UART - Push Button Swich _LED 

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan
2. Tujuan
3. Alat dan Bahan
4. Dasar Teori
5. Percobaan
     a.) Prosedur
     b.) Hardware dan diagram blok 
     c.) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja
     d.) Flowchart dan Listing Program
     e.) Vidio demo
      f.) Kondisi
     g.) Vidio Simulasi
     h.) Download File

1. Pendahuluan [back]

UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) adalah protokol komunikasi serial yang digunakan untuk mentransmisikan data antara mikrokontroler dan perangkat lainnya. Pada rangkaian simulasi di Proteus, UART dapat diimplementasikan untuk mengontrol LED melalui push button switch. Push button switch digunakan untuk mengontrol sinyal yang dikirimkan melalui UART, yang kemudian akan mengatur LED untuk menyala atau mati. 

Rangkaian simulasi ini memerlukan pengaturan UART pada mikrokontroler, koneksi push button switch, dan LED. Ketika push button ditekan, sinyal akan dikirimkan melalui UART ke mikrokontroler, yang kemudian akan mengatur LED sesuai dengan sinyal yang diterima. Implementasi ini memungkinkan pengguna untuk mengontrol LED melalui push button switch dengan bantuan protokol komunikasi serial UART.

2. Tujuan [back]

• Menyelesaikan tugas mengenai UART - Push Button Swich _LED dari Bapak Dr. Ir. Darwison, ST, MT
• Mengetahui dan memahami penggunaan UART - Push Button Swich _LED
• Mampu membuat rangkaian dari materi UART - Push Button Swich _LED

3. Alat dan Bahan  [back]

Alat :

1. Multimeter

    Multimeter merupakan sebuah alat pengukur yang digunakan untuuk mengetahui ukuran tegangan listrik, resistansi, dan arus listrik. Dalam perkembangannya, dapat digunakan untuk mengukur temperatur, frekuensi, dan lainnya. Alat ini juga memiliki nama lain diantaranya AVO meter (Ampere, Volt, dan Ohm).

2. Catu Daya

Catu daya atau power supply adalah perangkat keras (hardware) yang berfungsi sebagai sumber listrik bagi alat lain. Jadi power supply ini berfungsi untuk menyuplai daya listrik untuk berbagai peralatan elektronik.Berbagai peralatan elektronik yang biasa menggunakan power supply diantaranya seperti komputer, radio, laptop, TV dan lainnya. Beberapa contoh tersebut merupakan jenis-jenis perangkat elektronik yang bekerja dengan arus DC.Jadi untuk mendukung kinerjanya, alat tersebut membutuhkan suplai daya dari perangkat lain. Salah satu yang dapat digunakan untuk kebutuhan tersebut adalah power supply ini.

 

3. Logic Probe

Logic probe atau logic tester adalah alat yang biasa digunakan untuk menganalisa dan
mengecek status logika (High atau Low) yang keluar dari rangkaian digital. Objek yang diukur
oleh logic probe ini adalah tegangan oleh karena itu biasanya rangkaian logic probe harus
menggunakan tegangan luar (bukan dari rangkaian logika yang ingin diukur) seperti baterai. Alat
ini biasa digunakan pada IC TTL ataupun CMOS (Complementary metal-oxide semiconductor).
Logic probe menggunakan dua lampu indikator led yang berbeda warna untuk membedakan
keluaran High atau Low. Yang umum dipakai yaitu LED warna merah untuk menandakan output
berlogika HIGH (1) dan warna hijau untuk menandakan output berlogika LOW(0).

Bahan :

- Resistor

-. LED

 

- Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

- SENSOR LDR

Adapun spesifikasi atau karakteristrik umum dari sensor cahaya LDR adalah sebagai berikut :

1.Tegangan maksimum (DC): 150V
2.Konsumsi arus maksimum: 100mW
3.Tingkatan Resistansi/Tahanan : 10Ω sampai 4.100KΩ
4.Puncak spektral: 540nm (ukuran gelombang cahaya)
5.Waktu Respon Sensor : 20ms – 30ms Suhu operasi: -30° Celsius – 70° Celcius

grafik respon sensor

-SENSOR PIR

*Konfigurasi Pin:

  1.Test Pin : Berfungsi mendeteksi adanya gerakan

  2.GND : Sebagai penghubung sensor dengan grounding

  3.Vcc : Penghubung sensor dengan tegangan

  4.Out : Mengirimkan arus dari sensor ke rangkain

*Spesifikasi :

Vin : DC 5V - 9V
Radius : 180 derajat
Jarak deteksi : 5 - 7 meter
Output : Digital TTL

*Grafik:

Flame Sensor

    Flame sensor atau sensor api merupakan alat pendeteksi kebakaran melalui adanya nyala api yang muncul secara tiba-tiba. Besarnya nyala api yang terdeteksi yaitu nyala api dengan panjang gelombang 760 nm hingga 1.100 nm. Transduser yang digunakan dalam mendeteksi nyala api yaitu infrared. Biasanya sensor api ini digunakan pada ruangan di perkantoran, apartemen atau perhotelan. Namun sering juga digunakan dalam pertandingan robot. Sensor ini berfungsi sebagai mata dari robot untuk mendeteksi nyala api. Dengan meletakkan sensor api sebagai mata, diharapkan robot bisa menemukan posisi lilin yang menyala. Sensor api memiliki manfaat yang cukup besar. Salah satu diantaranya yaitu bisa meminimalisir adanya alarm palsu sebagai sebuah tanda akan terjadinya kebakaran. Sensor ini dirancang khusus untuk menemukan penyerapan cahaya pada gelombang tertentu. 

Jenis Dan Cara Kerja Sensor Api

    Prinsip kerja sensor api cukup sederhana, yaitu memanfaatkan sistem kerja metode optik. Optik yang mengandung infrared, ultraviolet atau pencitraan visual api bisa mendeteksi adanya percikan api sebagai tanda awal kebakaran. Jika terjadi reaksi percikan api yang cukup sering, maka akan terlihat emisi karbondioksida dan radiasi dari infrared. Ada empat jenis sensor api, yaitu UV Flame Detector, UV/IR Flame Detector, Multi-Spectrum IR Flame Detector (MSIR) dan Visual Imaging Detector.

4. Dasar Teori [back]

1. 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.

1. 

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.

3.2 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.

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.

3.3 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.

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.

2. LED (Light Emitting Diode)

            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. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada Remote Control TV ataupun Remote Control perangkat elektronik lainnya.

            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.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.

 

 

Cara kerja LED (Light Emitting Diode)

            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 (forward bias) ini juga dapat digolongkan sebagai Transduser yang dapat mengubah Energi Listrik menjadi Energi Cahaya.

 

Menentukan Polaritas LED (Light Emitting Diode)

            Untuk mengetahui polaritas terminal Anoda (+) dan Katoda (-) pada LED. Kita dapat melihatnya secara fisik berdasarkan gambar diatas. Ciri-ciri Terminal Anoda pada LED adalah kaki yang lebih panjang dan juga Lead Frame yang lebih kecil. Sedangkan ciri-ciri Terminal Katoda adalah Kaki yang lebih pendek dengan Lead Frame yang besar serta terletak di sisi yang Flat.

Warna - Warna LED (Light Emitting Diode)

            Saat ini, LED telah memiliki beranekaragam warna, diantaranya seperti warna merah, kuning, biru, putih, hijau, jingga dan infra merah. Keanekaragaman Warna pada LED tersebut tergantung pada wavelength (panjang gelombang) dan senyawa semikonduktor yang dipergunakannya. Berikut ini adalah Tabel Senyawa Semikonduktor yang digunakan untuk menghasilkan variasi warna pada LED :

Kegunaan LED (Light Emitting Diode)

            LED memiliki berbagai kelebihan seperti tidak menimbulkan panas, tahan lama, tidak mengandung bahan berbahaya seperti merkuri, dan hemat listrik serta bentuknya yang kecil ini semakin popular dalam bidang teknologi pencahayaan. Berbagai produk yang memerlukan cahaya pun mengadopsi teknologi Light Emitting Diode (LED) ini. Berikut ini beberapa pengaplikasiannya LED dalam kehidupan sehari-hari.

1.     Lampu Penerangan Rumah

2.     Lampu Penerangan Jalan

3.     Papan Iklan (Advertising)

4.     Backlight LCD (TV, Display Handphone, Monitor)

5.     Lampu Dekorasi Interior maupun Exterior

6.     Lampu Indikator

7.     Pemancar Infra Merah pada Remote Control (TV, AC, AV Player)

3. 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 :

A. BAGIAN-BAGIAN ARDUINO UNO

1. POWER USB

Digunakan untuk menghubungkan Papan Arduino dengan komputer lewat koneksi USB.

2. POWER JACK

Supply atau sumber listrik untuk Arduino dengan tipe Jack. Input DC 5 - 12 V.

3. Crystal Oscillator

Kristal ini digunakan sebagai layaknya detak jantung pada Arduino. Jumlah cetak menunjukkan 16000 atau 16000 kHz, atau 16 MHz.

4. Reset

Digunakan untuk mengulang program Arduino dari awal atau Reset.

5. 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.

6. 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.

7. LED Power Indicator

Lampu ini akan menyala dan menandakan Papan Arduino mendapatkan supply listrik dengan baik.

B. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG

1. RAM

RAM (Random Access Memory) adalah tempat penyimpanan sementara pada komputer yang isinya dapat diakses dalam waktu yang tetap, tidak memperdulikan letak data tersebut dalam memori atau acak. Secara umum ada 2 jenis RAM yaitu SRAM (Static Random Acces Memory) dan DRAM (Dynamic Random Acces Memory).

2. ROM

ROM (Read-only Memory) adalah perangkat keras pada computer yang dapat menyimpan data secara permanen tanpa harus memperhatikan adanya sumber listrik. ROM terdiri dari Mask ROM, PROM, EPROM, EEPROM.

5. Percobaan  [back]

        1. Siapkan segala komponen yang di butuhkan

        2. Susun rangkaian sesuai panduan

        3. Input codingan arduino

        4. Hidupkan rangkaian

        5. Apabila tidak terjadi eror, maka rangkaian selesai dibuat.

 
     a.) Prosedur  [back]

1. Arduino Uno

2. Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

3. Sensor  LDR
4. Sensor SUHU
5. Sensor Flame
6. Resistor
7. IC L293D
8. Motor
9. LED

      b.) Hardware dan diagram blok [back]

     c.) Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja  [back]

Kondisi OFF

kondisi ON

Pada rangkaian kali ini menggunakan Universal Asynchronous Receiver-Transmitter (UART), dengan mengaktifkan pin Tx dan Rx pada mikriprosessor (arduino) yang digunakan akan membuka fitur Transmiter dan Receiver.

Tx = transmitter merupakan pengirim data dari prosessor

Rx = receiver merupakan penerima data dari prosesor

Pengaturan untuk pengiriman data dilakukan dengan memprogram prosessor yaitu dengan

“ serial.begin ()” yang dapat memungkinkan pengiriman dan penerimaan data.

 

Pada rangkaian menggunakan 3 buah sensor yaitu PIR, Flame sensor, LDR.

·         Program pada sensor PIR = pada sensor pir dihubungkan pada pin 7 di Arduino “Master3” dimana sudah di program sebagai input.

Saat sensor memberikan output :

a.       Logika 1 : menandakan adanya orang yang akan masuk di depan pintu

Dari program tersebut akan dikirim kepada Arduino “Slave3” yang sudah deprogram sebagai output, yang dihubungkan pada motor agar membuka pintu

 

b.       Logika 0 : menandakan tidak ada orang di depan pintu sehingga output logika 0.

 

·         Pemrograman pada sensor Flame = pada sensor pir dihubungkan pada pin 8 di Arduino “Master3” dimana sudah di program sebagai input.

Saat sensor memberikan output :

a.       Logika 1 : menandakan adanya kebakaran sehingga logika 1 tersebut akan dikirim kepada Arduino “Slave3” yang sudah deprogram sebagai output, yang dihubungkan pada motor agar mompa dan menyebar air di ruangan.

 

b.       Logika 0 : menandakan tidak ada terdeteksi kebakaran maka output logika 0.

 

 

·         Pemrograman pada sensor Flame = pada sensor pir dihubungkan pada pin 9 di Arduino “Master3” dimana sudah di program sebagai input.

Saat sensor memberikan output :

a.       Logika 1 : menandakan adanya intensitas cahaya yang cukup sehingga logika 1 tersebut akan dikirim kepada Arduino “Slave3” yang sudah deprogram sebagai output, yang dihubungkan pada gerbang NOT untuk membalikoutput sehingga logika 0 yang bertujuan untuk mematikan lampu pada ruangan.

 

b.       Logika 0 : menandakan intensitas cahaya tidak mencukupi di ruangan tersebut, sehingga setelah melalui NOT maka logika akan berubah menjadi 1 yang menandakan agar lampu pada ruangan dihidupkan, di lambangkan dengan LED yang menyala.

 

·         Backup secara manual dipasangkan juga rangkaian terpisah dengan switch sebagai saklar dan dihubung dengan daya berupa batteray.

Rangkaian Flowchart

   

  d.) Flowchart dan Listing Program  [back]

master :

#define DS1 2

#define DS2 3

#define DS3 4

#define DS4 5

#define DS5 6

#define DS6 7

#define DS7 8

#define DS8 9

void setup()

{

  Serial.begin(9600);

  pinMode(DS1, INPUT);

  pinMode(DS2, INPUT);

  pinMode(DS3, INPUT);

  pinMode(DS4, INPUT);

  pinMode(DS5, INPUT);

  pinMode(DS6, INPUT);

  pinMode(DS7, INPUT);

  pinMode(DS8, INPUT);

}

void loop()

{

  int b8 = digitalRead(DS8);

  int b7 = digitalRead(DS7);

  int b6 = digitalRead(DS6);

  int b5 = digitalRead(DS5);

  int b4 = digitalRead(DS4);

  int b3 = digitalRead(DS3);

  int b2 = digitalRead(DS2);

  int b1 = digitalRead(DS1);

  // Hidupkan LED sesuai dengan tombol yang ditekan

  if (b8 == HIGH)

    {

      Serial.write('8');

    }

  else if (b7 == HIGH)

    {

      Serial.write('7');

    }

  else if (b6 == HIGH)

    {

      Serial.write('6');

    }

  else if (b5 == HIGH)

    {

      Serial.write('5');

    }

  else if (b4 == HIGH)

    {

      Serial.write('4');

    }

  else if (b3 == HIGH)

    {

      Serial.write('3');

    }

  else if (b2 == HIGH)

    {

      Serial.write('2');

    }

  else if (b1 == HIGH)

    {

      Serial.write('1');

    }

  delay(20);

}

Slave :

#define LED1 2

#define LED2 3

#define LED3 4

#define LED4 5

#define LED5 6

#define LED6 7

#define LED7 8

#define LED8 9

char message;

void setup()

{

  Serial.begin(9600);

  pinMode(LED1, OUTPUT);

  pinMode(LED2, OUTPUT);

  pinMode(LED3, OUTPUT);

  pinMode(LED4, OUTPUT);

  pinMode(LED5, OUTPUT);

  pinMode(LED6, OUTPUT);

  pinMode(LED7, OUTPUT);

  pinMode(LED8, OUTPUT);

}

void loop()

{

  if (Serial.available())

{

  message = Serial.read();

  if (message == '1')

    {

      digitalWrite(LED1, 1);

     

    }

    else if (message == '2')

    {

      digitalWrite(LED2, 1);

    }

    else if (message == '3')

    {

      digitalWrite(LED3, 1);

    }

    else if (message == '4')

    {

      digitalWrite(LED4, 1);

    }

    else if (message == '5')

    {

      digitalWrite(LED5, 1);

    }

    else if (message == '6')

    {

      digitalWrite(LED6, 1);

    }

    else if (message == '7')

    {

      digitalWrite(LED7, 1);

    }

    else if (message == '8')

    {

      digitalWrite(LED8, 1);

    }

}

  delay(20);

    digitalWrite(LED1, 0);

    digitalWrite(LED2, 0);

    digitalWrite(LED3, 0);

    digitalWrite(LED4, 0);

    digitalWrite(LED5, 0);

    digitalWrite(LED6, 0);

    digitalWrite(LED7, 0);

    digitalWrite(LED8, 0);

}

   

     e.) Vidio demo  [back]

 

     f.) Kondisi  [back]

  

     g.) Vidio Simulasi  [back]

 

   

     h.) Download File  [back]

• Download rangkaian flowchart DOWNLOAD DISINI
• Download rangkaian  DOWNLOAD DISINI
• Download HMTL DOWNLOAD DISINI
• Download listening program slave 3 DOWNLOAD DISINI
• Download listening program mater3 DOWNLOAD DISINI
• Download library Arduno DOWNLOAD DISINI
• Download library LRD DOWNLOAD DISINI
• Download library PIR DOWNLOAD DISINI
• Download library FLAME DOWNLOAD DISINI
• Download datasheet LED DOWNLOAD DISINI
• Download datasheet Arduino UNO R3 DOWNLOAD DISINI
• Download datasheet Flame sensor DOWNLOAD DISINI
• Download datasheet PIR DOWNLOAD DISINI
• Download datasheet LDR DOWNLOAD DISINI