Modul Tutorial Lengkap Arduino untuk Pemula

Software dan hardware Arduino dirancang dengan mudah digunakan untuk seniman, perancang, penggemar, peretas, pemula, dan siapa pun yang tertarik untuk membuat objek atau lingkungan interaktif. Arduino dapat berinteraksi dengan tombol, LED, motor, speaker, unit GPS, kamera, internet, dan bahkan ponsel pintar atau TV Anda! Fleksibilitas ini dikombinasikan dengan fakta bahwa software Arduino dapat didownload secara gratis, harga board-nya atau papan hardware cukup murah, dan Arduino cukup mudah dipelajari. Faktanya, Arduino memilik komunitas pengguna yang besar yang telah berkontribusi mengasilkan kode atau script dan library atau paket script untuk membuat berbagai macam Proyek berbasis Arduino. 

Seperti yang sudah dibahas sebelumnya, Arduino adalah sebuah platform yang terdiri dari Software berupa Arduino IDE dan Hardware berupa Arduino Board. Tujuan dari Arduino adalah pengguna akan dimudahkan dalam mempelajari pemrograman dan pembuatan suatu Proyek-proyek elektronika maupun Otomasi.

Software Arduino IDE adalah software untuk memprogram board atau papan Arduino. Itulah mengapa penting untuk mempelajari komponen Arduino IDE (Integrated Development Environment).

Arduino berisi beberapa komponen penting, seperti Pin, Mikrokontroler, dan Konektor, yang akan dibahas lebih detail nanti. Selanjutnya Arduino juga menggunakan bahasa pemrograman Arduino Language yang sedikit mirip dengan Bahasa Pemrograman C++.

Biasanya Arduino digunakan untuk mengembangkan beberapa sistem seperti pengontrol suhu, sensor untuk pertanian, pengontrol perangkat pintar, dll.

Komponen pertama adalah mikrokontroler. Mikrokontroler adalah chip yang memungkinkan Anda untuk memprogram Arduino Anda dan memproses output berdasarkan input yang Anda berikan. Jadi mikrokontroler ini adalah otak dari Arduino. Berbagai jenis chip yang digunakan tergantung pada jenis Arduino.

Berikutnya adalah pin. Pin ini digunakan untuk menghubungkan Arduino ke berbagai komponen yang kita gunakan. Arduino sendiri memiliki dua jenis pin yaitu pin analog dan pin digital.

Pin analog pada Arduino adalah pin yang digunakan untuk menerima input analog. Ia dapat menerima tegangan analog dari 0V sampai dengan 5V. Umumnya, setiap jenis Arduino memiliki setidaknya satu pin analog.

Setiap pin pada Arduino biasanya dapat dikonfigurasikan ke dalam dua mode, yaitu input dan output. Pada mode input, pin akan diatur untuk dapat menerima sinyal input. Sama halnya pada mode output, pin akan diatur untuk mengirimkan sinyal.

UART disebut asinkron karena komunikasi tidak bergantung pada sinyal jam yang disinkronkan antara dua perangkat yang mencoba berkomunikasi satu sama lain. Karena kecepatan komunikasi tidak ditentukan melalui sinyal stabil ini, perangkat "pengirim" tidak dapat memastikan bahwa "penerima" mendapatkan data yang benar. Oleh karena itu, perangkat memecah data menjadi potongan berukuran tetap untuk memastikan bahwa data yang diterima sama dengan data yang dikirim.

Perangkat yang berkomunikasi melalui UART mengirimkan paket dengan ukuran yang telah ditentukan sebelumnya yang berisi informasi tambahan mengenai awal dan akhir pesan dan konfirmasi apakah pesan diterima dengan benar. Sebagai contoh, untuk memulai komunikasi, perangkat transmisi menarik jalur transmisi menjadi rendah, menandakan dimulainya paket data. Namun, dalam jangka panjang, ini berarti UART lebih lambat dibandingkan dengan bentuk komunikasi yang disinkronkan karena hanya sebagian dari data yang dikirimkan untuk aplikasi perangkat (Sisanya untuk komunikasi itu sendiri!)

Salah satu aspek penting yang perlu diperhatikan tentang komunikasi UART adalah ia dirancang untuk komunikasi hanya antara dua perangkat pada satu waktu. Karena protokol hanya mengirim bit yang menunjukkan awal pesan, isi pesan, dan akhir pesan, tidak ada metode untuk membedakan beberapa perangkat pengirim dan penerima pada jalur yang sama. Jika lebih dari satu perangkat mencoba untuk mengirimkan data pada jalur yang sama, pertentangan bus akan terjadi, dan perangkat penerima kemungkinan besar akan menerima data sampah yang tidak dapat digunakan!

Selain itu, UART bersifat half-duplex, yang berarti meskipun komunikasi dapat terjadi dua arah, kedua perangkat tidak dapat mengirimkan data satu sama lain secara bersamaan. Dalam proyek di mana dua Arduino berkomunikasi satu sama lain melalui koneksi serial, misalnya, ini berarti bahwa pada waktu tertentu, hanya satu Arduino yang dapat "berbicara" dengan yang lain. Namun, untuk sebagian besar aplikasi, fakta ini relatif tidak penting dan sama sekali tidak merugikan.

Fitur pertama tentang SPI yang perlu diperhatikan adalah mengikuti model master-slave. Ini berarti bahwa komunikasi bergantung pada pendefinisian satu perangkat sebagai master, dan perangkat lain sebagai slave. Ini menciptakan hierarki antara perangkat yang menandakan perangkat mana yang secara efektif "mengendalikan" yang lain. Kami akan membahas model master-slave ini segera ketika kami menjelaskan seperti apa contoh komunikasi antara perangkat master dan slave.

Kami mencatat sebelumnya bahwa banyak Slave dapat dihubungkan ke satu perangkat master. Diagram perangkat keras untuk sistem seperti itu mungkin terlihat seperti ini :

SPI tidak memerlukan jalur pengirim dan penerima yang terpisah untuk setiap Slave yang terhubung ke master. Satu jalur penerima umum (MISO) dan satu jalur transmisi umum (MOSI), bersama dengan satu jalur jam umum (SCK) terhubung antara semua Slave dan master. Perangkat master memutuskan Slave mana yang berkomunikasi dengannya melalui saluran SS terpisah untuk setiap Slave. Ini berarti bahwa setiap Slave tambahan yang berkomunikasi dengan master memerlukan pin GPIO lain di sisi master.

SPI sinkron, yang berarti bahwa komunikasi antara master dan slave terkait erat dengan sinyal jam (gelombang persegi frekuensi tetap) yang ditentukan oleh perangkat master. Di sini kita melihat salah satu efek langsung dari model master-slave. Perangkat master menggerakkan komunikasi dengan menentukan kecepatan komunikasi melalui sinyal jam, dan Slave merespons dengan berkomunikasi pada kecepatan itu. Definisi kecepatan ini berfungsi untuk kecepatan komunikasi apa pun yang diputuskan oleh master (dalam kecepatan maksimum yang dapat ditoleransi oleh perangkat pendukung).

Dalam SPI, dua fitur spesifik dari sinyal jam menentukan awal dan akhir transmisi data: polaritas jam (CPOL) dan fase jam (CPHA). CPOL mengacu pada keadaan diam (baik rendah atau tinggi) dari sinyal clock. Untuk menghemat daya, perangkat akan menempatkan garis jam pada keadaan diam saat tidak berkomunikasi dengan Slave mana pun, dan dua opsi yang tersedia untuk keadaan diam ini adalah rendah atau tinggi. CPHA mengacu pada tepi sinyal clock tempat data ditangkap. Gelombang persegi memiliki dua tepi (tepi naik dan tepi turun), dan bergantung pada pengaturan CPHA, data diambil baik di tepi naik atau tepi turun.

Perhatikan bit ACK dan NACK pada jalur komunikasi. Bit-bit ini menunjukkan apakah budak yang dialamatkan merespons komunikasi atau tidak — suatu cara untuk memeriksa secara berkala apakah komunikasi terjadi seperti yang diharapkan atau tidak. Bit-bit ini, tentu saja, tidak terkait dengan alamat atau bit data yang dikirim, tetapi dalam skema besar komunikasi, mereka menambahkan sedikit waktu ekstra untuk komunikasi dibandingkan dengan banyak bit awal dan akhir serta jeda yang terjadi pada protokol seperti UART.

I2C memberikan budak kebebasan untuk memutuskan seperti apa permintaan komunikasi itu. Budak yang berbeda memerlukan byte yang berbeda untuk ditulis dalam urutan yang berbeda melalui jalur SDA untuk menulis dan meminta informasi dari mereka. Dalam beberapa modul akselerometer, misalnya, byte ditulis untuk menunjukkan register perangkat keras mana yang ingin dibaca oleh master sebelum permintaan baca apa pun dibuat. Untuk spesifikasi ini, pengguna harus merujuk ke lembar data budak untuk alamat perangkat, alamat register, dan pengaturan perangkat.

Terakhir, beberapa perangkat master tidak dapat berkomunikasi satu sama lain melalui bus I2C yang sama. Dalam aplikasi di mana banyak master terhubung ke budak, master mungkin berkomunikasi satu sama lain melalui bus terpisah atau melalui protokol komunikasi terpisah.

Sumber : Randomnerdtutorials.com (ESP32) dan Randomnerdtutorials.com (ESP8266)

Kedua fungsi tersebut memiliki keterkaitan satu sama lain. Apabila salah satu fungsi tak terdapat di sketch, maka kemungkinan besar sketch-mu akan error.

Jadi, pastikan untuk menulis kedua fungsi tersebut meskipun salah satunya tak digunakan atau tak memiliki pernyataan di dalamnya.

Fungsi void setup pada Arduino adalah sebagai bentuk inisialisasi atau pengenalan dalam program Arduino dan hanya dieksekusi sekali sejak program dijalankan.

Dalam perintah tersebut terdapat pernyataan atau statement yang berisi penginisialisasian pin 13 sebagai pin output atau keluaran.

Setelah void setup() dijalankan, selanjutnya program akan menjalankan fungsi void loop().

Secara umum, syntax atau sintaks dikenal sebagai seperangkat aturan tata bahasa untuk kata atau klausa dalam pembentukan kalimat. Sedangkan dalam bahasa pemrograman, sintaks diartikan sebagai aturan dalam penulisan kode program agar kode tersebut dapat dipahami oleh komputer. Sintaks di Arduino juga dapat dianggap sebagai aturan khusus untuk menulis kode program Arduino.

Beberapa Sintaks dasar pemrograman Arduino Uno antara lain :

Tanda Titik Koma adalah Syntax wajib dalam Pemrograman Arduino, sama seperti di beberapa Bahasa Pemrograman seperti C/C++, C#, Java, JavaScript, dll (Kecuali Python). Biasanya Sintaks ini ditempatkan pada akhir pernyataan. Contohnya seperti berikut ini :

Kurung kurawal digunakan untuk menentukan titik awal dan akhir dari blok fungsi. Contohnya bisa Anda lihat dibawah ini :

Penggunaan Sintaks sangat sederhana. Anda hanya perlu menambahkan nama Library yang ingin Anda impor ke dalam program setelah sintaks. Misalnya, seperti yang ditunjukkan di bawah ini :

Sehingga kata atau kalimat yang diberi sintaks komentar tak akan terbaca oleh compiler. Setidaknya ada dua jenis sintaks komentar yang perlu Anda ketahui :

Untuk membuat komentar multi-baris, Anda harus menggunakan sintaks garis miring ganda dan bintang (asterisk).

Di mana komentar yang ingin Anda sisipkan berada di tengah. Berikut adalah contoh penggunaannya :

Format penulisan tipe data Arduino pada program ini sangat sederhana. Anda hanya perlu meletakkannya sebelum variabel yang ingin Anda deklarasikan dengan spasi di antaranya.

Misalnya, Anda ingin mendeklarasikan variabel bernama “cobaCoba” dengan tipe data integer dan menggunakan pin 5. Kemudian tuliskan perintah berikut :

Variabel bahasa pemrograman Arduino dapat didefinisikan sebagai wadah untuk menyimpan atau mempertahankan data.

Kita bebas memilih nama variabel apa saja yang kita inginkan, asalkan memenuhi syarat sebagai berikut :

Pada dasarnya Arduino sudah memiliki beberapa variabel dengan nilai yang disebut konstanta.

Karena nilainya sudah ditentukan, tidak perlu mengaturnya terlebih dahulu. Berikut adalah berbagai nilai konstanta yang perlu Anda ketahui :

TRUE dan FALSE adalah konstanta Boolean yang digunakan untuk mendefinisikan level logika. Apakah ia bernilai benar (TRUE) atau salah (FALSE).

TRUE didefinisikan sebagai 1 dan FALSE sebagai 0. Lihat contoh format penulisannya berikut ini :

Variabel konstan HIGH dan LOW biasanya digunakan untuk menentukan status pin saat membaca dan menulis data ke pin digital. Jika ada yang bertanya arti HIGH dan LOW pada Arduino? Kira-kira penjelasannya seperti ini :

HIGH didefinisikan sebagai 1, ON, 5 volt, atau menyala. Sedangkan LOW didefinisikan sebagai 0, OFF, 0 volt, atau padam. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa perintah sinyal ON pada program Arduino adalah HIGH. Sedangkan perintah untuk memberikan sinyal OFF pada program Arduino adalah FALSE.

Contoh penulisannya seperti ini.

Setidaknya ada 3 (Tiga) jenis perintah yang biasa digunakan untuk mengatur pin Input/Output digital dalam pemrograman Arduino, antara lain :

Keterangan :

Keterangan :

Berikut adalah dua jenis perintah pin yang umum digunakan.

Dimana data yang dibaca adalah nilai integer yang berkisar antara 0 hingga 1023. Berikut adalah contoh penulisannya.

Keterangan :

Perintah ini mempunyai efek pengiriman nilai analog menggunakan metode PWM (Pulse Width Modulation) ke pin khusus yang berlabel PWM, yaitu pin 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Pin PWM biasanya dilambangkan dengan tanda tilde (~) di depan atau di atas nama pin.

Keterangan :

Agar tidak terjadi kesalahan saat menjalankan instruksi, program Arduino membutuhkan sesuatu yang disebut pengecekan kondisi. Ini penting ketika program dalam keadaan bercabang yang memaksanya untuk memilih salah satu dari banyak opsi.

Tes bersyarat adalah urutan yang memilih pernyataan yang paling benar dari antara pilihan pernyataan berdasarkan kriteria evaluasi tertentu.

Beberapa tes kondisional yang umum digunakan meliputi :

Perintah ini digunakan ketika hanya ada satu perintah untuk dieksekusi. Jadi jika kondisi terpenuhi, instruksi akan dijalankan.

Berbeda dengan if, pernyataan if else digunakan ketika ada dua pilihan pernyataan yang akan dieksekusi.

Apabila kondisinya terpenuhi, maka perintah yang ada di dalam if akan dieksekusi. Dan jika tidak, maka pernyataan di dalam else-lah yang akan dieksekusi. Format penulisannya adalah :

Perbedaan antara pernyataan if...else if dan pernyataan if lainnya adalah ia dapat menguji lebih dari satu kondisi.

Inilah sebabnya mengapa perintah ini sering disebut sebagai pernyataan multilevel if Arduino. Contoh format penulisannya adalah sebagai berikut :

Apabila nilai variabel memenuhi syarat salah satu dari case, maka ia akan mengeksekusi pernyataan di dalam case tersebut.

Dan apabila tak ada nilai variabel yang cocok dari salah satu case, maka secara otomatis yang dieksekusi adalah pernyataan/perintah default.

Struktur penulisan switch case pada Arduino IDE adalah sebagai berikut :

Dalam pemrograman Arduino, juga sering dikenal ada istilah perulangan. Ini adalah instruksi yang memungkinkan kita untuk mengeksekusi instruksi berdasarkan referensi nilai berulang.

Berikut adalah beberapa contoh perintah Coding berulang Arduino yang umum digunakan :

Fungsi while pada Arduino yakni memungkinkan terjadinya perulangan tak terbatas selama kondisi di dalamnya terpenuhi. Bentuk penulisannya adalah sebagai berikut :

Keterangan :

Perintah ini memiliki efek mengeksekusi pernyataan atau pernyataan dan kemudian melihat kondisi di dalam while.

Apabila kondisinya sesuai maka pernyataan akan dieksekusi kembali. Dan jika tidak maka pernyataan tak akan dieksekusi. Format penulisannya adalah :

Fungsi for pada Arduino yaitu untuk melakukan perulangan yang sifatnya terbatas. Dalam perintah for wajib disertakan nilai awal, kondisi, dan penambahan (increment) atau pengurangan (decrement).

Untuk pengulangan yang mengubah nilai awal ke angka yang lebih besar, gunakan operator ++.

Sedangkan untuk mengubah nilainya menjadi angka yang lebih kecil, gunakan operator --. Penggunaan format for yang benar pada Arduino adalah sebagai berikut:

Keterangan :

Dan untuk memanggil atau menjalankan perintah di label menggunakan perintah ini.

goto nama label;

Fungsi return pada Arduino adalah untuk memberikan nilai balik dari suatu fungsi. Lihat contoh fungsi return Arduino di bawah ini :

Pernyataan continue sering digunakan untuk melewati perulangan yang tersisa dari struktur looping. Baik itu do, for, maupun while.

Berikut adalah contoh penggunaan pernyataan continue dalam perulangan for.

Keterangan :

Pada saat program dijalankan, maka nilai b yang awalnya 1 akan terus bertambah hingga mencapai angka 10.

Namun ketika nilai b mencapai 5, kode program di bawah continue; akan dilewati dan akhirnya berlanjut ke perulangan 6. Begitu seterusnya.

Sederhananya, fungsi interupsi Arduino memaksa sebuah loop untuk berhenti sebelum waktunya. Baik dalam for, while atau do...while loop.

Jadi kita dapat mengatakan bahwa menggunakan pernyataan break adalah cara untuk menghentikan loop Arduino. Di bawah ini adalah contoh format penulisan interupsi yang benar.

Keterangan :

Ketika program di atas dijalankan, nilai c yang semula 1 akan terus bertambah hingga mencapai 10.

Namun ketika nilai c mencapai 8, program akan berhenti secara otomatis.

Jadi jika ada yang bertanya bagaimana cara menghentikan program Arduino? Jadi inilah caranya. Ini adalah dengan menggunakan perintah break.

Ada 3 (Tiga) perintah yang biasa digunakan dalam pemrograman Arduino untuk mengatur waktu, yaitu :

Apa fungsi delay pada Arduino IDE? Yaitu memberikan tambahan waktu atau delay dalam milidetik sebelum menjalankan program pada baris berikutnya.

Adapun untuk waktu penundaannya menyesuaikan dengan nilai yang dimasukkan ke perintah. Contohnya seperti ini :

delay(1000);

Keterangan :

Perintah tersebut berfungsi untuk memberikan jeda pada program selama 1000 milidetik atau setara dengan 1 detik.

Sama seperti poin sebelumnya, perintah ini juga berfungsi untuk memberikan jeda waktu. Hanya saja, jeda yang diberikan dalam satuan mikrodetik.

Dimana 1 juta mikrodetik setara dengan 1 detik. Oleh karena itu, perintah ini tidak boleh digunakan jika ingin mengandalkan detik. Berikut adalah contoh cara menulis perintah dengan benar.

Keterangan :

Perintah tersebut berfungsi untuk menjeda program selama 300 mikrodetik atau setara dengan 0,0003 detik.

Pada dasarnya komunikasi serial merupakan komunikasi dua arah yang melibatkan transmitter dan receiver. Di Arduino sendiri, pemancar dan penerima tersedia di pin Rx dan Tx serta USB.

Umumnya, komunikasi serial digunakan untuk menampilkan data hasil perhitungan Arduino di serial monitor.

Apa itu serial monitor pada Arduino IDE? Ini adalah fasilitas untuk mengontrol dan memantau apa yang terjadi di papan Arduino melalui komputer. Berikut adalah beberapa contoh perintah Arduino yang umum digunakan dalam komunikasi serial :

Mungkin Anda pernah mendengar pertanyaan apa itu serial begin 9600?

Intinya, ini adalah instruksi yang memungkinkan komunikasi serial dengan nilai baud rate atau kecepatan transmisi sebesar 9600 bps. Untuk penulisan perintahnya seperti ini :

Keterangan :

Tampil adalah variabel penampung nilai yang ingin ditampilkan pada serial monitor.

Oleh karena itu, data tidak muncul dalam satu baris.

Memang, setelah setiap data ditampilkan, program akan secara otomatis mengeluarkan perintah input atau jeda baris berikutnya. Contoh cara penulisannya adalah sebagai berikut :

Keterangan :

Muncul adalah variabel penampung yang didalamnya terdapat nilai yang ingin ditampilkan di serial monitor.

Salah satu jenis pin Arduino adalah pin interupsi. Pin ini berfungsi sebagai pemicu untuk meminta perhatian prosesor atas kesalahan dalam menjalankan program. Prinsip operasinya sangat mirip dengan menyela rapat.

Jadi ketika pin ini HIGH, instruksi yang sedang berjalan akan diinterupsi dan instruksi pada pin interupsi akan dieksekusi. Jumlah pin interupsi pada berbagai jenis Arduino. Anda dapat melihat pada tabel berikut ini.

Keterangan :

Mode yang bisa digunakan ada 4 (Empat), yaitu :

Keterangan :

Jika kode di atas dijalankan, maka di serial monitor akan muncul tulisan “Tes Kode 1” sampai “Tes Kode 4” secara berurutan dengan jeda 1 detik.

Namun ketika button yang terhubung dengan pin 2 ditekan maka di serial monitor akan muncul kata “Tombol Ditekan”.

Fungsi dari perintah ini adalah untuk membandingkan dua variabel dan akan mengembalikan nilai yang lebih kecil dan menyimpannya dalam sebuah variabel. Format penulisannya adalah :

Keterangan :

Semoga saja Artikel ini sangat bermanfaat bagi para IT Pemula dan juga mohon maaf apabila ada kesalahan dalam penulisan Kode. Terima Kasih 😄😘👌👍 :)

Wassalamu‘alaikum wr. wb.