Materi Mapel Mikrokontroller dan aplikasi ke-2

Arsitektur Arduino Uno

I. Pendahuluan

Arduino Uno adalah salah satu jenis mikrokontroler paling populer di dunia pendidikan dan hobi elektronika. Arduino merupakan platform open-source yang mudah dipelajari dan digunakan, terutama oleh pemula. Keunggulan utama Arduino Uno terletak pada kemudahan pemrograman serta fleksibilitasnya dalam mengontrol berbagai perangkat elektronik, mulai dari LED sederhana hingga sistem otomasi kompleks.

Agar dapat memahami dan memanfaatkan Arduino Uno secara maksimal, penting bagi siswa untuk mengetahui arsitektur internal dan eksternal dari papan ini. Arsitektur Arduino mencakup komponen-komponen utama, hubungan antarbagian, serta fungsi-fungsi penting yang membuatnya dapat diprogram dan beroperasi dengan berbagai perangkat input dan output.

II. Komponen Utama Arduino Uno

Arduino Uno berbasis mikrokontroler ATmega328P buatan Atmel (sekarang bagian dari Microchip Technology). Di dalam papan Arduino Uno, terdapat berbagai komponen penting yang saling mendukung:



1. Mikrokontroler ATmega328P

Mikrokontroler adalah “otak” dari Arduino. ATmega328P memiliki:

  • Memori flash 32 KB (untuk menyimpan program)

  • SRAM 2 KB (untuk variabel saat program berjalan)

  • EEPROM 1 KB (untuk penyimpanan data permanen)

  • Clock speed 16 MHz

  • 28 pin I/O (input/output) digital dan analog

2. Regulator Tegangan

Arduino Uno bekerja pada tegangan 5V, tetapi bisa diberi daya dari sumber 7–12V melalui jack DC (power jack). Regulator internal akan mengatur agar tegangan tetap stabil dan sesuai dengan kebutuhan mikrokontroler.

3. Konektor USB (Type B)

Digunakan untuk:

  • Memprogram mikrokontroler

  • Memberi daya (via USB komputer)

  • Berkomunikasi serial (data)

4. Pin Input/Output Digital

Terdapat 14 pin digital (D0 hingga D13). Pin ini bisa diatur sebagai input atau output untuk membaca sensor, mengaktifkan LED, motor, dan lain-lain. Beberapa pin memiliki fungsi tambahan seperti:

  • PWM (Pulse Width Modulation): D3, D5, D6, D9, D10, D11

  • UART (komunikasi serial): D0 (RX), D1 (TX)

  • SPI: D10 (SS), D11 (MOSI), D12 (MISO), D13 (SCK)

5. Pin Input Analog

Terdapat 6 pin analog (A0 hingga A5) untuk membaca sinyal analog dari sensor, seperti suhu, cahaya, dan lainnya. Setiap pin memiliki resolusi 10-bit (0–1023).

6. IC USB to Serial (ATmega16U2)

IC ini berfungsi sebagai jembatan antara USB komputer dan mikrokontroler ATmega328P. Tanpa IC ini, Arduino tidak bisa diprogram dari komputer.

7. Oscillator Kristal 16 MHz

Berfungsi sebagai sumber clock utama untuk mikrokontroler, menentukan kecepatan eksekusi instruksi.

8. Tombol Reset

Berfungsi untuk me-restart program yang sedang berjalan tanpa harus memutus daya.

9. LED Bawaan (D13)

Tersambung langsung ke pin digital 13, sering digunakan untuk pengujian cepat (seperti program "blink").


IV. Sistem Memori pada ATmega328P

Arduino Uno memiliki tiga jenis memori utama:

1. Flash Memory (32 KB)

Digunakan untuk menyimpan kode program (sketch). Data akan tetap tersimpan meskipun Arduino dimatikan. Sekitar 0.5 KB digunakan oleh bootloader.

2. SRAM (2 KB)

Memory kerja selama program berjalan. Digunakan untuk menyimpan variabel, array, buffer, dsb. Isinya akan hilang saat daya dimatikan.

3. EEPROM (1 KB)

Digunakan untuk menyimpan data permanen yang dapat ditulis dan dibaca selama program berjalan. Data tetap tersimpan walau daya mati.

V. Sistem Komunikasi Arduino Uno

Arduino Uno memiliki beberapa protokol komunikasi:

1. Serial (UART)

Komunikasi antara komputer dan Arduino melalui USB (D0 = RX, D1 = TX). Digunakan saat meng-upload program.

2. SPI (Serial Peripheral Interface)

Digunakan untuk komunikasi kecepatan tinggi dengan perangkat lain (sensor, SD card). Menggunakan pin: D10, D11, D12, D13.

3. I2C (Inter-Integrated Circuit)

Digunakan untuk komunikasi dua arah dengan banyak perangkat. Menggunakan pin:

  • A4 (SDA)

  • A5 (SCL)

VI. Fungsi Khusus Pin Arduino Uno

PinFungsi Khusus
D0-D1UART (RX, TX)
D2-D13Digital I/O
D3,5,6,9–11PWM (Analog output)
A0–A5Analog input
A4, A5I2C (SDA, SCL)
D10–D13SPI (SS, MOSI, MISO, SCK)

VII. Power Supply dan Tegangan

Arduino Uno bisa diberi daya dengan beberapa cara:

  • USB (5V): Langsung dari komputer.

  • Jack DC: Rentang 7–12V.

  • Pin VIN: Untuk catu daya eksternal langsung ke papan.

Output yang tersedia:

  • 5V: Untuk sensor atau modul lain

  • 3.3V: Untuk perangkat yang membutuhkan tegangan lebih rendah

  • GND: Ground

VIII. Bootloader dan Pemrograman

ATmega328P memiliki bootloader bawaan yang memungkinkan pemrograman melalui USB tanpa alat tambahan seperti programmer eksternal.

Bootloader memungkinkan kita meng-upload program (sketch) menggunakan Arduino IDE secara langsung. Arduino IDE menerjemahkan bahasa pemrograman tingkat tinggi (C++) menjadi kode mesin untuk ATmega328P.

IX. Peran Arsitektur Arduino dalam Pembelajaran dan Industri

Dengan arsitektur yang sederhana namun kuat, Arduino Uno sangat cocok untuk berbagai aplikasi:

  • Pembelajaran dasar mikrokontroler

  • Proyek DIY (Do It Yourself)

  • Otomasi rumah dan kendaraan

  • Sistem monitoring dan pengendalian industri skala kecil

X. Kesimpulan

Memahami arsitektur Arduino Uno adalah langkah awal yang sangat penting dalam belajar mikrokontroler. Dengan mengetahui komponen-komponen utama seperti mikrokontroler ATmega328P, sistem memori, pin I/O, regulator tegangan, dan sistem komunikasi, siswa dapat lebih percaya diri dalam membuat proyek elektronika dan otomasi.

Arduino Uno bukan hanya sekadar papan sirkuit, tetapi juga alat pembelajaran yang mendekatkan siswa dengan dunia nyata industri elektronik dan teknologi cerdas.


Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Materi IPAS ke-1

  Energi dan Jenis-jenisnya Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti pembelajaran, peserta didik diharapkan dapat: Menjelaskan pengertian dan sifat energi serta satuan-satuannya dengan memberikan contoh dalam kehidupan sehari-hari. Mengidentifikasi dan mengelompokkan jenis-jenis energi berdasarkan bentuknya serta memberikan contoh pemanfaatannya. Menjelaskan proses konversi energi dan menunjukkan bentuk perubahan energi yang terjadi dalam berbagai aktivitas. Membedakan sumber energi terbarukan dan tidak terbarukan serta menganalisis dampaknya terhadap lingkungan. Menunjukkan sikap hemat energi dan menyusun langkah-langkah pemanfaatan energi secara bijak dan berkelanjutan. Bahan Ajar : 1. Pengertian Energi Energi adalah kemampuan untuk melakukan usaha atau kerja. Dalam kehidupan sehari-hari, energi dibutuhkan untuk berbagai aktivitas, seperti menyalakan lampu, mengoperasikan kendaraan, menggerakkan mesin, hingga melakukan proses...
Baca selengkapnya

Materi Mapel IPAS ke-2

  Studi Kasus: Dampak Penggunaan Energi Fosil terhadap Lingkungan dan Kesehatan Tujuan Pembelajaran: Studi Kasus Dampak Energi Fosil Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta didik diharapkan mampu: Menjelaskan pengertian energi fosil dan perannya dalam kehidupan modern , termasuk contoh penggunaannya di berbagai sektor. Menganalisis dampak negatif penggunaan energi fosil terhadap lingkungan, seperti pencemaran udara, pemanasan global, dan hujan asam. Menjelaskan hubungan antara pembakaran energi fosil dengan gangguan kesehatan masyarakat , seperti gangguan pernapasan akibat paparan PM2.5. Menginterpretasikan data polusi udara (seperti grafik PM2.5) untuk menilai tingkat pencemaran dan potensi risikonya bagi manusia dan alam. Merumuskan solusi atau tindakan mitigasi yang dapat dilakukan untuk mengurangi dampak energi fosil, baik secara individu maupun kolektif. Latar Belakang Energi fosil seperti minyak bumi , batu b...
Baca selengkapnya

Materi mapel mikrokontroller ke-1

  Pengenalan Mikrokontroler Tujuan Pembelajaran Setelah mengikuti pembelajaran ini, peserta didik diharapkan mampu: Menjelaskan pengertian mikrokontroler dan menyebutkan komponennya secara tepat. Mengidentifikasi manfaat mikrokontroler dalam kehidupan sehari-hari dan bidang otomotif. Menganalisis perbedaan antara mikrokontroler dan mikroprosesor berdasarkan karakteristiknya. Memberikan contoh penggunaan mikrokontroler pada sistem otomotif maupun perangkat elektronik lainnya. Mengkomunikasikan hasil analisis dalam bentuk uraian tertulis atau lisan secara logis dan sistematis. A. Pengertian Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer mini yang dikemas dalam satu chip (IC/Integrated Circuit) yang berfungsi sebagai pengendali perangkat elektronik. Mikrokontroler terdiri dari CPU (Central Processing Unit) , memori (RAM dan ROM/Flash) , serta I/O (Input/Output) dalam satu paket. Contoh mikrokontroler yang sering digunakan adalah...
Baca selengkapnya