.

    Proses Scaning Matrix Keypad 4×4 Untuk Mikrokontroler Proses scaning untuk membaca penekanan tombol pada matrix keypad 4×4 untuk mikrokontroler diatas dilakukan secara bertahap kolom demi kolom dari kolom pertama sampai kolom ke 4 dan baris pertama hingga baris ke 4. Program untuk scaning matrix keypad 4×4 dapat bermacam-macam, tapi pada intinya sama. Misal kita asumsikan keypad aktif LOW (semua line kolom dan baris dipasang resistor pull-up) dan dihubungkan ke port mikrokontrolr dengan jalur kolom adalah jalur input dan jalur baris adalah jalur output maka proses scaning matrix keypad 4×4 diatas dapat dituliskan sebagai berikut.

-Dip Swtich

    DIP switch, atau Dual Inline Package switch, adalah jenis saklar yang terdiri dari beberapa saklar kecil yang terpasang dalam paket berbentuk baris ganda pada rangkaian elektronik terpadu atau modul. Setiap saklar memiliki dua posisi, ON dan OFF, yang digunakan untuk konfigurasi atau pengaturan pada perangkat elektronik, seperti menetapkan alamat atau parameter lainnya. DIP switch umumnya memberikan kemudahan penggunaan tanpa memerlukan keahlian khusus dalam pengaturan, meskipun beberapa pengembang kini beralih ke metode konfigurasi yang lebih canggih.

    DIP switch, atau Dual Inline Package switch, bekerja berdasarkan prinsip sederhana saklar elektronik yang dapat berada dalam dua posisi, ON (hidup) atau OFF (mati). Dalam konteks penggunaannya pada rangkaian terpadu atau modul, setiap saklar DIP switch merepresentasikan satu bit informasi. Ketika saklar dalam posisi ON, itu menghubungkan pin terkait, sementara posisi OFF memutuskan hubungan. Pengaturan atau konfigurasi tertentu dapat dicapai dengan mengatur posisi ON atau OFF dari masing-masing saklar DIP switch sesuai dengan kebutuhan aplikasi. DIP switch sering digunakan untuk pengaturan alamat atau parameter lainnya dalam rangkaian elektronik tanpa memerlukan pemrograman atau perangkat lunak tambahan.

-Push Button

    Push Button Module adalah modul elektronika yang dirancang untuk mendeteksi tekanan tombol atau saklar oleh pengguna. Modul ini biasanya terdiri dari tombol fisik yang ditekan untuk memungkinkan aliran arus atau sinyal saat ditekan dan memutus aliran ketika dilepaskan. Push Button Module sering digunakan dalam proyek-proyek elektronika dan mikrokontroler sebagai antarmuka antara pengguna dan sistem. Modul ini dapat terhubung ke pin input pada mikrokontroler atau perangkat elektronik lainnya, dan ketika tombol ditekan, dapat memicu aksi tertentu, seperti memulai atau menghentikan suatu proses, atau mengganti kondisi atau mode operasi pada sistem. Keberadaan Push Button Module memudahkan implementasi interaksi manusia-mesin dalam berbagai aplikasi elektronika.

    Push Button Module bekerja berdasarkan prinsip saklar elektronik yang terdapat di dalamnya. Modul ini memiliki dua terminal yang terhubung oleh saklar yang secara default terbuka. Saat tombol ditekan, saklar tersebut menutup, menciptakan jalur listrik dan memungkinkan arus mengalir. Ketika tombol dilepaskan, saklar membuka kembali dan memutus aliran listrik. Push Button Module biasanya dihubungkan ke mikrokontroler atau sirkuit logika lainnya, dan ketika tombol ditekan, perubahan status saklar diinterpretasikan sebagai sinyal input yang memicu aksi tertentu dalam program atau sistem, menjadikannya antarmuka yang efektif untuk interaksi pengguna dalam proyek elektronika atau mikrokontroler.

-Sensor Infrared

Sensor infrared (IR) adalah perangkat elektronika yang dirancang untuk mendeteksi radiasi inframerah dalam spektrum elektromagnetik. Radiasi inframerah adalah bentuk radiasi panas yang tidak terlihat oleh mata manusia. Sensor infrared mengonversi energi radiasi inframerah menjadi sinyal listrik yang dapat diukur. Ada dua jenis sensor infrared utama: sensor pasif dan sensor aktif.

1. Sensor Infrared Pasif: Sensor ini mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek atau tubuh yang memiliki suhu lebih tinggi daripada nol absolut. Sensor pasif sering digunakan dalam aplikasi deteksi gerak (PIR sensor) untuk mengidentifikasi perubahan suhu yang terkait dengan pergerakan manusia atau objek.

2. Sensor Infrared Aktif: Sensor ini menghasilkan radiasi inframerah sendiri dan kemudian mendeteksi pantulan atau perubahan dalam pantulan tersebut. Sensor ini sering digunakan dalam aplikasi pengukuran jarak (seperti sensor ultrasonik atau lidar) dan komunikasi inframerah.

Sensor infrared memiliki berbagai aplikasi, termasuk di dalam pengendalian jarak jauh, perangkat keamanan, sistem kendali otomatis, dan perangkat medis. Keunggulan sensor infrared termasuk kemampuan bekerja dalam kondisi cahaya rendah atau gelap dan kemampuan mengukur suhu objek tanpa kontak fisik.

Prinsip kerja sensor infrared tergantung pada jenis sensor dan aplikasinya. Secara umum, prinsip kerja sensor infrared melibatkan deteksi radiasi inframerah dan konversi energi inframerah menjadi sinyal listrik yang dapat diukur. Ada dua jenis utama sensor infrared: sensor pasif dan sensor aktif.

1. Sensor Infrared Pasif:

   - Deteksi Radiasi: Sensor pasif mendeteksi radiasi inframerah yang dipancarkan atau dipantulkan oleh objek atau tubuh yang memiliki suhu lebih tinggi daripada nol absolut. Ini dapat mencakup perubahan suhu yang terkait dengan pergerakan manusia atau objek.

  -Konversi Menjadi Sinyal Listrik: Ketika radiasi inframerah tertangkap, sensor mengonversinya menjadi sinyal listrik melalui elemen detektor termal atau pyroelektrik.

   - Aplikasi: Sensor pasif, seperti sensor deteksi gerak PIR (Passive Infrared), sering digunakan dalam sistem keamanan atau otomatisasi rumah untuk mendeteksi perubahan suhu yang diindikasikan oleh pergerakan.

2. Sensor Infrared Aktif:

   - Pancaran Radiasi: Sensor aktif menghasilkan sendiri radiasi inframerah, kemudian mendeteksi pantulan atau perubahan dalam pantulan tersebut.

   - Konversi Menjadi Sinyal Listrik: Sinyal pantulan atau perubahan dalam intensitas pantulan diukur dan dikonversi menjadi sinyal listrik oleh elemen detektor seperti fotodioda atau fototransistor.

   - Aplikasi: Sensor infrared aktif digunakan dalam pengukuran jarak (lidar, sensor ultrasonik) dan komunikasi inframerah.