Percobaan 2





1. Tujuan [Kembali]
  • Asistensi dilakukan 3x dengan lama pertemuan 20 menit (Rabu, Kamis, Jumat)
  • Praktikum dilakukan 1x dengan lama pertemuan 90 menit (Selasa)
  • Laporan akhir dikumpulkan pada hari Kamis


2. Alat dan Bahan [Kembali]

    A. Alat [Kembali]

Power Supply

    B. Bahan [Kembali]

1. Potensiometer

Potensiometer
 
a) Komponen Input 
1. Push Button
Gambar 3. Push Button
 
b) Komponen Output
1. LED
Gambar 4. LED
 


 
c) Komponen Lainnya 
 
1. Mikrokontroler
Gambar 5. Arduino Uno

2. Resistor 
                                                               Gambar 6. Resistor



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 adalah suaatu semikonduktor yang memancarkan cahaya,  LED mempunyai kecenderungan polarisasi. LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati  LED. Ini menyebabkan LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

F. 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

G. Potensiometer


Potensiometer (POT) adalah salah satu jenis Resistor yang Nilai Resistansinya dapat diatur sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika ataupun kebutuhan pemakainya. 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. 

H. Power Supply


Dalam bahasa Indonesia, Power Supply berarti Sumber Daya. Fungsi dari power supply adalah memberikan daya arus listrik ke berbagai komponen. Sumber energi listrik yang berasal dari luar masih berbentuk alternating current (AC). Ketika energi listrik masuk ke power supply, maka energi listrik akan dikonversi menjadi bentuk direct current (DC). Daya DC inilah yang kemudian disalurkan ke semua komponen yang ada di dalam chasing komputer agar dapat bekerja.


4. Percobaan [Kembali]

    A. Prosedur Percobaan [Kembali]
        1. Pastikan semua supply dalam keadaan off
        2. Hubungkan jumper seperti rangkaian dibawah
        3. Buatlah listing program yang telah ada pada modul
        4. periksakan rangkaian kepada asisten yang mengawas
        5. Hidupkan semua supply
        6. Upload program dari laptop ke modul
        7. Tekan tombol Reset
        8. Amati percobaan, jika tidak sesuai perbaiki rangkaian atau program
        9. Jika sesuai, maka selesai dan demokan pada asisten yang mengawas
        10.Jelaskan prinsip kerja + program dan hubungan keduanya kepada asisten
        11.Demokan ke pembimbing praktikum
        12.Matikan supply 

    B. Hardware [Kembali]

Arduino


LED

Potensiometer




    C. Rangkaian Simulasi [Kembali]




    D. Listing Program [Kembali]
//Master
#include<SPI.h>                             //Library for SPI 
#define LED 7           
#define ipbutton 2
int buttonvalue;
int x;
void setup ()

{
  Serial.begin(34500);                   //Starts Serial Communication at Baud Rate 34500 
  
  pinMode(ipbutton,INPUT);                //Sets pin 2 as input 
  pinMode(LED,OUTPUT);                    //Sets pin 7 as Output
  
  SPI.begin();                            //Begins the SPI commnuication
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV16);    //Sets clock for SPI communication at 8 (16/8=2Mhz)
  digitalWrite(SS,HIGH);                  // Setting SlaveSelect as HIGH (So master doesnt connnect with slave)
}

void loop()
{
  byte Mastersend,Mastereceive;          

  buttonvalue = digitalRead(ipbutton);   //Reads the status of the pin 2

  if(buttonvalue == HIGH)                //Logic for Setting x value (To be sent to slave) depending upon input from pin 2
  {
    x = 1;
  }
  else
  {
    x = 0;
  }
  
  digitalWrite(SS, LOW);                  //Starts communication with Slave connected to master
  
  Mastersend = x;                            
  Mastereceive=SPI.transfer(Mastersend); //Send the mastersend value to slave also receives value from slave
  
  if(Mastereceive == 1)                   //Logic for setting the LED output depending upon value received from slave
  {
    digitalWrite(LED,HIGH);
    delay(500);
    digitalWrite(LED,LOW);
          //Sets pin 7 HIGH
    Serial.println("Master LED ON");
  }
  else
  {
   digitalWrite(LED,LOW);               //Sets pin 7 LOW
   Serial.println("Master LED OFF");
  }
  delay(250);
}

//Slave
#include<SPI.h>
#define LEDpin 7
#define buttonpin 2
volatile boolean received;
volatile byte Slavereceived,Slavesend;
int buttonvalue;
int x;
void setup()

{
  Serial.begin(115200);
  
  pinMode(buttonpin,INPUT);               // Setting pin 2 as INPUT
  pinMode(LEDpin,OUTPUT);                 // Setting pin 7 as OUTPUT
  pinMode(MISO,OUTPUT);                   //Sets MISO as OUTPUT (Have to Send data to Master IN 

  SPCR |= _BV(SPE);                       //Turn on SPI in Slave Mode
  received = false;

  SPI.attachInterrupt();                  //Interuupt ON is set for SPI commnucation
  
}

ISR (SPI_STC_vect)                        //Inerrrput routine function 
{
  Slavereceived = SPDR;         // Value received from master if store in variable slavereceived
  received = true;                        //Sets received as True 
}

void loop()
{ if(received)                            //Logic to SET LED ON OR OFF depending upon the value recerived from master
   {
      if (Slavereceived==1) 
      {
        digitalWrite(LEDpin,HIGH);
        delay(500);    
        digitalWrite(LEDpin, LOW);//Sets pin 7 as HIGH LED ON
        Serial.println("Slave LED ON");
      }else
      {
        digitalWrite(LEDpin,LOW);          //Sets pin 7 as LOW LED OFF
        Serial.println("Slave LED OFF");
      }
      
      buttonvalue = digitalRead(buttonpin);  // Reads the status of the pin 2
      
      if (buttonvalue == HIGH)               //Logic to set the value of x to send to master
      {
        x=1;
        
      }else
      {
        x=0;
      }
      
  Slavesend=x;                             
  SPDR = Slavesend;                           //Sends the x value to master via SPDR 
  delay(250);
}
}

    E. Flowchart [Kembali]



    F. Prinsip Kerja [Kembali]

    Prinsip kerjanya adalah terdapat dua buah arduino yang berfungsi sebagai master dan slave, lalu diinputkan dengan push button dengan input pull up, dan terdapat output yang berupa 2 LED. Kedua arduino tersebut dimasukkan listing program yang ada dibawah agar dapat menjadi master dan slavenya. Sehingga nanti jika ditekan button, maka arus tidak mengalir ke arduino master, yang memberikan input logika LOW dan membuat arduinopada slave mengeluarkan logika HIGH yang membuat LED akan hidup, dan begitu juga untuk sebaliknya.


    G. Video [Kembali]


    H. Kondisi [Kembali]

    Ubah baudrate pada Master 34500


    I. Analisa [Kembali]

1.   1) Pada komunikasi SPI, menggunakan lebih dari 1 master dalam sistem yang sama apakah dapat dilakukan? Jelaskan alasannya!

Jawaban:

Tidak bisa, dikarenakan SPI hanya memiliki 3 jalur, yaitu miso, mosi dan clk. Pada pin SS yang berguna untuk pilihan ke slave (yang telah diberi alamat) yang ingin kita tuju, sedangkan pin untuk pilihan master tidak terdapat dan untuk untuk master (sebagai pemberi perlatah) tidak bisa terdiri dari 2 mastar/ lebih, dikarenakan jika dianalogkan, 2 pemimpin tidak dapat meberi perlatah ke 1 bawahan, dikarenakan dalam satu pekerjaan tidak dapat dipimpin lebih dari 1 orang untuk meminimalisir kesalahan/ miskom. Jadi kesimpulannya pada SPI tidak bisa memiliki lebih dari 1 meter; dikarenakan slave akan kesulitan memilih perintah data/ memprase data (error)

 

2.     2) Pada kondisi master menggunakan lebih dari 1 slave, bagaimana cara agar master mengirimkan data yang berbeda pada setiap slave? Jelaskan!

Jawaban:

Master dapat mengirimkan data yang berbeda pada setiap slave, dengan cara pemberian alamat (addressing). Pada setiap slave, yang kemudian pada listing program master, kita dapat memberi perintah ke alamat slave/ ke slave yang ingin kita perintah/ tuju. Dengan konfirmasi pin SS/CS terhubung ke slave. Ketika mengirimkan sinyal low pada slave, logika ini akan dipertahankan selama proses. Selanjutnya, dari master dikirim ke MOSI, selanjutnya sinyal CLK dikirim oleh slave melalui pin MISO.

 

3.  3) Apakah baudrate pada master dan slave pada komunikasi SPI harus bernilai sama? Berikan alasannya!

Jawaban:

Tidak harus sama karena baud rate adalah kecepatan suatu device untuk mengirimkan data dalam komunikasi jenis serial jadi ketika outletnya berbeda tidak terjadi pengaruh terhadap jalannya rangkaian karena baud hanya mempengaruhi kecepatan untuk mengirimkan data bukan mempengaruhi hasil dari jalannya program


    J. Download File [Kembali]
        A. HTML
        B. Video
        C. File Rangkaian
        D. Datasheet Arduino
        E. Datasheet Potensiometer
        F. Datasheet LED
        G. Datasheet Catur Daya
        H. Listing Program
        I. Library Arduino
        J. Datasheet Resistor