BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
Penjelasan dan uraian teori penunjang yang digunakan dalam membuat alat ini
diperlukan untuk mempermudah pemahaman tentang cara kerja rangkaian maupun dasardasar perencanaan pembuatan alat. Teori–teori yang akan dijelaskan dalam bab ini meliputi
Arduino Uno, Keypad, LCD, Door Lock.
2.1 Arduino UNO
Arduino UNO adalah sebuah board mikrokontroler yang didasarkan pada
ATmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital input/output (6 di antaranya dapat
digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, sebuah osilator Kristal 16 MHz, sebuah
koneksi USB, sebuah power jack, sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino
UNO memuat semua yang dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah
menghubungkannya ke sebuah komputer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya
dengan sebuah adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya.
6
http://digilib.mercubuana.ac.id/
7
Gambar 2.1 Arduino Uno
Setiap 14 pin digital pada Arduino Uno dapat digunakan sebagai input dan output.
Fungsi-fungsi tersebut beroperasi di tegangan 5 Volt. Setiap pin dapat memberikan atau
menerima suatu arus maksimum 40 mA dan mempunyai sebuah resistor pull-up (terputus
secara default) 20-50 kOhm. Selain itu, beberapa pin mempunyai fungsi-fungsi spesial:
 Serial:
0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima (RX) dan memancarkan
(TX) serial data TTL (Transistor-Transistor Logic). Kedua pin ini dihubungkan ke
pin-pin yang sesuai dari chip Serial Atmega8U2 USB-ke-TTL.
 External
Interrupts: 2 dan 3. Pin-pin ini dapat dikonfigurasikan untuk dipicu
sebuah interrupt (gangguan) pada sebuah nilai rendah, suatu kenaikan atau
penurunan yang besar, atau suatu perubahan nilai.
 PWM:
3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Memberikan 8-bit PWM output dengan fungsi
analog write.
 SPI:
10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin-pin ini menghubungkan
komunikasi SPI menggunakan SPI library.
 LED:
13. Ada sebuah LED yang terpasang, terhubung ke pin digital 13. Ketika pin
bernilai HIGH LED menyala, ketika pin bernilai LOW LED mati.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
8
Gambar 2.2 Bagian-bagian Arduino Uno
Arduino UNO mempunyai 6 input analog, diberi label A0 sampai A5, setiapnya
memberikan 10 bit resolusi (contohnya 1024 nilai yang berbeda). Secara default, 6 input
analog tersebut mengukur dari ground sampai tegangan 5 Volt, dengan itu mungkin untuk
mengganti batas atas dari range nya dengan menggunakan pin AREF dan fungsi Analog
Reference. Di sisi lain, beberapa pin mempunyai fungsi spesial:
 TWI:
pin A4 atau SDA dan pin A5 atau SCL. Mensupport komunikasi TWI
dengan menggunakan Wire Library.
Ada sepasang pin lainnya pada board:
 AREF: Referensi tegangan untuk input analog. Digunakan dengan analog
reference.
 RESET:
Membawa saluran ini LOW untuk mereset mikrokontroler. Secara
khusus, digunakan untuk menambahkan sebuah tombol reset untuk melindungi
yang memblok sesuatu pada board. [Bekasi, 19 Desember 2015]
2.2 Keypad
Keypad adalah bagian penting dari suatu perangkat elektronika yang membutuhkan
interaksi manusia. Keypad sebagai interface antara perangkat (mesin) elektronik dengan
http://digilib.mercubuana.ac.id/
9
manusia atau dikenal dengan istilah HMI (Human Machine Interface). Matrix keypad 3x4
memiliki konstruksi atau susunan yang simple dan hemat dalam penggunaan port
mikrokontroller. Konfigurasi keypad dengan susunan bentuk matriks ini bertujuan untuk
penghematan port mikrokontroler karena jumlah key (tombol) yang dibutuhkan banyak pada
suatu sistem mikrokontroler.
Perangkat keypad 3x4 ini memungkinkan user untuk berinteraksi atau memasukan
kode password ke mikrokontroler pada umumnya melalui penekanan tombol-tombol yang
terdapat pada keypad. Gambar dibawah ini menunjukkan salah satu contoh keypad yang
dapat digunakan. Keypad tersebut terdiri dari 12 buah tombol atau berukuran 3x4 dengan
penambahan tombol ‘*’ dan ‘#’.
Gambar 2.3 Keypad
Konstruksi matrix keypad 3x4 cukup sederhana, yaitu terdiri dari 4 baris dan 3
kolom dengan keypad berupa saklar push button yang diletakkan disetiap persilangan kolom
dan barisnya. Rangkaian matriks keypad terdiri dari 12 saklar push button dengan konfigurasi
4 baris dan 3 kolom. 7 line yang terdiri dari 4 baris dan 3 kolom tersebut dihubungkan dengan
port mikrokontroller 8 bit. Sisi baris dari matrix keypad ditandai dengan nama Row1, Row2,
http://digilib.mercubuana.ac.id/
10
Row3, dan Row4. Kemudian untuk sisi kolom ditandai dengan nama Col1, Col2, dan Col3.
Sisi input atau output dari matrix keypad 3x4 ini tidak mengikat, dapat dikonfigurasikan
kolom sebagai input dan baris sebagai output atau sebaliknya tergantung keinginan user.
Gambar 2.4 Skematik Keypad 3x4
Proses pengecekkan dari tombol yang
dirangkai secara matriks adalah dengan
teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan
data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan balik) pada bagian yang lain. Dalam
hal ini pemberian umpan data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan balik
pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan data pada satu baris, maka baris yang lain
harus dalam kondisi inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal
data dan dikolom mana data tersebut terdeteksi. [Bekasi, 19 Desember 2015]
http://digilib.mercubuana.ac.id/
11
2.3 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan
kristal cair sebagai penampil utama. LCD berfungsi untuk menampilkan karakter angka,
huruf ataupun simbol dengan lebih baik dengan konsumsi arus yang rendah. LCD dot matrik
M1632 merupakan modul LCD buatan Hitachi. Modul LCD dot matrik M1632 terdiri dari
bagian penampil karakter (LCD) yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem
prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroller yang diletakkan dibagian
belakang LCD tersebut yang berfungsi untuk mengatur tampilan LCD serta mengatur
komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang menggunakan modul LCD tersebut.
LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alat-alat elektronik seperti
televisi, kalkulator, atau pun layar komputer. Pada aplikasi LCD yang digunakan ialah LCD
dot matrik dengan jumlah karakter 2x16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang
nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Gambar 2.5 LCD
Modul prosesor M1632 pada LCD tersebut memiliki memori tersendiri sebagai berikut :
 CGROM (Character Generator Read Only Memory)
http://digilib.mercubuana.ac.id/
12
 CGRAM (Character Generator Random Access Memory)
 DDRAM (Display Data Random Access Memory)
Fungsi pin LCD Dot Matrix 2x16 M1632 sebagai berikut :
 DB0 – DB7 adalah jalur data yang berfungsi sebagai jalur komunikasi untuk
mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari mikrokontroler ke modul LCD.
 RS adalah pin yang berfungsi sebagai selektor register (register select) yaitu
dengan memberikan logika low (0) sebagai register perintah dan logika high (1)
sebagai register data.
 R/W adalah pin yang berfungsi untuk menentukan mode baca atau tulis dari data
yang terdapat pada DB0 – DB7. Yaitu dengan memberikan logika low (0) untuk
fungsi read dan logika high (1) untuk mode write.
 Enable (E) berfungsi sebagai Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali pengiriman
atau pembacaan data.
Penulisan data register perintah LCD M1632 dilakukan dengan tujuan mengatur
tampilan LCD, inisialisasi dan mengatur Address Counter maupun Address Data. Kondisi RS
berlogika 0 menunjukkan akses data ke register perintah. RW berlogika 0 menunjukkan
proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4) terlebih dahulu
dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Kemudian nibble rendah (bit 3
sampai bit 0) dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock lagi. Untuk mode 8 bit
interface, proses penulisan dapat langsung dilakukan secara 8 bit (bit 7 sampai bit 0) dan
diawali sebuah pulsa logika 1 pada E Clock.
Proses Pembacaan data register perintah LCD M1632 biasa digunakan untuk melihat
status busy dari LCD atau membaca Address Counter. RS diatur pada logika 0 untuk akses ke
register perintah, R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan proses pembacaan data. 4 bit
nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble
http://digilib.mercubuana.ac.id/
13
rendah dibaca dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock. Untuk mode 8 bit interface,
pembacaan 8 bit (nibble tinggi dan rendah) dilakukan sekaligus dengan diawali sebuah pulsa
logika pada E Clock.
Penulisan data pada register data LCD M1632 dilakukan untuk mengirimkan data
yang akan ditampilkan pada LCD. Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang
menunjukkan akses ke register data, kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan
proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4) dikirim dengan diawali
pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian diikuti 4 bit nibble rendah yang juga
diawali pulsa logika 1 pada sinyal E Clock.
Pembacaan data dari register data LCD M1632 dilakukan untuk membaca kembali
data yang tampil pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang
menunjukkan adanya akses ke register data. Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang
menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble tinggi dibaca dengan diawali
adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan dilanjutkan dengan 4 bit nibble rendah yang juga
diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock. [Bekasi, 4 Januari 2016]
Gambar 2.6 Skematik LCD 2x16
http://digilib.mercubuana.ac.id/
14
2.4 Solenoid Door Lock
Solenoid door lock adalah salah satu solenoid yang difungsikan khusus sebagai
solenoid pengunci pintu secara elektrik. Solenoid ini mempunyai dua sistem kerja,
yaitu Normaly Close (NC) dan Normaly Open (NO). Perbedaannya adalah jika cara kerja
solenoid NC apabila diberi tegangan, maka solenoid akan memendek (terbuka) dan bila tidak
diberi tegangan, maka solenoid akan memanjang (tertutup). Begitu juga dengan cara kerja
solenoid NO merupakan kebalikan dari solenoid NC.
Gambar 2.7 Solenoid Door Lock
Pada umumnya solenoid door lock membutuhkan input atau tegangan kerja sebesar
9-12V DC tetapi ada juga solenoid door lock yang 6V DC sehingga dapat langsung bekerja
dengan tegangan output dari pin digital arduino. Namun jika menggunakan solenoid door
lock yang 12V DC berarti dibutuhkan Power Supply 12V DC dan Relay modul untuk mendriver solenoid door lock tersebut dengan board arduino yang akan digunakan.
Solenoid door lock ini berfungsi sebagai aktuator. Didalam solenoid terdapat kawat
yang melingkar pada inti besi. Ketika arus listrik mengalir melalui kawat ini, maka terjadi
medan magnet untuk menghasilkan energi yang akan menarik inti besi ke dalam. [Bekasi, 4
Januari 2016]
http://digilib.mercubuana.ac.id/
15
Gambar 2.8 Skematik Solenoid Door Lock
2.5 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran
listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan
loudspeaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan
kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet. Kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena
kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan
suara. Buzzer biasanya digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau sedang
berlangsung, dan bisa juga jika terjadi suatu kesalahan pada proses atau sebuah alat (alarm).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
16
Gambar 2.9 Skematik Buzzer
Buzzer dapat menghasilkan suara karena mempunyai membran yang terhubung
dengan magnet dan koil. Koil merupakan lilitan kabel pada sebuah logam, biasanya tembaga
yang berguna untuk menghasilkan gaya magnet. Sinyal listrik yang melalui koil akan
mengakibatkan besar gaya magnet berubah-ubah sehingga membran bergetar dan
menghasilkan bunyi. [Bekasi, 4 Januari 2016]
http://digilib.mercubuana.ac.id/