Tugas Pendahuluan dan LA 2



1. Prosedur [kembali]

  1. Membuka Wokwi dan membuat project baru dengan menggunakan board STM32, kemudian menambahkan komponen berupa sensor LDR sebagai input cahaya, servo sebagai aktuator penggerak jemuran, serta push button sebagai pemilih mode sistem, dan resistor sebagai bagian dari rangkaian pembagi tegangan.
  2. Menyusun rangkaian dengan menghubungkan LDR ke pin analog mikrokontroler (PA0) menggunakan konfigurasi pembagi tegangan (LDR + resistor), kemudian menghubungkan servo ke pin PWM (PA6/TIM3), serta push button ke pin input (PB1) dengan konfigurasi pull-up, dan memastikan semua koneksi VCC dan GND terhubung dengan benar.
  3. Menuliskan program pada editor Wokwi untuk membaca nilai analog dari LDR menggunakan ADC, dimana nilai tersebut merepresentasikan intensitas cahaya (gelap, sedang, terang), serta membaca input push button untuk mengubah mode sistem.
  4. Menambahkan logika kontrol pada program
  5. Menjalankan simulasi dengan menekan tombol start pada Wokwi, kemudian melakukan pengujian dengan:
    • Mengubah nilai LDR untuk mensimulasikan kondisi terang dan gelap
    • Menekan push button untuk berpindah antar mode (otomatis dan manual)
  6. Mengamati hasil output dimana:
    • Pada mode otomatis, servo akan bergerak sesuai kondisi cahaya lingkungan
    • Pada mode manual, servo tetap pada posisi yang dipilih walaupun kondisi cahaya berubah
    • Sistem dapat mensimulasikan fungsi jemuran otomatis yang dapat bekerja secara otomatis maupun dikontrol manual dengan baik

2. Hardware dan Diagram Blok [kembali]

 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

2. LDR Sensor

LDR atau Light Dependent Resistor adalah jenis resistor yang nilai hambatannya berubah-ubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenai permukaannya, di mana prinsip kerjanya didasarkan pada fotokonduktivitas yang menyebabkan resistansi menurun saat terkena cahaya terang dan meningkat saat kondisi gelap. Dalam implementasinya pada mikrokontroler, LDR biasanya disusun menggunakan rangkaian pembagi tegangan agar perubahan intensitas cahaya dapat terbaca sebagai sinyal tegangan analog melalui fitur ADC. Sinyal digital hasil konversi tersebut kemudian digunakan oleh sistem untuk mengambil keputusan otomatis, seperti mengatur tingkat kecerahan lampu melalui PWM atau mendeteksi kondisi siang dan malam pada sistem penerangan pintar.

                                                              

3. Push Button 

Push button adalah komponen sakelar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dalam suatu rangkaian dengan cara menekan tombolnya. Pada penggunaan mikrokontroler, komponen ini berperan sebagai perangkat input digital yang bekerja berdasarkan prinsip logika high atau low, di mana status penekanannya dapat dibaca oleh pin GPIO atau digunakan untuk memicu mekanisme interrupt eksternal. Agar pembacaan sinyal tetap stabil dan terhindar dari kondisi floating, push button biasanya dikonfigurasi menggunakan resistor pull-up atau pull-down yang memastikan level tegangan input tetap berada pada kondisi logika yang jelas saat tombol tidak sedang ditekan.

                                                        

4. Motor Servo

Motor servo adalah perangkat aktuator yang dirancang dengan sistem umpan balik tertutup (closed loop) untuk mengendalikan posisi sudut, kecepatan, dan akselerasi poros secara presisi. Komponen ini bekerja berdasarkan sinyal kontrol PWM (Pulse Width Modulation), di mana lebar pulsa yang diberikan ke pin kontrol akan menentukan posisi derajat putaran porosnya, seperti pulsa 1 ms untuk posisi 0 derajat dan 2 ms untuk 180 derajat. Di dalam motor servo terdapat potensiometer internal yang berfungsi mendeteksi posisi poros saat ini dan mengirimkan informasi tersebut ke rangkaian kontrol untuk memastikan poros berhenti tepat pada sudut yang diinginkan, sehingga sangat ideal digunakan pada sistem robotika, kendali kemudi, maupun penggerak mekanik yang membutuhkan akurasi tinggi.

5. Breadboard

Breadboard adalah papan sirkuit tanpa solder yang digunakan sebagai media untuk merakit dan menguji purwarupa rangkaian elektronik secara sementara. Papan ini memiliki lubang- lubang koneksi yang terhubung secara internal (horizontal di bagian tengah dan vertikal di jalur daya samping) sehingga memudahkan pengguna untuk menghubungkan sensor, mikrokontroler, dan komponen lainnya dengan kabel jumper. Penggunaan breadboard sangat efisien dalam tahap pengembangan karena memungkinkan komponen untuk dilepas dan dipasang kembali dengan mudah tanpa merusak jalur sirkuit.                                          

6. Adaptor

Adaptor berfungsi sebagai perangkat catu daya yang mengubah tegangan listrik AC dari sumber utama menjadi tegangan DC yang stabil sesuai dengan kebutuhan level tegangan operasional sistem mikrokontroler.

7. Diagram Blok

3. Rangkaian Simulasi dan Prinsip Kerja [kembali]



Prinsip Kerja

Prinsip kerja percobaan kedua ini berfokus pada bagaimana sistem merespons perubahan intensitas cahaya secara bertahap, lalu menerjemahkannya menjadi pergerakan servo yang halus (tidak langsung lompat).

Sensor LDR (Light Dependent Resistor) berfungsi sebagai pendeteksi cahaya. Nilai resistansi LDR akan berubah sesuai intensitas cahaya: saat terang resistansi kecil (nilai ADC besar), dan saat gelap resistansi besar (nilai ADC kecil). Nilai analog ini dibaca oleh ADC pada mikrokontroler, kemudian diolah menjadi representasi kondisi lingkungan (terang–gelap).

Berbeda dengan sistem sebelumnya yang memakai threshold (langsung 0 atau 1), pada percobaan ini nilai ADC tersebut dipetakan secara kontinu ke sudut servo. Artinya, semakin gelap kondisi lingkungan, posisi servo akan bergerak sedikit demi sedikit menuju posisi “masuk” (menutup jemuran). Sebaliknya, saat kondisi semakin terang, servo bergerak perlahan ke posisi “keluar” (membuka jemuran). Proses ini membuat gerakan servo menjadi proporsional terhadap perubahan cahaya, bukan sekadar ON/OFF.

Selain itu, sistem juga memiliki mode manual melalui tombol. Ketika tombol ditekan, sistem akan berpindah dari mode otomatis ke manual, sehingga pengguna dapat mengontrol posisi servo secara langsung tanpa dipengaruhi sensor. Namun saat kembali ke mode otomatis, servo akan kembali mengikuti perubahan cahaya secara bertahap.

Dengan demikian, inti dari percobaan ini adalah:

  • LDR membaca perubahan cahaya secara analog
  • ADC mengubahnya menjadi data digital
  • Data diproses dan dipetakan ke sinyal PWM
  • PWM mengatur posisi servo secara halus sesuai kondisi cahaya

Hasil akhirnya adalah sistem jemuran otomatis yang bisa bergerak secara smooth dan adaptif terhadap perubahan cahaya, bukan bergerak secara tiba-tiba.

4. Flowchart dan Listing Program [kembali]

Flowchart

Listing Program
main.c
#include "main.h"

// HANDLE
ADC_HandleTypeDef hadc1;
TIM_HandleTypeDef htim3;

// VARIABLE
uint8_t manual_mode = 0;
uint8_t posisi_servo = 0;
uint8_t last_button = 1;

uint16_t servo_pwm = 1500; // posisi awal tengah

// ================= CLOCK =================
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;
  HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);

  RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK | RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK;
  RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;
  RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

  HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0);
}

// ================= GPIO =================
void MX_GPIO_Init(void)
{
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  // LDR PA0
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

  // BUTTON PB1
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

  // SERVO PA6
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF1_TIM3;
  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

// ================= ADC =================
void MX_ADC1_Init(void)
{
  __HAL_RCC_ADC_CLK_ENABLE();

  hadc1.Instance = ADC1;
  hadc1.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
  hadc1.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;
  hadc1.Init.ScanConvMode = ADC_SCAN_DISABLE;

  HAL_ADC_Init(&hadc1);
}

// ================= PWM =================
void MX_TIM3_Init(void)
{
  __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();

  htim3.Instance = TIM3;
  htim3.Init.Prescaler = 48 - 1;   // 1us tick
  htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;
  htim3.Init.Period = 20000 - 1;   // 20ms (50Hz servo)

  HAL_TIM_PWM_Init(&htim3);

  TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};
  sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;
  sConfigOC.Pulse = 1500;
  sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;

  HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1);
}

// ================= ADC READ =================
uint16_t read_LDR(void)
{
  ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};

  sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_0;
  sConfig.Rank = ADC_REGULAR_RANK_1;

  HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig);

  HAL_ADC_Start(&hadc1);
  HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);

  return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);
}

// ================= MAIN =================
int main(void)
{
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();
  MX_ADC1_Init();
  MX_TIM3_Init();

  HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1);

  while (1)
  {
    // ===== BUTTON TOGGLE =====
    uint8_t button = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);

    if (last_button == 1 && button == 0)
    {
      manual_mode = !manual_mode;
      posisi_servo = !posisi_servo;

      // manual langsung lompat posisi
      if (posisi_servo == 0)
        servo_pwm = 1000;
      else
        servo_pwm = 2000;

      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, servo_pwm);

      HAL_Delay(200); // debounce
    }

    last_button = button;

    // ===== MODE OTOMATIS (SMOOTH) =====
    if (!manual_mode)
    {
      uint16_t ldr = read_LDR();

      // Batasi range biar stabil
      if (ldr < 500) ldr = 500;
      if (ldr > 3500) ldr = 3500;

      // Mapping LDR → PWM servo
      uint16_t target_pwm = 1000 + ((ldr - 500) * 1000) / (3500 - 500);

      // Smooth movement
      if (servo_pwm < target_pwm)
        servo_pwm += 10;
      else if (servo_pwm > target_pwm)
        servo_pwm -= 10;

      __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, servo_pwm);
    }

    HAL_Delay(20); // kontrol kehalusan gerakan
  }
}

main.h
#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

#include "stm32c0xx_hal.h"

// ================= PIN DEFINITIONS =================

// LDR (ADC)
#define LDR_PIN        GPIO_PIN_0
#define LDR_PORT       GPIOA

// BUTTON (INPUT)
#define BUTTON_PIN     GPIO_PIN_1
#define BUTTON_PORT    GPIOB

// SERVO (PWM - TIM3 CH1)
#define SERVO_PIN      GPIO_PIN_6
#define SERVO_PORT     GPIOA

// ================= FUNCTION PROTOTYPES =================
void SystemClock_Config(void);
void MX_GPIO_Init(void);
void MX_ADC1_Init(void);
void MX_TIM3_Init(void);

#endif

5. Video Demo [kembali]


6. Kondisi [kembali]

Percobaan 2 Kontrol Jemuran Otomatis
Kondisi 5: Buatlah rangkaian dengan kondisi ketika sensor cahaya (LDR) mendeteksi perubahan dari terang ke gelap secara bertahap, maka servo akan bergerak secara bertahap mengikuti perubahan tersebut hingga jemuran berpindah dari luar ke dalam atap secara halus.

7. Video Simulasi [kembali]


8. Download File [kembali]

  1. Download Link Rangkaian Wokwi klik disini
  2. Download Datasheet STM32 NUCLEO-G474RE klik disini





di

Tidak ada komentar:

Posting Komentar

Langganan: Posting Komentar (Atom)

MODUL 2 PWM, ADC, & INTERRUPT

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Pendahuluan 2. Tujuan 3. Alat dan Bahan 4. Dasar Teori 5. Percobaan Percob...

  • Modul 1
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan Percobaan       --->  ...
  • Modul 2
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan Percobaan       --->  ...
  • MODUL 3
    [KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA] DAFTAR ISI 1. Tujuan 2. Alat dan Bahan 3. Dasar Teori 4. Percobaan Percobaan       --->  ...