Modul III
1.Tujuan [kembali]
a) Memahami prinsip kerja UART, SPI, dan I2C
b) Mengaplikasikan protokol komunikasi UART, SPI, dan I2C
pada Arduino
a) Modul Arduino
b) Push Button
c) LED
3.Dasar Teori [kembali]
A. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)
UART (Universal Asynchronous
Receiver-Transmitter) adalah bagian perangkat keras komputer yang menerjemahkan
antara bit-bit paralel data dan bit-bit serial. UART biasanya berupa sirkuit
terintegrasi yang digunakan untuk komunikasi serial pada komputer atau port
serial perangkat periperal.
Cara Kerja Komunikasi UART
Data dikirimkan secara paralel
dari data bus ke UART1. Pada UART1 ditambahkan start bit, parity bit, dan stop
bit kemudian dimuat dalam satu paket data. Paket data ditransmisikan secara
serial dari Tx UART1 ke Rx UART2. UART2 mengkonversikan data dan menghapus bit
tambahan, kemudia di transfer secara parallel ke data bus penerima.
B. Serial Peripheral Interface (SPI)
Serial Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah
satu mode komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh
ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO, dan SCK.
Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara mikrokontroller maupun antara mikrokontroller dengan
peripheral lain di luar mikrokontroler.
MOSI : Master Output Slave Input
Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MOSI sebagai output tetapi
jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI sebagai input.
MISO : Master Input Slave Output Artinya jika dikonfigurasi sebagai
master maka pin MISO sebagai input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka
pin MISO sebagai output.
SCLK : Clock Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku
sebagai output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK berlaku
sebagai input.
SS/CS : Slave Select/ Chip Select adalah jalur master memilih slave mana
yang akan dikirimkan data.
Cara Kerja Komunikasi SPI
Sinyal clock dialirkan dari master ke slave yang berfungsi untuk
sinkronisasi. Master dapat memilih slave mana yang akan dikirimkan data melalui
slave select, kemudian data dikirimkan dari master ke slave melalui MOSI. Jika
master butuh respon data maka slave akan mentransfer data ke master melalui
MISO.
C. Inter Integrated Circuit (I2C)
Inter Integrated Circuit atau sering disebut I2C adalah standar
komunikasi serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk
mengirim maupun menerima data. Sistem I2C terdiri dari saluran
SCL (Serial Clock) dan SDA (Serial Data) yang
membawa informasi data antara I2C dengan
pengontrolnya.
Cara Kerja Komunikasi I2C
Pada
I2C, data ditransfer dalam bentuk message yang terdiri dari kondisi start,
Address Frame, R/W bit, ACK/NACK bit, Data Frame 1, Data Frame 2, dan kondisi Stop.
Kondisi
start dimana saat pada SDA beralih dari logika high ke low sebelum SCL.
Kondisi
stop dimana saat pada SDA beralih dari logika low ke high sebelum SCL.
R/W
bit berfungsi untuk menentukan apakah master mengirim data ke slave atau
meminta data dari slave. (logika 0 = mengirim data ke slave, logika 1 = meminta
data dari slave)
ACK/NACK
bit berfungsi sebagai pemberi kabar jika data frame ataupun address frame telah
diterima receiver.
D. ARDUINO
Arduino adalah kit elektronik atau papan rangkaian elektronik open source yang di dalamnya terdapat komponen
utama yaitu sebuah chip mikrokontroler dengan jenis AVR dari
perusahaan Atmel.
Arduino yang kita gunakan dalam praktikum ini adalah Arduino Uno yang
menggunakan chip AVR ATmega 328P. Dalam memprogram Arduino, kita bisa
menggunakan komunikasi serial agar Arduino dapat berhubungan dengan komputer
ataupun perangkat lain.
Adapun
spesifikasi dari Arduino Uno ini adalah sebagai berikut :
Microcontroller
ATmega328P
|
Operating Voltage 5 V
|
Input Voltage (recommended) 7 – 12 V
|
Input Voltage (limit) 6 – 20 V
|
Digital I/O Pins 14
(of which 6 provide PWM output)
|
PWM Digital I/O Pins 6
|
Analog Input Pins 6
|
DC Current per I/O Pin 20 mA
|
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
|
Flash Memory 32 KB of which 0.5 KB
used by bootloader
|
SRAM
2 KB
|
EEPROM
1 KB
|
Clock Speed
16 MHz
|
BAGIAN-BAGIAN ARDUINO
UNO
POWER USB
Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino
dengan komputer lewat koneksi USB.
POWER JACK
Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5
- 12 V.
Crystal Oscillator
Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino.
Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.
Reset
Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.
Digital Pins I / O
Papan Arduino UNO memiliki 14 Digital Pin. Berfungsi untuk memberikan
nilai logika ( 0 atau 1 ). Pin berlabel " ~ "
adalah pin-pin PWM ( Pulse Width Modulation ) yang dapat
digunakan untuk menghasilkan PWM.
Analog Pins
Papan Arduino UNO memiliki 6 pin analog A0 sampai A5. Digunakan untuk
membaca sinyal atau sensor analog seperti sensor jarak, suhu dsb, dan
mengubahnya menjadi nilai digital.
LED Power Indicator
Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik
dengan baik.
E. LED
LED (Light Emitting Diode) atau sering
disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya
monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga Dioda yang
terbuat dari bahan semikonduktor. Warna-warna Cahaya yang dipancarkan oleh LED
tergantung pada jenis bahan semikonduktor yang dipergunakannya. Pada praktikum ini digunakan LED berwarna hijau yang
terbuat dari bahan semikonduktor Aluminium Gallium Phosphide
(AlGaP) dengan wavelength 550-570nm
dan LED merah dengan panjang gelombang 620-740 nm.
Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola
lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai
perangkat elektronika.Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan
pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.
Cara kerja dari LED, seperti
dikatakan sebelumnya, LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari
Semikonduktor. Cara kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua
kutub yaitu kutub Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan
cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke
Katoda.
LED terdiri dari sebuah chip semikonduktor yang
di doping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses
doping dalam semikonduktor adalah proses untuk menambahkan ketidakmurnian
(impurity) pada semikonduktor yang murni sehingga menghasilkan karakteristik
kelistrikan yang diinginkan. Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward
yaitu dari Anoda (P) menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type
material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah
yang bermuatan positif (P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole
akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna).
LED atau Light Emitting Diode yang memancarkan
cahaya ketika dialiri tegangan maju ini juga dapat digolongkan sebagai
Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.
F. PUSH BUTTON
Push button (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang
berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan
sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Sistem kerja unlock disini
berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus
aliran arus listrik saat tombol ditekan, dan saat tombol tidak ditekan
(dilepas), maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Sebagai device penghubung atau pemutus, push button
hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off (1 dan 0). Istilah On dan
Off ini menjadi sangat penting karena semua perangkat listrik yang
memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.
Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button
menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk memulai dan
mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa
dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar
seperti push buttonatau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.
G. POTENSIOMETER
Potensiometer (POT) adalah
salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan
kebutuhan Rangkaian Elektronika ataupun kebutuhan pemakainya.Potensiometer
merupakan Keluarga Resistor yang tergolong dalam Kategori Variable
Resistor.Secara struktur, Potensiometer terdiri dari 3 kaki Terminal dengan
sebuah shaft atau tuas yang berfungsi sebagai pengaturnya.Gambar dibawah ini
menunjukan Struktur Internal Potensiometer beserta bentuk dan Simbolnya.
Pada
dasarnya bagian-bagian penting dalam Komponen Potensiometer adalah :-
Penyapu atau
disebut juga dengan Wiper
-
Element Resistif
-
Terminal
Prinsip Kerja:
Sebuah Potensiometer (POT)
terdiri dari sebuah elemen resistif yang membentuk jalur (track) dengan terminal
di kedua ujungnya. Sedangkan terminal lainnya (biasanya berada di tengah)
adalah Penyapu (Wiper) yang dipergunakan untuk menentukan pergerakan pada jalur
elemen resistif (Resistive). Pergerakan Penyapu (Wiper) pada Jalur Elemen
Resistif inilah yang mengatur naik-turunnya Nilai Resistansi sebuah
Potensiometer.
Elemen Resistif pada
Potensiometer umumnya terbuat dari bahan campuran Metal (logam) dan Keramik
ataupun Bahan Karbon (Carbon).Berdasarkan Track (jalur) elemen resistif-nya,
Potensiometer dapat digolongkan menjadi 2 jenis yaitu Potensiometer Linear
(Linear Potentiometer) dan Potensiometer Logaritmik (Logarithmic
Potentiometer).
Fungsi
Dengan kemampuan yang dapat mengubah resistansi atau
hambatan, Potensiometer sering digunakan dalam rangkaian atau peralatan
Elektronika dengan fungsi-fungsi sebagai berikut :
-
Sebagai pengatur
Volume pada berbagai peralatan Audio/Video seperti Amplifier, Tape Mobil, DVD
Player.
-
Sebagai Pengatur
Tegangan pada Rangkaian Power Supply
-
Sebagai Pembagi
Tegangan
-
Aplikasi Switch
TRIAC
-
Digunakan sebagai
Joystick pada Tranduser
-
Sebagai Pengendali
Level Sinyal
Tidak ada komentar:
Posting Komentar