BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Gambaran Umum

Sering kita mendengar istilah mikroprosesor, mikrokomputer dan

mikrokontroler. Mikroprosesor adalah bagian dari CPU (Central Processing Unit)

dari sebuah komputer, tanpa memori, I/O dan peripheral yang dibutuhkan oleh

suatu sistem lengkap. Supaya dapat bekerja, mikroprosesor memerlukan

perangkat pendukung seperti RAM, ROM dan I/O. Bila sebuah mikroprosesor

dikombinasi dengan I/O dan memori (RAM/ROM) maka akan menghasilkan

sebuah mikrokomputer. Sebagai terobosan, mikrokomputer ini dapat juga dibuat

dalam bentuk single chip yaitu Single Chip Microcomputer (SCM) yang biasa

orang kenal dengan sebutan mikrokontroler.

Perbedaan yang menonjol antara mikrokomputer dengan mikrokontroler

yaitu terletak pada penggunaan perangkat I/O dan media untuk penyimpanan

program. Bila mikrokomputer menggunakan disket, harddrive lainnya maka

mikrokontroler menggunakan EEPROM sebagai penyimpan programnya.

Sedangkan untuk keuntungan mikrokontroler dibandingkan dengan mikroprosesor

adalah pada mikrokontroler sudah terdapat RAM dan peralatan I/O pendukung

sehingga tidak memerlukan perangkat tambahan.

2.2 Arduino

Arduino adalah sebuah papan (board) rangkaian elektronik yang terdiri

dari perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) yang bersifat

open source. Perangkat lunaknya bersifat open source dimana source code

Arduino dapat disesuaikan dan dikembangkan dengan kebutuhan perograman para

5

6

penggunanya. Begitu juga dengan perangkat kerasnya dimana rancangan

board Arduino dipublikasikan di bawah creative common license yang artinya

pengembang rancangan elektronik dapat mengembangkan, menambahkan dan

merancang versi boardnya sendiri. Arduino dapat diprogram untuk memproses

input dan output antara perangkat dan komponen elektronik yang terhubung pada

Arduino.

Board Arduino terbuat dari Atmel AVR Microprocessor, kristal atau

osilator (sebuah clock sederhana yang mengirimkan pulsa-pulsa waktu pada

frekuensi yang ditetapkan sehingga memungkinkan clock tersebut bekerja sesuai

dengan kecepatan yang diinginkan), dan regulator linear 5V. Arduino memiliki

soket untuk dihubungkan ke komputer untuk meng-upload dan menerima data

kembali. Soket tersebut tergantung tipe Arduino yang digunakan. Arduino

memiliki pin-pin input / output mikrokontroler (microcontroller I/O) yang dapat

dihubungkan ke berbagai rangkaian atau sensor.

Bentuk dari board Arduino dapat dilihat pada Gambar 2.1 Komponen

Arduino berikut ini :

Gambar 2.1 Komponen Arduino

Board Arduino memiliki berbagai macam versi. Beberapa tahun yang lalu

Tim Arduino menyempurnakan desain board Arduino dan merilis beberapa versi

baru Arduino ke pasaran. Versi - versi tersebut biasanya menggunakan nama Italia

seperti Arduino Uno, Arduino Duemilanove, atau Arduino Diecimilia. Daftar

versi board Arduino yang telah dirilis tersebut dapat dilihat di situs resmi Arduino

http://arduino.cc/en/Main/Boards. Berbagai macam board yang dipasarkan dapat

dilihat pada Gambar 2.2 Berbagai Versi board Arduino berikut ini :

7

Gambar 2.2 Berbagai Versi Board Arduino

Arduino yang digunakan dalam adalah versi terbaru yaitu Arduino Uno

R3. Arduino Uno adalah board mikrokontroler berbasis ATmega328. memiliki 14

pin digital input/output dimana 6 diantaranya dapat digunakan sebagai output

PWM, 6 analog input, sebuah resonator keramik 16 MHz, koneksi Universal

Serial Bus (USB), power jack, In Circuit Serial Programming (ICSP) header dan

tombol reset.

Arduino Uno R3 memiliki kelebihan dibandingkan dengan Uno versi R1

dan R2 yang telah dirilis sebelumnya. Uno R3 memiliki fitur ATmega16U2 yang

diprogram sebagai USB-to-SerialConverter, berbeda dengan Uno versi

sebelumnya yang memerlukan chip driver Future Technology Devices

International (FTDI) USB-to-serial.

2.2.1 Spesifikasi Arduino Uno

Spesifikasi yang dimiliki oleh Ardunino Uno yang digunakan dapat dilihat

pada Tabel 2.1 berikut ini:

Tabel 2.1 Spesifikasi Arduino Uno

Spesifikasi Keterangan

Microcontroller ATmega328

Operating Vage 5 V

Input Vage (recommended) 7 – 12 V

Input Vage (limits) 6 – 20 V

Digital I/O Pin 14 (6 pin sebagai output PWM)

Analog Input Pins 6 (A0 – A5)

8

DC Current per I/O Pin40 mA

DC Current for 3.3V Pin50 mA

Flash Memory 32 Kb (ATmega328) 0.5Kb digunakan oleh

bootloader

SRAM 2 Kb (ATmega328)

EEPROM 1 Kb (ATmega328)

Clock Speed 16 MHz

Serial Pin Rx (D0) dan Tx (D1)

2.2.1.1 Daya

Power Arduino Uno dapat diberikan melalui koneksi USB A-B atau

power supply. Power supply (non-USB) dapat berasal dari adaptor DC (wall-wart)

atau baterai. Adaptor ini dapat dihubungkan ke koneksi port input supply. Board

Arduino dapat beroperasi dengan input eksternal 6 - 20 V. Suplai tegangan yang

sebaiknya digunakan adalah 7 – 12 V. Hal ini dilakukan untuk menghindari

ketidakstabilan atau kerusakan pada board. Penjelasan Pin power pada Arduino

Uno adalah sebagai berikut:

a) VIN

Tegangan input ke board Arduino ketika menggunakan sumber daya

eksternal. Pin ini dapat digunakan jika diinginkan masukan dari power

jack.

b) 5V

Keluaran dari pin ini sebesar 5V dari regulator pada board. Board dapat

disuplai dengan daya, baik dari daya power jack (7 - 12V), konektor USB

(5V), atau pin VIN pada board (7-12V).

c) 3.3V

Menyuplai 3,3V yang dihasilkan oleh regulator pada board. Menarik arus

maksimum 50 mA.

d) GND

Berfungsi sebagai jalur ground pada Arduino.

9

e) IOREF

Pin ini menyediakan tegangan referensi dimana mikrokontroler dapat

beroperasi. Shield yang dikonfigurasi dengan benar dapat membaca

IOREF tegangan pin dan memilih sumber daya yang tepat atau

mengaktifkan translator tegangan pada output agar dapat bekerja dengan

tegangan 5V atau 3.3V.

2.2.1.2 Memory

ATmega328 yang digunakan pada Arduino memiliki kapasitas 32 Kb

(dengan 0,5 Kb digunakan untuk bootloader). Selain itu juga memiliki 2 Kb dari

SRAM dan 1 Kb EEPROM (yang dapat dibaca dan ditulis dengan EEPROM

library).

2.2.1.3 Input dan Output

Pin - pin digital pada Arduino Uno berjumlah 14 pin yang beroperasi

pada tegangan 5V, dapat digunakan sebagai input atau output, menggunakan

fungsi pin Mode(), digitalWrite(), dan digitalRead(). Setiap pin dapat

menghasilkan atau menerima arus maksimum 40 mA dan memiliki resistor pull-

up internal yang (secara default terputus) sebesar 20 - 50 k. Selain itu, beberapa

pin memiliki fungsi khusus, yaitu:

a) Serial : 0 (RX) dan1 (TX)

Digunakan untuk menerima (RX) dan mengirimkan (TX) data serial TTL.

Pin ini terhubung ke pin yang sesuai pada ATmega USB ke TTL Serial

Chip.

b) Interupsi eksternal : 2 dan 3

Pin ini dapat dikonfigurasi untuk men-trigger interrupt pada nilai yang

rendah, tepi naik atau jatuh, atau perubahan nilai.

c) PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11

Menyediakan PWM output 8-bit dengan fungsi analogWrite().

d) SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK).

Pin ini mendukung komunikasi SPI menggunakan SPI library.

10

e) LED : 13

Terdapat built-in LED yang terhubung ke pin digital13. Ketika pin bernilai

high, LED menyala, saat pin bernilai low, LED mati.

Arduino Uno memiliki enam input analog, berlabel A0 sampai A5, yang

masing - masing menyediakan 10 bit resolusi (yaitu 1024 nilai yang berbeda).

Secara default diukur dari ground sampai 5V, namun batas atas jangkauan dapat

diubah dengan menggunakan pin AREF dan fungsi analogReference(). Selain itu,

beberapa pin memiliki fungsi khusus, yaitu:

a) TWI : pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL

Mendukung komunikasi TWI menggunakan Wire library.

b) AREF

Tegangan referensi untuk input analog. Digunakan dengan fungsi

analogReference().

c) Reset

Digunakan untuk me-reset program yang tertanam atau terdapat pada

mikrokontroler.

2.2.1.4 Komunikasi

Arduino Uno memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan

komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. ATmega328 menyediakan

komunikasi (5V), yang tersedia di pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Software

Arduino termasuk monitor seri yang memungkinkan data tekstual sederhana yang

akan dikirim ke dan dari board Arduino. LED RX dan TX pada board akan

berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip USB-to-serial dan koneksi USB

ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Software

Serial library memungkinkan untuk komunikasi serial pada setiap pin digital Uno.

Untuk komunikasi SPI, digunakan SPI library.

2.2.2 Bahasa Pemrograman Arduino

11

Ketika akan membuat program untuk Arduino membutuhkan software

arduino untuk membuat bahasa pemrograman. Berikut tampilan software Arduino

pada gambar 2.3.

Gambar 2.3 Software Arduino

Arduino menggunakan pemrograman dengan bahasa C. Berikut ini adalah

sedikit penjelasan pemrograman dan penjelasan singkat mengenai karakter bahasa

C dan software Arduino. Untuk penjelasan yang lebih mendalam, web Arduino.cc

adalah sumber yang lengkap.

Semua bahasa perograman terdiri dari :

1. ekspresi,

2. statemen,

3. blok statemen

4. blok fungsi

Berikut tampilan jendela software Arduino pada gambar 2.4.

12

Gambar 2.4 Jendela Software Arduino

Ekspresi  adalah kombinasi operand dan operator  contohnya  ( 2 + 3), (X

> Y)  dan sebagainya.  Untuk 2, 3, X dan Y adalah operand  sedangkan  + dan >

adalah operator . Statemen adalah  instruksi lengkap dalam bahasa C diakhiri dgn

tanda  ;  (titik koma)   contohnya :  (A= 2+3;). Statemen dan ekspresi C arduino

indentik dengan ANSI-C, struktur program C Arduino  minimal terdiri dari dua

fungsi yaitu setup() dan loop(). Berikut tampilan struktur minimal program C

Arduino pada gambar 2.5.

Gambar 2.5 Strukutur Minimal Program C Arduino

13

Fungsi setup() dijalankan pertama  kali  setiap board  arduino dihidupkan

sedangkan fungsi loop() dijalankan terus menerus selama board arduino hidup.

Pada program  standar C ANSI  fungsi yg pertama dijalankan adalah fungsi

main()  pada C arduino  adalah fungsi setup().

Variabel adalah memori penyimpanan data yang nilainya dapat diubah -

ubah. variabel disimpan di RAM, sedangkan konstanta adalah memori

penyimpanan data yang nilainya tidak dapat diubah setelah program di compile.

Konstanta disimpan di memori program. Variabel dan  konstanta  global  dapat

diakses di seluruh bagian program. Variabel  dan konstanta lokal  hanya dapat

diakses didalam fungsi tempat dideklarasikannya.

2.2.2.1 Struktur

Setiap program Arduino (biasa disebut sketch) mempunyai dua buah

fungsi yang harus ada yaitu :

void setup( ) {   }

Semua kode didalam kurung kurawal akan dijalankan hanya satu kali

ketika program Arduino dijalankan untuk pertama kalinya.

void loop( ) {   }

Fungsi ini akan dijalankan setelah setup (fungsi void setup) selesai.

Setelah dijalankan satu kali fungsi ini akan dijalankan lagi, dan lagi secara

terus menerus sampai catu daya (power) dilepaskan.

2.2.2.2 Syntax

Berikut ini adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format

penulisan pada program antara lain :

// (komentar satu baris)

Kadang diperlukan untuk memberi catatan pada diri sendiri apa arti dari

kode-kode yang dituliskan. Cukup menuliskan dua buah garis miring dan

apapun yang kita ketikkan dibelakangnya akan diabaikan oleh program.

/*   */ (komentar banyak baris)

Jika anda punya banyak catatan, maka hal itu dapat dituliskan pada

beberapa baris sebagai komentar. Semua hal yang terletak di antara dua

simbol tersebut akan diabaikan oleh program.

14

{   } (kurung kurawal)

Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program mulai dan berakhir

(digunakan juga pada fungsi dan pengulangan).

; (titk koma)

Setiap baris kode harus diakhiri dengan tanda titik koma (jika ada titik

koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan).

2.2.2.3 Variabel

Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi

untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variabel inilah yang

digunakan untuk memindahkannya antara lain :

int (integer)

Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak

mempunyai angka desimal dan menyimpan nilai dari -32,768 dan 32,767.

long (long)

Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32 bit)

dari memori (RAM) dan mempunyai rentang dari -2,147,483,648 dan

2,147,483,647.

boolean (boolean)

Variabel sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai TRUE (benar)

atau FALSE (salah). Sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit  dari

RAM.

float (float)

Digunakan untuk angka desimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit)

dari RAM dan mempunyai rentang dari -3.4028235E+38 dan

3.4028235E+38.

char (character)

Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya ‘A’ = 65).

Hanya memakai 1 byte (8 bit) dari RAM.

2.2.2.4 Operator Matematika

Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka (bekerja seperti

matematika yang sederhana) yaitu :

15

= (sama dengan)

Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain (misalnya: x = 10 *

2, x sekarang sama dengan 20).

% (persen)

Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka yang

lain (misalnya: 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2).

+ (tambah)

Penjumlahan

- (kurang)

Pengurangan

* (bintang)

Perkalian

/ (garis miring)

Pembagian

2.2.2.5 Operator Pembanding

Operator pembanding digunakan untuk membandingkan nilai logika

antara lain :

==

Sama dengan (misalnya: 12 == 10 adalah false (salah) atau 12 == 12

adalah true (benar)).

!=

Tidak sama dengan (misalnya: 12 != 10 adalah true (benar) atau 12 != 12

adalah false (salah)).

<

Lebih kecil dari (misalnya: 12 < 10 adalah false (salah) atau 12 < 12

adalah false (salah) atau 12 < 14 adalah true (benar)).

>

Lebih besar dari (misalnya: 12 > 10 adalah true (benar) atau 12 > 12

adalah false (salah) atau 12 > 14 adalah false (salah)).

16

2.2.2.6 Struktur Pengaturan

Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang akan dijalankan

berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan (banyak lagi yang lain dan

bisa dicari di internet) yaitu :

If dan Else

dengan format seperti berikut ini:

if (kondisi) { }

else if (kondisi) { }

else { }

Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada di dalam

kurung kurawal jika kondisinya true, dan jika tidak (false) maka akan diperiksa

apakah kondisi pada else if dan jika kondisinya false maka kode pada else yang

akan dijalankan.

For

dengan format seperti berikut ini:

for (int i = 0; i < #pengulangan; i++) { }

Digunakan bila anda ingin melakukan pengulangan kode di dalam kurung kurawal

beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan.

Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i–.

2.2.2.7 Digital

pinMode(pin, mode)

Digunakan untuk menetapkan mode dari suatu pin, pin adalah nomor pin

yang akan digunakan dari 0-19 (pin analog 0-5 adalah 14-19). Mode yang bisa

digunakan adalah input atau output.

digitalWrite(pin, value)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai output, pin tersebut dapat dijadikan

high (ditarik menjadi 5 volts) atau low (diturunkan menjadi ground).

digitalRead(pin)

Ketika sebuah pin ditetapkan sebagai input maka anda dapat menggunakan

kode ini untuk mendapatkan nilai pin tersebut apakah high (ditarik menjadi 5

volts) atau low (diturunkan menjadi ground).

17

2.2.2.8 Analog

Arduino adalah mesin digital tetapi mempunyai kemampuan untuk

beroperasi di dalam analog (menggunakan trik). Berikut ini cara untuk

menghadapi hal yang bukan digital antara lain :

analogWrite(pin, value)

Beberapa pin pada Arduino mendukung PWM (pulse width modulation)

yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, 11. Ini dapat merubah pin hidup (on) atau mati (off)

dengan sangat cepat sehingga membuatnya dapat berfungsi layaknya keluaran

analog. Value (nilai) pada format kode tersebut adalah angka antara 0 ( 0% duty

cycle ~ 0V) dan 255 (100% duty cycle ~ 5V).

analogRead(pin)

Ketika pin analog ditetapkan sebagai INPUT anda dapat membaca

keluaran voltase-nya. Keluarannya berupa angka antara 0 (untuk 0 volts) dan 1024

(untuk 5 volts).

2.3 Bluetooth

Bluetooth adalah teknologi yang memungkinkan dua perangkat yang

kompatibel, seperti telepon dan PC untuk berkomunikasi tanpa kabel dan tidak

memerlukan koneksi saluran yang terlihat. Teknologi ini memberikan perubahan

yang signifikan terhadap peralatan elektronik yang kita gunakan. Jika kita melihat

sekeliling kita dimana keyboard dihubungkan pada komputer. Demikian juga

halnya dengan printer, mouse, monitor dan lain sebagainya. Semua peralatan itu

dihubungkan dengan menggunakan kabel. Akibatnya terjadi masalah banyak

kabel yang dibutuhkan di kantor, rumah atau tempat-tempat lainnya. Masalah lain

yang ditemui adalah bagaimana menelusuri kabel-kabel yang terpasang jika ada

suatu kesalahan atau kerusakan. Bluetooth memperbaiki penggunaan teknologi

kabel yang cenderung menyulitkan ini dengan cara menghubungkan beberapa

peralatan tanpa menggunakan kabel.

Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz (antara 2.402 GHz

sampai 2.480 GHz) yang mampu menyediakan layanan komunikasi data dan suara

18

secara real-time antara host to host bluetooth dengan jarak jangkauan layanan

yang terbatas. Bluetooth dapat berupa card yang bentuk dan fungsinya hampir

sama dengan card yang digunakan untuk wireless local area network (WLAN)

dimana menggunakan frekuensi radio standar IEEE 802.11, hanya saja pada

bluetooth mempunyai jangkauan jarak layanan yang lebih pendek dan

kemampuan transfer data yang lebih rendah.

Pada dasarnya bluetooth diciptakan bukan hanya menggantikan atau

menghilangkan penggunaan kabel didalam melakukan pertukaran informasi,

tetapi juga mampu menawarkan fitur yang baik untuk teknologi mobile wireless

dengan biaya yang relatif rendah, konsumsi daya yang rendah, interoperability

yang menjanjikan, mudah dalam pengoperasian dan mampu menyediakan layanan

yang bermacam-macam.

Bluetooth memiliki lapisan – lapisan yang mempunyai fungsi berbeda –

beda sehingga secara umum digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2.6 Arsitektur Bluetooth.

Untuk penjelasan dari gambar diatas adalah sebagai berikut :

Profile : Profiles adalah aplikasi yang dibuat pada arsitektur bluetooth.

contoh: Handfree Profile, Audio Gateway Profile.

OBEX : Object Exchange (OBEX) adalah protokol yang berfungsi untuk

melakukan transfer object antar aplikasi yang berjalan dengan menggunakan

bluetooth.

19

SDP : Service Discovery Protocol ( SDP ) merupakan sebuah protokol

yang berfungsi untuk memberikan layanan pencarian service terhadap bluetooth

device yang berada disekitarnya.

RFCOMM: protokol yang mempunyai fungsi untuk melakukan emulasi

koneksi serial antar device bluetooth.

L2CAP: Logical Link Control and Adaptation Protocol (L2CAP)

merupakan suatu lapisan dalam arsitektur bluetooth yang dapat membuat paket -

paket yang siap untuk digunakan oleh lapisan - lapisan yang berada di atasnya.

HCI: Human Computer Interface (HCI) adalah layer antar muka antara

perangkat keras bluetooth dengan perangkat lunak atau platform.

Link Manager:Link Manager (LM) adalah protokol yang berfungsi untuk

melakukan membangun kanal hubungan antara device bluetooth setelah

melakukan mekanisme sistem keamanan serta melakukan negosiasi berapa besar

paket baseband yang akan dikirimkan.

Baseband: Layer baseband mempunyai fungsi untuk melakukan sinkronisasi

pengiriman data antar device bluetooth.

Radio: Radio mempunyai fungsi untuk membuat gelombang radio yang

mempunyai frekuensi 2.4 Ghz sesuai dengan data yang akan diterima maupun

dikirimkan.

2.4 Triac

TRIAC merupakan singkatan dari Triode Alternating Current Switch,

yang berarti saklar untuk arus bolak-balik. TRIAC merupakan suatu komponen

yang mempunyai susunan atas 5 lapisan bahan jenis P dan N dalam arah lain

antara terminal T1 dan T2 dan dapat menghantarkan dalam arah yang lain

sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.7 secara jelas pada simbolnya.

Gambar 2.7 Simbol dan Komponen TRIAC

20

2.5 Optotriac

Prinsip kerja rangkaian ini adalah memanfaatkan masukan dengan arus

yang kecil untuk menghidupkan Led di dalam kemasan IC tersebut yang akan

menyulut TRIAC yang berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat

melewatkan arus bolak balik, keluaran optotriac inilah yang akan dihubungkan

langsung dengan sumber tegangan AC pada beban yang akan dikendalikan.

Berikut merupakan gambar simbol dan komponen optotriac yang ditunjukan pada

gambar 2.8.

Gambar 2.8 Simbol dan Komponen Optotriac