Ilham Richard

LA 1 M1

[menuju akhir]

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Prosedur

2. Hardware dan Diagram Blok

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

4. Flowchart dan Listing Program

5. Video Demo

6. Analisa

7. Download File

PERCOBAAN 3 : Led & PIR

1. Prosedur[Kembali]

1. Sediakan alat dan bahan percobaan

2. Rangkailah rangkaian di breadboard sesuai modul
3. Buka aplikasi thonny dan masukkan listing program ke dalam aplikasi tersebut
4. Hubungkan rangkaian dengan software dengan kabel USB
5. Jalankan program

2. Hardware dan Diagram Blok[Kembali]

a. Hardware

1. Rasberry Pi Pico

(a) (b)

Gambar Mikrokontroler Rasberry Pi Pico (a) tampilan hardware, (b) tampilan simulasi

Raspberry Pi Pico adalah papan mikrokontroler berbasis RP2040, sebuah chip yang dikembangkan oleh Raspberry Pi Foundation. Mikrokontroler ini menggunakan prosesor ARM Cortex-M0+ dual-core, memiliki 264KB RAM, dan mendukung berbagai antarmuka seperti GPIO, I2C, SPI, dan UART. Raspberry Pi Pico cocok untuk proyek embedded systems, IoT, dan otomasi

2. Sensor PIR

(a) (b)

Gambar Sensor PIR (a) tampilan hardware, (b) tampilan simulasi

Sensor PIR adalah sensor yang lazim digunakan untuk mendeteksi pergerakan objek di sekitarnya. Sensor ini memiliki desain yang kompak dan ringkas, dan sangat mudah dalam penggunaannya.

3. LED

(a) (b)

Gambar LED (a) tampilan hardware, (b) tampilan simulasi

LED adalah dioda semikonduktor yang dapat memancarkan cahaya ketika dialiri arus listrik. LED digunakan dalam berbagai aplikasi seperti indikator elektronik, pencahayaan, dan display. LED hanya bekerja pada arah bias maju dan memiliki berbagai warna yang ditentukan oleh material semikonduktornya.

4. Resistor

(a) (b)

Gambar resistor (a) tampilan hardware, (b) tampilan simulasi

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk membatasi arus listrik dalam suatu rangkaian. Resistor bekerja berdasarkan hukum Ohm, yang menyatakan bahwa tegangan (V) = arus (I) × resistansi (R). Resistor memiliki satuan Ohm (Ω) dan digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pembagian tegangan, kontrol arus, dan proteksi rangkaian elektronik.

b. Diagram Blok

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja[Kembali]

Gambar Rangkaian Percobaan 3 Modul 1

Prinsip Kerja :

Sensor PIR digunakan untuk mendeteksi keberadaan gerakan manusia berdasarkan perubahan radiasi inframerah di sekitarnya. Rangkaian ini memiliki dua LED: LED merah yang menyala saat gerakan terdeteksi dan LED kuning yang menyala saat tidak ada gerakan.

Ketika program dijalankan, pin 27 dikonfigurasi sebagai input untuk menerima sinyal dari sensor PIR. Jika sensor mendeteksi gerakan, pin keluaran (GPIO 15) diatur ke HIGH (1) sehingga LED merah menyala, sementara pin GPIO 14 diatur ke LOW (0) sehingga LED kuning mati. Jika tidak ada gerakan, kondisi ini dibalik: LED merah mati dan LED kuning menyala.

Logika utama dari program ini terletak pada loop utama yang secara terus-menerus membaca status sensor PIR menggunakan pir.value(). Jika pir.value() bernilai 1, berarti ada gerakan yang terdeteksi, sehingga LED merah menyala dan LED kuning mati. Sebaliknya, jika pir.value() bernilai 0, berarti tidak ada gerakan, sehingga LED kuning menyala dan LED merah mati.

Program juga menggunakan time.sleep(0.1) untuk memberikan jeda 100 milidetik dalam setiap iterasi loop guna mencegah pembacaan sensor yang terlalu cepat. Ini membantu menghindari false triggering akibat fluktuasi kecil pada sensor PIR.

4. Flowchart dan Listing Program[Kembali]

a. Flowchart

b. Listing Program

from machine import Pin

import time
# Konfigurasi sensor PIR sebagai input
pir = Pin(27, Pin.IN)
# Konfigurasi LED sebagai output
led_merah = Pin(15, Pin.OUT) # LED merah menyala saat ada gerakan
led_kuning = Pin(14, Pin.OUT) # LED kuning menyala saat tidak ada gerakan
print("Menunggu gerakan...")
while True:

if pir.value(): # Jika sensor PIR mendeteksi gerakan
led.value(0) # Matikan LED
print("Gerakan terdeteksi!")

led_merah.value(1) # Nyalakan LED merah
led_kuning.value(0) # Matikan LED kuning

else:

led_merah.value(0) # Matikan LED merah
led_kuning.value(1) # Nyalakan LED kuning

time.sleep(0.1) # Delay untuk menghindari pembacaan cepat

5. Video Demo[Kembali]

6. Analisa[Kembali]

1. Analisa bagaimana pengaruh penggunaan/pemilihan GPIO pada STM32 dan Raspberry Pi Pico

Jawab :
Pemilihan dan penggunaan GPIO sangat penting dalam desain rangkaian karena mempengaruhi kesesuian dengan perangkat lain seperti kecepatan operasi, dan fleksibilitas sistem secara keseluruhan. STM32 memiliki lebih banyak opsi konfigurasi dibandingkan Raspberry Pi Pico, tetapi Pico terkesan lebih sederhana dalam penggunaannya.
STM 32 dan Rasberry pi picco memiliki keunggulannya masing-masing. Pada STM32, setiap pin GPIO memiliki konfigurasi yang fleksibel, termasuk mode input, output, analog, dan fungsi alternatif (seperti komunikasi I2C, SPI, UART). Beberapa pin juga mendukung fitur internal seperti pull-up/pull-down resistor dan kemampuan interrupt. Oleh sebab itu, penggunana STM32 cocok untuk untuk proyek yang kompleks, butuh banyak fitur hardware, dan menuntut performa tinggi. Sedangkan, pada Raspberry Pi Pico, GPIO juga dapat dikonfigurasi sebagai input atau output dan mendukung fungsi alternatif. Namun, konfigurasi GPIO pada Raspberry Pi Pico lebih sederhana dibandingkan STM32 karena menggunakan pendekatan berbasis MicroPython atau C/C++ sehingga cocok untuk proyek sederhana, cepat, dan edukatif.
Dalam percobaan , pemilihan pin GPIO menentukan bagaimana sensor PIR, sensor IR, sensor sentuh, dan LED dapat berfungsi. Jika pemilihan pin tidak tepat, misalnya memilih pin yang tidak mendukung fungsi input atau output yang diinginkan, maka sistem tidak akan berjalan dengan benar. Oleh karena itu, pemilihan GPIO berpengaruh langsung terhadap jalannya proses dalam rangkaian.

2.      Analisa bagaimana STM32 dan Raspberry Pi Pico menerima inputan dan menghasilkan output
Jawab :
Pada STM32, GPIO dapat dikonfigurasi melalui register atau menggunakan library HAL (Hardware Abstraction Layer), yang menyediakan fungsi-fungsi seperti HAL_GPIO_ReadPin() untuk membaca input dan HAL_GPIO_WritePin() untuk mengatur output. Raspberry Pi Pico, yang menggunakan mikrokontroler RP2040, biasanya diprogram dengan MicroPython atau C/C++. Dalam MicroPython, modul machine menyediakan kelas Pin untuk mengelola GPIO, memungkinkan konfigurasi pin sebagai input atau output dan membaca atau menulis nilai logika secara langsung.

3.      Analisa bagaimana program deklarasi pin I/O pada STM32 dan Raspberry Pi Pico
Jawab :
Pada STM32, deklarasi pin I/O biasanya melibatkan inisialisasi struktur GPIO_InitTypeDef, di mana pengguna menentukan parameter seperti pin yang digunakan, mode operasi, pull-up/pull-down, dan kecepatan. Setelah itu, fungsi HAL_GPIO_Init() dipanggil untuk menerapkan konfigurasi tersebut. Contohnya Pin IR dan Touch Sensor dikonfigurasi sebagai input dengan mode GPIO_MODE_INPUT. LED merah, hijau, dan biru dikonfigurasi sebagai output dengan GPIO_MODE_OUTPUT_PP (push-pull).
Sebaliknya, Raspberry Pi Pico menawarkan pendekatan yang lebih sederhana. Dengan menggunakan MicroPython, deklarasi pin dilakukan dengan membuat objek Pin dari modul machine, di mana pengguna hanya perlu menentukan nomor pin dan mode (input atau output). Contohnya Pin 27 dikonfigurasi sebagai input menggunakan Pin.IN untuk membaca sinyal dari sensor PIR. Pin 15 dan Pin 14 dikonfigurasi sebagai output menggunakan Pin.OUT untuk mengontrol LED merah dan kuning.

4.      Analisa bagaimana program dalam analisa metode pendeteksian input pada STM32 dan Raspberry Pi Pico
Jawab :
STM32 mendukung berbagai metode pendeteksian input, termasuk polling dan interrupt. Dengan menggunakan interrupt, STM32 dapat merespons perubahan status pin secara real-time tanpa perlu memeriksa status pin secara terus-menerus, yang efisien untuk aplikasi yang memerlukan respons cepat. Raspberry Pi Pico juga mendukung metode polling dan interrupt. Dalam MicroPython, metode polling dapat dilakukan dengan memeriksa status pin secara berkala dalam loop, sedangkan interrupt dapat diimplementasikan dengan menetapkan fungsi callback yang akan dipanggil saat terjadi perubahan status pada pin tertentu.

5.      Analisa Fungsi HAL_Delay(100) pada STM32 dan utime.sleep_ms(1) pada Raspberry Pi Pico
Jawab :
Fungsi HAL_Delay(100) pada STM32 dan utime.sleep_ms(1) pada Raspberry Pi Pico digunakan untuk menunda eksekusi program selama waktu tertentu. HAL_Delay(100) menunda eksekusi selama 100 milidetik, sementara utime.sleep_ms(1) menunda selama 1 milidetik. Kedua fungsi ini bersifat blocking, artinya selama periode penundaan, prosesor tidak melakukan tugas lain. Pada STM32, HAL_Delay() memanfaatkan timer internal untuk menghasilkan penundaan yang akurat. Demikian pula, Raspberry Pi Pico menggunakan fungsi sleep_ms() dari modul utime untuk tujuan yang sama. Penggunaan fungsi delay yang bersifat blocking dapat mempengaruhi responsivitas sistem, terutama dalam aplikasi real-time, sehingga perlu dipertimbangkan dengan cermat dalam desain sistem.

KESIMPULAN :

Input dan output (I/O) adalah aspek fundamental dalam mikrokontroler, memungkinkan interaksi dengan perangkat eksternal seperti sensor, LED, dan aktuator. General Purpose Input/Output (GPIO) berfungsi sebagai jalur komunikasi utama antara mikrokontroler dan komponen lain. Raspberry Pi Pico dan STM32 memiliki pendekatan berbeda dalam mengelola GPIO. Raspberry Pi Pico menggunakan MicroPython atau C/C++ SDK dengan sintaks sederhana, cukup menentukan nomor pin dan mode operasi (Pin(number, mode)). Sementara itu, STM32 menggunakan HAL Library yang lebih kompleks, memungkinkan pengaturan mode pull-up, pull-down, push-pull, open-drain, dan kecepatan sinyal dengan fungsi HAL_GPIO_Init().

Dalam pengolahan input, Raspberry Pi Pico membaca status pin menggunakan pir.value() untuk mendeteksi gerakan sensor PIR, sedangkan STM32 menggunakan HAL_GPIO_ReadPin() untuk membaca kondisi sensor IR dan touch. Output dikendalikan melalui Pin.OUT pada Raspberry Pi Pico dan HAL_GPIO_WritePin() pada STM32. Raspberry Pi Pico lebih mudah digunakan untuk proyek sederhana dan cepat, sedangkan STM32 menawarkan fleksibilitas lebih tinggi untuk aplikasi kompleks. Pemilihan mikrokontroler bergantung pada kebutuhan proyek, apakah lebih mengutamakan kemudahan implementasi atau kontrol yang lebih presisi. Dengan memahami konsep I/O ini, perancangan sistem berbasis mikrokontroler dapat dilakukan lebih optimal sesuai kebutuhan aplikasi.

7. Download File[Kembali]

Download HTML klik disini

Download file Analisa klik disini
Download video Demo klik disini

Download Datasheet Sensor PIR klik disini
Download Datasheet LED klik disini
Download Datasheet Resistor klik disini
Download Datasheet IC Rasberry Pi Pico klik disini

[menuju awal]

Test coba

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

MODUL I
GENERAL INPUT DAN OUTPUT

1. Pendahuluan [Kembali]

a) Asistensi dilakukan 1x

b) Praktikum dilakukan 1x

2. Tujuan [Kembali]

a) Memahami cara penggunaan input dan output digital pada mikrokontroler

b) Menggunakan komponen input dan output sederhana dengan Raspberry Pi Pico

c) Menggunakan komponen Input dan Output sederhana dengan STM32F103C8

3. Alat dan Bahan [Kembali]

a) Raspberry Pi Pico

b) STM32F103C8

c) LED

d) Push Button

e) LED RGB

f) Touch Sensor

g) PIR Sensor

h) Sensor Infrared

i) Buzzer

j) Breadboard

k) Resistor

4. Dasar Teori [Kembali]

1. General Input Output

Input adalah semua data dan perintah yang dimasukkan ke dalam memori untuk diproses lebih lanjut oleh mikroprosesor. Sebuah perangkat input adalah komponen piranti keras yang memungkinkan user atau pengguna memasukkan data ke dalam mikroprosesor. Output adalah data hasil yang telah diproses. Perangkat output adalah semua komponen piranti keras yang menyampaikan informasi kepada orang-orang yang menggunakannya.

Pada STM32 dan Raspberry Pi Pico pin input/output terdiri dari digital dan analog yang jumlah pin-nya tergantung jenis mikrokontroller yang digunakan. Input digital digunakan untuk mendeteksi perubahan logika biner pada pin tertentu. Adanya input digital memungkinkan mikrokontroler untuk dapat menerjemahkan 0V menjadi logika LOW dan 5V menjadi logika HIGH. Membaca sinyal digital pada mikrokontroller dapat menggunakan sintaks digitalRead(pin);

Output digital terdiri dari dua buah logika, yaitu kondisi logika HIGH dan kondisi logika LOW. Untuk menghasilkan output kita dapat menggunakan sintaks digitalWrite(pin,nilai); yang sebelumnya pin sudah diset ke mode OUTPUT, lalu parameter kedua adalah set nilai HIGH atau LOW. Apabila pin diset dengan nilai HIGH, maka voltase pin tersebut akan diset ke 5V atau 3.3V dan bila pin diset ke LOW, maka voltase pin tersebut akan diset ke 0V.

2. Raspberry Pi Pico

Raspberry Pi Pico adalah papan rangkaian elektronik yang di dalamnya terdapat komponen utama chip mikrokontroler RP2040, yang dirancang dan diproduksi oleh Raspberry Pi Foundatio. Tidak seperti komputer mini raspberry Pi lainnya yang menjalankan sistem operasi seperti Linux, Pico dirancang untuk tugas-tugas yang lebih sederhana dan langsung (embedded system), seperti membaca sensor, mengontrol perangkat, atau melakukan pengolahan data pada tingkat hardware.

Adapun spesifikasi dari Raspberry Pi Pico adalah sebagai berikut:

Gambar 1. Raspberry Pi Pico

Microcontroller RP2040

Operating Voltage 3.3 V

Input Voltage (recommended) 5 V via USB

Input Voltage (limit) 1.8–5.5 V

Digital I/O Pins 26 GPIO pins

PWM Digital I/O Pins 16

Analog Input Pins 3

DC Current per I/O Pin 16 mA

DC Current for 3.3V Pin 300 mA

Flash Memory 2 MB on-board QSPI Flash

SRAM 264 KB

Clock Speed Hingga 133 MHz

3. STM32103C8

STM32F103C8 adalah mikrokontroler berbasis ARM Cortex-M3 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Mikrokontroler ini sering digunakan dalam pengembangan sistem tertanam karena kinerjanya yang baik, konsumsi daya yang rendah, dan kompatibilitas dengan berbagai protokol komunikasi. Pada praktikum ini, kita menggunakan STM32F103C8 yang dapat diprogram menggunakan berbagai

metode, termasuk komunikasi serial (USART), SWD (Serial Wire Debug), atau JTAG untuk berhubungan dengan komputer maupun perangkat lain. Adapun spesifikasi dari STM32F4 yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:

Gambar 2. STM32F103C8

Microcontroller ARM Cortex-M3

Operating Voltage 3.3 V

Input Voltage (recommended) 5 V

Input Voltage (limit) 2 – 3.6 V

Digital I/O Pins 32

PWM Digital I/O Pins 15

Analog Input Pins 10 (dengan resolusi 12-bit ADC)

DC Current per I/O Pin 25 mA

DC Current for 3.3V Pin 150 mA

Flash Memory 64 KB

SRAM 20 KB

EEPROM Emulasi dalam Flash

Clock Speed 72 MHz

A. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG

1) Raspberry Pi Pico

1. RAM (Random Access Memory)

Raspberry Pi Pico dilengkapi dengan 264KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM yang lebih besar ini memungkinkan Pico menjalankan aplikasi yang lebih kompleks dan menyimpan data lebih banyak.

2. Memori Flash Eksternal

Raspberry Pi Pico tidak memiliki ROM tradisional. Sebagai gantinya, ia menggunakan memori flash eksternal. Kapasitas memori flash ini dapat bervariasi, umumnya antara 2MB hingga 16MB, tergantung pada konfigurasi. Memori flash ini digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Penggunaan memori flash eksternal pada Pico memberikan fleksibilitas lebih besar dalam hal kapasitas penyimpanan program.

3. Crystal Oscillator

Raspberry Pi Pico menggunakan crystal oscillator untuk menghasilkan sinyal clock yang stabil. Sinyal clock ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya.

4. Regulator Tegangan

Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.

5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output):

Untuk menghubungkan Pico ke berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, dan LED.

2) STM32

1. RAM (Random Access Memory)

STM32F103C8 dilengkapi dengan 20KB SRAM on-chip. Kapasitas RAM ini memungkinkan mikrokontroler menjalankan berbagai aplikasi serta menyimpan data sementara selama eksekusi program.

2. Memori Flash Internal

STM32F103C8 memiliki memori flash internal sebesar 64KB atau 128KB, yang digunakan untuk menyimpan firmware dan program pengguna. Memori ini memungkinkan penyimpanan kode program secara permanen tanpa memerlukan media penyimpanan eksternal.

3. Crystal Oscillator

STM32F103C8 menggunakan crystal oscillator eksternal (biasanya 8MHz) yang bekerja dengan PLL untuk meningkatkan frekuensi clock hingga 72MHz. Sinyal clock yang stabil ini penting untuk mengatur kecepatan operasi mikrokontroler dan komponen lainnya.

4. Regulator Tegangan

STM32F103C8 memiliki sistem pengaturan tegangan internal yang memastikan pasokan daya stabil ke mikrokontroler. Tegangan operasi yang didukung berkisar antara 2.0V hingga 3.6V.

5. Pin GPIO (General Purpose Input/Output)

STM32F103C8 memiliki hingga 37 pin GPIO yang dapat digunakan untuk menghubungkan berbagai perangkat eksternal seperti sensor, motor, LED, serta komunikasi dengan antarmuka seperti UART, SPI, dan I²C.

5. Percobaan [Kembali]

1. Led & Push Button

§ Rangkaian