M2 : Tugas Pendahuluan 2

 

M2 : Tugas Pendahuluan 2

[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. Kondisi

6. Video Simulasi

7. Download File

Tugas Pendahuluan 2 Modul 1

(Percobaan 3 Kondisi 1)

1. Prosedur [Kembali]

1. Rangkai rangkaian di proteus sesuai dengan kondisi percobaan.
2. Buat program untuk mikrokontroler STM32F103C8 di software STM32 CubeIDE.
3. Compile program dalam format hex, lalu upload ke dalam mikrokontroler.
4. Setelah program selesai di upload, jalankan simulasi rangkaian pada proteus.

5. Selesai.

2. Hardware dan Diagram Blok [Kembali]

Hardware :

a) Mikrokontroler STM32F103C8

2. Infrared Sensor

3. Buzzer

4. Power Supply

 

 

5. RGB LED

6. Resistor 1k Ohm dan 220 ohm

7. Switch

8. Adaptor

9. Breadboard

Diagram Blok  :

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [Kembali]

Rangkaian Simulasi Sebelum dirunning:

Rangkaian Simulasi Setelah dirunning:

 

Prinsip Kerja : 

Rangkaian Alarm Perimeter Pintu bekerja dengan memanfaatkan dua sensor sebagai input utama, yaitu IR sensor dan touch sensor, yang terhubung ke mikrokontroler STM32F103C8T6 melalui pin GPIO PA0 dan PA1. IR sensor berfungsi sebagai pendeteksi objek yang melewati perimeter pintu — ketika sinar inframerah antar transmitter dan receiver terputus oleh suatu objek, pin PA0 akan membaca logika HIGH. Touch sensor berperan sebagai saklar toggle sistem, di mana setiap sentuhan akan mengubah nilai variabel system_enable dari aktif ke nonaktif atau sebaliknya, sehingga pengguna dapat mengaktifkan dan menonaktifkan sistem alarm secara manual.

Ketika sistem dalam keadaan aktif (system_enable = 1) dan IR sensor mendeteksi adanya objek (PA0 = HIGH), mikrokontroler akan memberikan perintah output HIGH pada pin PB0 dan PB1 secara bersamaan, sehingga LED menyala sebagai indikator visual dan buzzer berbunyi sebagai indikator audio. Sebaliknya, apabila IR sensor tidak mendeteksi objek atau sistem dinonaktifkan melalui touch sensor, mikrokontroler akan memberikan output LOW pada kedua pin tersebut sehingga LED dan buzzer kembali padam. Seluruh proses pembacaan input dan pengendalian output ini berjalan secara terus-menerus di dalam loop utama program menggunakan fungsi HAL dari STM32 HAL Library.

4. Flowchart dan Listing Program [Kembali]

Flowchart :

Listing Program :

a. main.c

#include "main.h"

uint8_t system_enable = 1;

uint8_t touch_last = 0;

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

int main(void)

{

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  while (1)

  {

    uint8_t touch_now = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1);

    /* Toggle system_enable hanya saat ada rising edge touch sensor */

    if (touch_now == GPIO_PIN_SET && touch_last == GPIO_PIN_RESET)

    {

      system_enable = !system_enable;

      HAL_Delay(200);

    }

    touch_last = touch_now;

    /* Jika sistem aktif (touch tidak ditekan = system_enable masih 1) */

    if (system_enable)

    {

      /* IR mendeteksi benda → PA0 HIGH */

      if (HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0) == GPIO_PIN_SET)

      {

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // LED ON

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_SET); // BUZZER ON

      }

      else

      {

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // LED OFF

        HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // BUZZER OFF

      }

    }

    else

    {

      /* Touch ditekan → sistem nonaktif → paksa semua output mati */

      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_RESET); // LED OFF

      HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET); // BUZZER OFF

    }

  }

}

void SystemClock_Config(void)

{

  RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct = {0};

  RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct = {0};

  RCC_OscInitStruct.OscillatorType = RCC_OSCILLATORTYPE_HSI;

  RCC_OscInitStruct.HSIState = RCC_HSI_ON;

  RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

  RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;

  if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

                               | RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 | RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

  RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

  if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)

  {

    Error_Handler();

  }

}

static void MX_GPIO_Init(void)

{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_RESET);

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;

  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;

  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0 | GPIO_PIN_1;

  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

}

void Error_Handler(void)

{

  __disable_irq();

  while (1)

  {

  }

}

#ifdef USE_FULL_ASSERT

void assert_failed(uint8_t *file, uint32_t line)

{

}

#endif

5. Kondisi [Kembali]

Percobaan 3 Kondisi 1

Buatlah rangkaian seperti pada gambar percobaan 3 dengan kondisi ketika Infrared sensor mendeteksi benda dan sensor Touch tidak mendeteksi sentuhan, maka LED menyala

6. Video Simulasi [Kembali]

7. Download File [Kembali]

Download HTML [Download]

Download File Rangkaian [Download]
Download Video Simulasi [Download]

Download Listing Program [Download]

Datasheet Mikrokontroler STM32F103C8 [Download]

Datasheet Sensor Infrared [Download]

Datasheet Sensor Touch [Download]

Datasheet RGB LED [Download]

Modul 1: General Input dan Output

 

Modul 1: General Input dan Output

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

1. A. Tugas Pendahuluan 1
2. B. Tugas Pendahuluan 2
3. C. Laporan Akhir Percobaan 1
4. D. Laporan Akhir Percobaan 2
5. D. Laporan Akhir 3

MODUL 1

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 STM32 NUCLEO G474RE

c) Menggunakan komponen Input dan Output sederhana dengan STM32F103C8

3. Alat dan Bahan [kembali]

    a) STM32 NUCLEO G474RE

    b) STM32F103C8

    c) Touch Sensor

    d) PIR Sensor

    e) LED

    f) Buzzer

    g) Resistor

    h) Infrared Sensor

       i) Resistor 1k ohm

    j) Switch

    k) Adaptor

    l) Breadboard

4. Dasar Teori [kembali]

4.1 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 STM32F103C8T6 dan STM32 NUCLEO G474RE 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.

4.2 STM 32 NUCLEO G474RE

    STM32 NUCLEO-G474RE merupakan papan pengembangan (development board) berbasis mikrokontroler STM32G474RET6 yang dikembangkan oleh STMicroelectronics. Board ini dirancang untuk memudahkan proses pembelajaran, pengujian, dan pengembangan aplikasi sistem tertanam (embedded system), baik untuk pemula maupun tingkat lanjut. STM32 Nucleo-G474RE mengintegrasikan antarmuka ST-LINK debugger/programmer secara onboard sehingga pengguna dapat langsung melakukan pemrograman dan debugging tanpa perangkat tambahan. Adapun spesifikasi dari STM32 NUCLEO-G474RE adalah sebagai berikut:

Gambar 1. STM32 NUCLEO-G474RE

4.3 STM32F103C8

    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

    A. BAGIAN-BAGIAN PENDUKUNG

           1) STM32 NUCLEO-G474RE

1. RAM (Random Access Memory)

RAM (Random Access Memory) pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai memori sementara untuk menyimpan data selama program berjalan. Mikrokontroler STM32G474RET6 memiliki RAM sebesar 128 KB yang berfungsi untuk menyimpan variabel, buffer data, stack, dan heap.

2. Memori Flash Eksternal

STM32 NUCLEO-G474RE tidak menggunakan memori flash eksternal. Seluruh program dan data permanen disimpan pada memori Flash internal mikrokontroler STM32G474RET6 dengan kapasitas 512 KB. Memori flash ini bersifat non-volatile, sehingga data dan program tetap tersimpan meskipun catu daya dimatikan.

3. Crystal Oscillator

STM32 NUCLEO-G474RE menggunakan osilator internal (HSI – High Speed Internal) sebagai sumber clock utama secara default. Penggunaan clock internal ini membuat board dapat beroperasi tanpa memerlukan crystal oscillator eksternal. Clock berfungsi sebagai sumber waktu untuk mengatur kecepatan kerja CPU dan seluruh peripheral.

4. Regulator Tegangan

Untuk memastikan pasokan tegangan yang stabil ke mikrokontroler.

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

Pin GPIO pada STM32 NUCLEO-G474RE digunakan sebagai antarmuka input dan output digital yang fleksibel.

            2) STM32F103C8

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.

Download File

 

Download Rangkaian Project                               (klik disini)

Download Video Demo                                        (klik disini)

Data Sheet Gerbang NAND                                            [klik disini]

Download Datasheet Gerbang AND                     klik disini 

Download Datasheet Resistor                               [klik]

Download Datasheet Transistor NPN                   [klik]

Download Datasheet Opamp LM 358                  (klik disini)

Download Datasheet IC 4026                              (klik disini)

Download Datasheet Potensiometer                     [klik]

Download Datasheet Relay                                   [klik]

Download Datasheet Motor DC                            [klik]

Download datasheet LDR                                      [disini]

Download datasheet Soil Mosture                         (klik disini)

Datasheet Water Fload                                            klik disini

Download Datasheet Baterai                                  klik disini

Download Datasheet 7 Segment                            klik disini

Download Datasheet LED                                     klik disini

Video Demo

 

                                                                                 

                                                                                      Video Demo

Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja

 

1. Modul Deteksi Lingkungan (Siang/Malam) dan Pengaturan Waktu

Modul ini menetapkan batasan kapan sistem boleh beroperasi.

A. Sensor Cahaya dan Komparator (U2:A - LM358)

Sensor Cahaya (LDR), bersama dengan resistor dan potensio (RV2), membentuk pembagi tegangan. Tegangan output LDR (Vin) dibandingkan dengan tegangan referensi tetap (Vref) menggunakan Op-Amp sebagai Komparator (LM358).

• Siang Hari: Cahaya terang menyebabkan resistansi LDR rendah, menghasilkan Vin > Vref. Output komparator U2:A menjadi Logika Tinggi (HIGH).
• Malam Hari: Cahaya gelap menyebabkan resistansi LDR tinggi, menghasilkan Vin < Vref. Output komparator U2:A menjadi Logika Rendah (LOW).

B. Pengaruh Logika Malam Hari

Sinyal Logika Rendah (Malam Hari) memiliki dua peran penting:

1. Menonaktifkan Pengisian Tangki: Sinyal ini disalurkan ke Gerbang Logika yang mengontrol Pompa Air Sumur untuk memastikan pompa tidak hidup pada malam hari.
2. Reset Counter: Sinyal Malam Hari (LOW) disalurkan ke Gerbang U5:A, yang kemudian ke pin MR (Master Reset/Clear) pada IC Counter (U3 - 74193). Ini memastikan bahwa setiap malam, penghitung siklus penyiraman di-reset kembali ke Angka 0 pada tampilan 7-Segment (U7), memulai siklus penghitungan dari awal untuk keesokan harinya.

2. Modul Kontrol Pengisian Tangki (Pompa Air Sumur)

Modul ini menjamin ketersediaan air di tangki hanya pada waktu yang diizinkan.

A. Kondisi Pengaktifan

Pompa Air Sumur (digambarkan dikontrol oleh transistor Q4 dan relay RL1) hanya akan aktif jika kedua kondisi berikut terpenuhi secara simultan (fungsi Gerbang AND):

1. Tangki Habis: Sensor Ketinggian Air menghasilkan Logika 1.
2. Siang Hari: Output Komparator Cahaya yang sudah diolah logikanya menunjukkan BUKAN Malam (Siang).

B. Proses Logika

• Sinyal "Tangki Habis" (Logika 1) disalurkan ke salah satu input Gerbang U1:C (NAND).
• Sinyal "Siang/Malam" dari U2:A dilewatkan melalui Inverter U4:A terlebih dahulu. Tujuannya adalah membalik logika: Logika HIGH (Siang) menjadi LOW, dan Logika LOW (Malam) menjadi HIGH.
• Output dari kedua kondisi tersebut diolah oleh gerbang logika untuk menghasilkan sinyal yang menggerakkan basis transistor Q4, yang kemudian mengaktifkan relay RL1 untuk menyalakan Pompa Air Sumur. Logika ini secara efektif memastikan bahwa pengisian hanya terjadi saat air habis DAN saat Siang Hari.

3. Modul Kontrol Penyiraman dan Batasan Siklus

Modul ini adalah inti dari kontrol irigasi, menentukan kapan penyiraman terjadi dan membatasi frekuensinya.

A. Deteksi Kekeringan Tanah

Sensor Kelembaban Tanah menghasilkan tegangan analog yang berbanding terbalik dengan kelembaban. Tegangan ini dibandingkan dengan Vref oleh Komparator U1:A (LM358).

• Tanah Kering: Kelembaban rendah menghasilkan Vin < Vref. Output komparator U1:A menjadi Logika HIGH (1).
• Sinyal Logika 1 (Tanah Kering) ini menjadi salah satu pemicu utama untuk mengaktifkan Pompa Penyiram.

B. Pengaturan Batas Siklus Penyiraman

1. Counter (U3 - 74193): IC ini berfungsi sebagai pencacah naik (Up Counter). Ia menerima sinyal clock setiap kali kondisi penyiraman terpenuhi (tanah kering, bukan malam).
2. Decoder (U6 - 7447): Mengubah data BCD dari 74193 menjadi sinyal yang sesuai untuk ditampilkan pada 7-Segment Display (U7), menunjukkan berapa kali penyiraman telah terjadi.
3. Logika Penghentian: IC 74193 akan terus menghitung selama penyiraman terjadi (misalnya 0, 1, 2). Ketika mencapai Angka 3 (ditentukan oleh output Q0 dan Q1 yang menghasilkan Logika 1 pada Gerbang U5:B), Gerbang Logika ini akan menghasilkan sinyal yang menonaktifkan (disable) Pompa Penyiram Tanaman.
4. Pompa Penyiram Tanaman (dikontrol oleh Q2 dan relay RL4) hanya aktif jika:
• Tanah Kering (Logika 1) DAN
• BUKAN Malam Hari DAN
• Counter Belum Mencapai Angka 3 (Logika Penghalang dari U5:B adalah LOW/0).