7 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Pengertian Arduino Arduino menurut situs resminya di www.arduino.cc didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik terbuka (open source), berbasis pada hardware dan software yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan untuk para seniman, desainer, hobbies, dan setiap orang yang tertarik dalam membuat obyek atau lingkungan yang interaktif. Menurut Massimo Banzi dalam bukunya Getting Started with Arduino, arduino didefinisikan sebagai sebuah platform komputasi fisik (Physical Computing) yang open source, yang tedapat pada board input output sederhana. Platform komputasi fisik sendiri mempunyai makna yang berarti sebuah sistem fisik yang interaktif dengan penggunaan software dan hardware yang dapat mendeteksi dan merespon situasi dan kondisi yang ada di dunia nyata. Nama Arduino tidak hanya dipakai untuk menamai board rangkaiannya saja, tetapi juga untuk menamai bahasa dan software pemrogramannya, serta lingkungan pemrograman atau IDE-nya, Integrated Development Environment.
8 Kelebihan Arduino dari platform hardware mikrokontroler lain adalah : 1. IDE Arduino merupakan multiplatform, yang dapat dijalankan di berbagai sistem operasi, seperti Windows, Macintosh, dan Linux. 2. IDE Arduino dibuat berdasarkan pada IDE Processing, yang mempunyai kelebihan dalam hal kesederhanaannya sehingga mudah digunakan. 3. Pemrograman Arduino menggunakan kabel yang terhubung dengan port USB, bukan port serial. Hal ini sangat berguna karena komputer jaman sekarang jarang sekali yang mempunyai port serial. 4. Arduino adalah hardware dan software yang bersifat open source, semua orang dapat mengunduh software dan gambar rangkaian Arduino tanpa harus membayar kepada pembuat Arduino. 5. Biaya pembuatan hardware cukup murah, sehingga tidak terlalu menakutkan jika dalam eksperimen nantinya dapat membuat kesalahan yang pada akhirnya menuntut penggantian komponen penyusunnya. 6. Proyek Arduino dikembangkan dalam lingkungan pendidikan, sehingga bagi pemula pun akan lebih cepat dan mudah dalam mempelajarinya. 7. Arduino memiliki banyak pengguna di seluruh dunia, tergabung dalam komunitas di internet sehingga siap membantu apabila kita menemui kesulitan dalam mempelajarinya. 2.2 Konfigurasi dan Tampilan Arduino Sebelum membahas lebih dalam tentang Arduino, harus kita ketahui bahwa Arduino memiliki berbagai macam versi, untuk lebih jelasnya dapat dibaca
9 di situs resmi Arduino, http://arduino.cc/en/main/products?from=main.hardware. Sifat Arduino yang open source juga membuat banyak pabrikan membuat produk yang serupa dengan Arduino, yang dipasaran lebih kita kenal dengan istilah cloning. 2.2.1 Arduino UNO Penulis menggunakan versi Arduino Uno cloning, sehingga yang akan dibahas tentu saja Arduino Uno. Karena versi Arduino Uno merupakan penyempurna Arduino Duemilanove, maka banyak kesamaan diantara keduanya. Perbedaan yang paling signifikan terdapat pada IC konverter USB ke serialnya. Apabila Arduino Duemilanove menggunakan IC FTDI, maka Arduino Uno menggunakan IC ATMega 16U (Arduino Uno R3) atau ATMega 8U (Arduino Uno R2) sebagai konverter USB ke serialnya. Perbedaan Arduino Uno R2 dan R3 adalah jenis IC konverter USB ke serialnya. Arduino Uno R2 pada board-nya terdapat pulling resistor antara pin HWB pada ATMega 8U dan ground, yang akan mempermudah kita agar bisa masuk ke mode DFU (Device Firmware Upgrade) atau pembaruan firmware dari ATMega8U. ATMega8U dalam Arduino berfungsi sebagai jembatan antara port USB komputer dengan serial port prosesor utama dari Arduino, ATMega328. ATMega8U menjalankan suatu software yang dinamakan firmware, itu artinya kita tidak dapat mengubah software tersebut seenak kita sendiri, karena cip IC tersebut sudah terprogram terkecuali melalui sebuah protokol khusus yang
10 dinamakan DFU (Device Firmware Update). Keterangan lebih lengkap tentang DFU dapat dibaca di http://arduino.cc/en/hacking/dfuprogramming8u2. Arduino Uno R3 sebagai penyempurna Arduino R2 memakai ATMega16U sebagai cip pengubah USB ke serialnya. Fitur fitur terbaru yang diusung antara lain : 1.0 pinout : ditambahkan pin SDA dan SCL dekat dengan pin AREF, juga ditambahkan 2 pin dekat pin RESET. IOREF yang memungkinkan shield untuk mengadaptasi tegangan yang disediakan oleh board. Ke depan, shield akan kompatibel dengan board yang memakai AVR, yang bekerja dengan 5 V dan dengan Arduino Due (Arduino terbaru) yang memakai tegangan 3.3 V. Pin kedua adalah pin yang tidak tersambung, yang dimaksudkan untuk kegunaan yang akan dating. Sirkit RESET yang lebih powerful ATMega16U2 menggantikan 8U2. Uno dalam bahasa Italia bermakna satu. Nama tersebut sebenarnya merepresentasikan kehadiran IDE terbaru Arduino saat itu, yakni versi 1.0. Arduino Uno dan versi IDE 1.0 akan menjadi referensi untuk versi Arduino ke depan..
11 Berikut ini adalah gambar bagian bagian Arduino Uno : Gambar 2.1. Bagian Bagian Arduino Uno Tabel 2.1 Bagian Bagian Arduino Uno No. Keterangan 1 Jack USB 2 Jack Power 3 Prosessor 4 Cip komunikasi / Serial Converter 5 Kristal 16 MHz 6 Tombol Reset 7 LED Power 8 LED TX/RX 9 LED (Terhubung ke Pin 13) 10 Pin Power
12 11 Input Analog 12 Pin TX dan RX 13 Inputs/outputs Digital (Tanda "~" di depan nomor sebagai output untuk PWM. 14 Ground dan pin AREF. 15 ICSP untuk Atmega328 16 ICSP untuk antarmuka USB Adapun dimensi dari Arduino Uno : Gambar 2.2. Dimensi Arduino
13 Tabel 2.2 Spesifikasi Arduino Uno : Mikrokontroler ATMega 328 Tegangan Kerja Input Tegangan (disarankan) Input Tegangan (batas) Digital I/O 5 V 7-12 V 6-20 V 14 Pin (6 dapat dijadikan output PWM) Analog Input Arus DC per I/O Arus DC untuk 3.3 V Flash Memory 32 KB (ATMega328) 6 Pin 40 ma 50 ma 0.5 KB digunakan untuk Bootloader SRAM EEPROM Clock Speed 2 KB (ATMega328) 1 KB 16 MHz Keterangan : a. Power Arduino Uno dapat beroperasi dengan diberi catu daya melalui koneksi USB atau dengan catu daya eksternal, pemilihannya pun dapat dipilih secara otomatis. Arduino dapat beroperasi dengan catu daya eksternal yang bertegangan dari 6-20 volt. Jika diberikan tegangan kurang dari 7V, maka arduino ini mungkin akan menjadi tidak stabil. Jika
14 menggunakan lebih dari 12V, regulator voltage bisa panas dan merusak board. Rentang yang dianjurkan adalah 7-12 volt. b. Memori ATmega328 ini memiliki memori sebesar 32 KB (0,5 KB dari memori tersebut digunakan untuk bootloader) dan juga memiliki memori sebesar 2 KB dari SRAM dan 1 KB dari EEPROM. c. Input dan Output Masing-masing dari 14 pin digital pada Uno dapat digunakan sebagai input atau output, dengan menggunakan fungsi pinmode (), digitalwrite (), dan digitalread (). Setiap pin dapat memberikan atau menerima maksimum 40 ma dan memiliki resistor pull-up internal (terputus secara default) dari 20-50 kohms. 2.2.2 Instalasi IDE Arduino di Windows Sekalipun Arduino bisa digunakan di berbagai macam sistem operasi, karena dalam penulisan laporan tugas akhir ini penulis menggunakan sistem operasi Windows, maka hanya akan dibahas sedikit tentang instalasi Arduino di Windows. Software Arduino bisa didapat di situs resmi Arduino secara cuma cuma. Karena memakai sistem operasi Windows, maka berkas yang diunduh harus disesuakan dengan sistem operasi yang dipakai, versi terbaru pada saat laporan ini ditulis adalah arduino dimana memakai versi.023 setelah proses unduh
15 selesai, kita tinggal mengekstrak berkas tersebut di tempat yang kita inginkan, bisa di Desktop, Program Files, My Document, atau tempat lain. Setelah diekstrak, kita dapat langsung menjalankan IDE Arduino dengan mengklik 2 kali pada ikon Arduino yang bertipe Application dan terdapat dalam folder hasil ekstraksi kita sebelumnya. Selanjutnya, agar software Arduino bisa berkomunikasi dengan board Arduino melalui kabel USB, maka kita harus menginstal driver USB-nya terlebih dahulu. Gambar 2.3. Kabel USB tipe A-B Langkah langkah instalasi driver USB Arduino adalah sebagai berikut (penulis menggunakan versi 023: 1. Hubungkan board Arduino ke port USB komputer melalui kabel USB, maka pada layar komputer akan muncul jendela Found New Hardware Wizard. Untuk pertanyaan terhubung dengan Windows Update, pilih pilihan antara lain No, not this time, setelah itu kemudian pilih Next.
16 2. Pada jendela berikutnya, pilih pilihan Instal from a list or specific location, dan kemudian pilih Next. 3. Pada jendela berikutnya, arahkan lokasi pencarian berkas pada folder drivers yang ada di dalam berkas ekstraksi arduino-1.0.1-windows, sampai diperoleh folder UNO. Gambar 2.4. Lokasi Driver Arduino 4. Berikutnya, tekan tombol Next dan tunggu hingga proses instalasi selesai. 2.2.3 Lingkungan Pemrograman Arduino Lingkungan pemrograman disebut juga IDE, atau Integrated Development Environment. Seperti disebutkan sebelumnya, kelebihan Arduino adalah pada
17 penggunaan IDE-nya yang mudah karena kesederhanaannya, seperti terlihat pada gambar berikut ini. Gambar 2.5. Tampilan IDE Arduino Tampak ada enam buah tombol pada toolbar, dengan fungsi masing masing seperti berikut :
19 Tabel 2.3 Tmbol Fungsi pada IDE Arduino No Tombol Nama Fungsi Menguji apakah ada kesalahan pada program atau 1. Verify sketch, apabila sudah benar maka sketch akan dikompilasi, dirubah ke bahasa mesin 2. Upload 3. New 4. Open 5. Save Mengirimkan kode mesin hasil kompilasi ke board Arduino Membuat sketch baru Membuk sketch yang sudah ada Menyimpan sketch 6. Serial Monitor Menampilkan data yang dikirim dan data yang diterima melalui komunikasi serial 2.3 Sensor MQ-7 Sensor merupakan indera bagi sebuah sistem. Sensor memperoleh data dari lingkungan berupa besaran mekanis dan menampilkannya kembali dalam bentuk besaran listrik. Sesuai namanya, jenis sensor ini memanfaatkan gelombang ultrasonik, yakni gelombang yang memiliki frekuensi diatas 20 khz, sebagai media utamanya.
19 MQ-7 merupakan sensor gas yang digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari hari. Fitur dari sensor gas MQ-7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon nomoksida (CO), stabil dan berumur panjan. Sensor ini menggunakan catu daya heater 5VAC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian 5VDC, jarak pengukuran 20 2000 ppm untuk mengukur gas karbon monoksida Hasil pengukuran sensor ini ditentukan oleh waktu dan amplitude yang ditempuh gelombang ultrasonik tersebut. Sensor jenis ini biasanya digunakan untuk mengukur jarak suatu benda, seperti yang diperlihatkan pada gambar Gambar 2.6 Sensor MQ-7 2.4 GPRS Shield Arduino GPRS Shield adalah sebuah board yang dirancang terintegrasi dengan arduino dengan fungsi untuk dapat mengirim sms, membuat voice call atau mengkoneksi internet dengan menggunakan wireless network. Untuk menjalankan
20 GSM shield dengan arduino cukup hanya masukan pin dari GSM shield ke pin arduino uno yang telah tersedia. Arduino GSM Shield memungkinkan arduino untuk terkoneksi dengan internet, melakukan panggilan suara dan mengirim/menerima sms dengan menggunakan radio modem M10 dari Quectel, yang dapat memungkinkan komunikasi dengan arduino dengan menggunakan AT commands. GSM shield ini menggunakan pin digital 2 dan 3 untuk komunikasi serial software dengan M10. Pin 2 terkoneksi dengan M10 sehingga dapat berfungsi sebagai pin TX dan pin 3 dapat berfungsi sebagai pin RX. M10 adalah Quadband GSM/GPRS modem yang bekerja pada frekuensi GSM 850MHz, GSM900MHz, DCS1800MHz dan PCS1900MHz. M10 juga membantu TCP/UDP dan protokol HTTP melalui koneksi GPRS. Kecepatan transfer data GPRS Downlink dan Uplink maksimal adalah 85.6 kbps. Gambar 2.7 GPRS Arduino Shield