Modul 1 : General Input dan Output

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

3. Alat dan Bahan

4. Dasar Teori

5. Percobaan

Percobaan ...

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

 

MODUL 1

GENERAL INPUT DAN OUTPUT

1. Pendahuluan [Kembali]

Pada percobaan pertama dirancang suatu sistem kontrol lampu lorong berbasis mikrokontroler yang memanfaatkan sensor sebagai input untuk mengatur kondisi pencahayaan secara otomatis. Sistem ini menggunakan sensor sentuh (touch) dan sensor gerak sebagai pendeteksi keberadaan aktivitas di sekitar lorong. Mikrokontroler berperan sebagai pusat pengolah data yang menentukan kapan lampu dan buzzer diaktifkan atau dinonaktifkan sesuai dengan kondisi input yang diterima. Tujuan dari percobaan ini adalah untuk memahami konsep dasar pengolahan sinyal digital, logika kontrol berbasis kondisi, serta implementasi sistem otomatis sederhana yang dapat diaplikasikan pada penerangan hemat energi di lingkungan nyata.

Sedangakan pada percobaan kedua bertujuan untuk merancang sistem deteksi jarak pada kendaraan saat melakukan parkir mundur dengan memanfaatkan sensor sebagai pendeteksi objek di belakang kendaraan. Sistem ini menggunakan mikrokontroler untuk membaca sinyal dari sensor dan memberikan keluaran berupa indikator visual (LED) dan suara (buzzer) sebagai peringatan kepada pengguna. Semakin dekat jarak objek yang terdeteksi, maka respon sistem akan semakin intens, baik dari segi nyala LED maupun bunyi buzzer. Melalui percobaan ini, diharapkan dapat dipahami prinsip kerja sistem monitoring jarak, pengolahan input-output secara real-time, serta penerapan sistem embedded dalam meningkatkan keamanan dan kenyamanan dalam berkendara.

2. Tujuan [Kembali]

1. Memahami cara penggunaan input dan output digital pada mikrokontroler

2. Menggunakan komponen Input dan Output sederhana dengan STM32 NUCLEO G474RE

3. Menggunakan komponen input dan output sederhana dengan STM32F103C8

3. Alat dan Bahan [Kembali]

    1. STM32G474RE

Microcontroller	STM32G474RE (ARM Cortex-M4F)
Operating Voltage	3.3 V
Input Voltage (recommended)	5 V via USB (ST-LINK) atau 7–12 V via VIN
Input Voltage (limit)	4.5 – 15 V (VIN board Nucleo)
Digital I/O Pins	±51 GPIO pins (tergantung konfigurasi fungsi)
PWM Digital I/O Pins	Hingga 24 channel PWM (advanced, general-purpose, dan high-resolution timers)
Analog Input Pins	Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit dengan oversampling)
DC Current per I/O Pin	Maks. 20 mA per pin (disarankan ≤ 8 mA)
DC Current for 3.3V Pin	Hingga ±500 mA (tergantung regulator & sumber daya)
Flash Memory	512 KB internal Flash
SRAM	128 KB SRAM (termasuk CCM RAM)
Clock Speed	Hingga 170 MHz

    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

    3. Touch Sensor

    SPESIFIKASI :

• Konsumsi daya yang rendah
• Bisa menerima tegangan dari 2 ~ 5.5V DC
• Dapat menggantikan fungsi saklar tradisional
• Dilengkapi 4 lobang baut untuk memudahkan pemasangan
• Tegangan kerja : 2v s/d 5.5v (optimal 3V)
• Output high VOH : 0.8 VCC (typical)
• Output low VOL : 0.3 VCC (max)
• Arus Output Pin Sink (@ VCC 3V, VOL 0.6V) : 8 mA
• Arus Output pin pull-up (@ VCC=3V, VOH=2.4V) : 4 mA
• Waktu respon (low power mode): max 220 ms
• Waktu respon (touch mode): max 60 ms
• Ukuran: 24 mm x 24 mm x 7.2 mm

    4. PIR Sensor

    5. LED

    6. Buzzer

    7. Resistor

4. Dasar Teori [Kembali]

A. 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.

B. STM32 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

 

Microcontroller	STM32G474RE (ARM Cortex-M4F)
Operating Voltage	3.3 V
Input Voltage (recommended)	5 V via USB (ST-LINK) atau 7–12 V via VIN
Input Voltage (limit)	4.5 – 15 V (VIN board Nucleo)
Digital I/O Pins	±51 GPIO pins (tergantung konfigurasi fungsi)
PWM Digital I/O Pins	Hingga 24 channel PWM (advanced, general-purpose, dan high-resolution timers)
Analog Input Pins	Hingga 24 channel ADC (12-bit / 16-bit dengan oversampling)
DC Current per I/O Pin	Maks. 20 mA per pin (disarankan ≤ 8 mA)
DC Current for 3.3V Pin	Hingga ±500 mA (tergantung regulator & sumber daya)
Flash Memory	512 KB internal Flash
SRAM	128 KB SRAM (termasuk CCM RAM)
Clock Speed	Hingga 170 MHz

C. 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

 

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) 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.