UNIT V ARDUINO SUPPORT MATLAB

NADYA AYUNINGTYAS (13/344308/SV/02824)Dosen : FAHMIZALAsisten : IMROATUL Tanggal Praktikum : 23 April 2015Praktikum Teknik KendaliLABORATORIUM INSTRUMENTASI DAN KENDALI

AbstrakMatlab sebagai bahasa pemrograman yang terbuka dan mampu berjalan pada berbagai macam perangkat keras komputasi. Pada bab ini, praktikum yang dilakukan adalah mengintegrasikan bahasa pemrograman matlab, sehingga mampu untuk dieksekusi oleh Arduino.

1. PendahuluanPraktikum unit 5 ini bertujuan untuk memberikan penjelasan kepada mahasiswa tentang program matlab yang dapat dieksekusi oleh arduino, sehingga mahasiswa dapat membuat program untuk di downloadkan ke arduino untuk melakukan perintah perintah tertentu.

2. Dasar TeoriArduinoArduino merupakan kit elektronik atau papan rangkaian elektronik yang berbasis open source yang di dalamnya terdapat komponen utama berupa sebuah chipmikrokontroler dengan jenis AVR dari perusahaan Atmel. Sedangkan mikrokontroler itu sendiri merupakan chip atau IC (Integrated Circuit) yang dapat diprogram menggunakan komputer yang bertujuan agar rangkaian elektronik yang menyertainya dapat membaca input, memproses input tersebut dan kemudian menghasilkan output sesuai yang diinginkan. Maka dalam hal ini mikrokontroler bertugas sebagai otak yang mengendalikan input, proses dan output sebuah rangkaian elektronik. Karena Arduino mempunyai komponen utama berupa microcontroller maka Arduino dapat diprogram dengan menggunakan komputer.Bahasa pemrograman yang digunakan dalam Arduino adalah bahasa C, tetapi dalam hal ini bahasa pemogramannya sudah dipermudah dengan menggunakan fungsi-fungsi yang lebih sederhana. Sehingga pemrogram kelas pemula dapat mempelajarinya dengan cukup mudah. Untuk memprogram Arduino dan menguploadnya ke dalam board Arduino, dibutuhkan software Arduino IDE (Integrated Development Enviroment) sebagai kelengkapan utama.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.Gambar 2.1 merupakan bentuk fisik dari Arduino UNO yang dapat terlihat jelas bagian bagian dari Arduino UNO.

Berikut adalah gambar konfigurasi pin Arduino :

Arduino Uno berbeda dari semua board Arduino yang telah dibuat sebelumnya, Arduino UNO tidak menggunakan chipdriver FTDI USB-to-serial. Sebaliknya, fitur-fitur Atmega16U2 (Atmega8U2 sampai ke versi R2) diprogram sebagai sebuah pengubah USB ke serial. Revisi 2 dari board Arduino Uno mempunyai sebuah resistor yang menarik garis 8U2 HWB ke ground, yang membuatnya lebih mudah untuk diletakkan ke dalamDFU mode. Bagian bagian dari papan Arduino tersusun dari beberapa susunan yang dari kesemuanya mempunyai fungsi masing masing. Bagian dan fungsi tersebut di jelaskan pada bagian dibawah ini:1. Soket USBSoket USB adalah soket untuk kabel USB yang disambungkan ke komputer atau laptop.Berfungsi untuk mengirimkan program ke Arduino dan juga sebagai port komunikasi serial.2. Input / Output Digital Input/Output Digital atau digital pin adalah pin-pin untuk menghubungkan Arduino dengan komponen atau rangkaian digital. Misalnya kalau ingin membuat LED berkedip, LED tersebut bisa dipasang pada salah satu pin I/O digital dan ground. Komponen lain yang menghasilkan output digital atau menerima input digital bisa disambungkan ke pin-pin ini.3. Input AnalogInput Analog atau analog pin adalah pin-pin yang berfungsi untuk menerima sinyal dari komponen atau rangkaian analog. Misalnya dari potensiometer, sensor suhu, sensor cahaya, dsb.4. Catu DayaPin-pin catu daya adalah pin yang memberikan tegangan untuk komponen atau rangkaian yang dihubungkan dengan Arduino. Pada bagian catu daya ini terdapat juga pin Vin dan Reset. Vin digunakan untuk memberikan tegangan langsung kepada Arduino tanpa melalui tegangan USB atau adaptor. Reset adalah pin untuk memberikan sinyal reset melaui tombol atau rangkaian eksternal.5. Baterai / AdaptorSoket baterai atau adaptor digunakan untuk menyuplai Arduino dengan tegangan dari baterai/adaptor 9V pada saat Arduino sedang tidak disambungkan ke komputer. Jika Arduino sedang disambungkan ke komputer melalui USB, Arduino mendapatkan suplai tegangan dari USB, jadi tidak perlu memasang baterai/adaptor saat memprogram Arduino.

Ardunio Support MatlabPaket Dukungan MATLAB untuk Arduino memungkinkan Anda untuk menggunakanMATLABuntuk berkomunikasi dengan Arduinomelalui kabel USB.Paket ini didasarkan pada program server yang berjalan pada board, yang mendengarkan perintah melalui port serial, mengeksekusi perintah, dan, jika diperlukan, mengembalikan hasilnya.Pendekatan ini membantu: Mulai pemrograman langsung tanpa toolbox tambahan. Bekerja di MATLAB untuk pengembangan dan debugging yang interaktif Mengembangkan program untuk memperoleh data analog dan digital, dan untuk mengontrol DC, servo, dan motor stepper secara interaktif Mengakses perangkat periferal dan sensor yang terhubung melalui I2C atau SPI. Menjalankan loop control sampai dengan 25 Hz (tidak real time). Memperkenalkan mekatronik, pemrosesan sinyal, dan konsep elektronik di laboratorium

3. Metodologi

Alat dan bahan yang diperlukan : Komputer Arduino Kabel USB Kabel Jumper Software Matlab Video tutorial Arduino Support Matlab

Langkah percobaan dalam praktikum ini adalah:

Mengkoneksikan Arduino dengan Komputer

Menyambungkan Arduino Dengan Matlab

Membuat Kode program Di Matlab

Mendownloadkan Program Ke Arduino

Membuat Program Di Simulink

Membuat Kode program Di Matlab

4. Analisa Menjalankan Arduino MatlabUntuk dapat mengakses arduino dengan menggunakan matlab, matlab harus terinstall driver arduino. Driver arduino ini adalah sebuah add-ons yang dapat dengan mudah ditambahkan pada matlab.

Setelah driver dikenali oleh matlab, maka arduino harus dimasuki program agar dapat dikenali oleh matlab.Program yang dimasukkan ke dalam arduino adalah adio.pde. Program didownloadkan melalui aplikasi IDE arduino. Untuk konfigurasi di matlab, file arduino.m dan instal_arduino.m dijalankan dari matlab.

Lalu run untuk menjalankan. Ini hanya dilakukan satu kali saat memulai program. Bertujuan untuk mengenalkan matlab dengan arduino.

Steleh melakukan proses ini, matlab direstart. Maka pada simulink dapat dilihat dua library baru, yaitu Arduino IO Library dan Simulink Support Package for Arduino Hardware. Maka arduino sudah dikenali oleh matlab dan siap untuk digunakan.

Input OutputUntuk memulai menulis program untuk arduino, harus dibuat sebuah variabel yang mendefinisikan posisi port yang digunakan sebagai jalur IO arduino dan komputer.

Contoh: a=arduino(COM15)

a adalah variabel yang digunakan untuk menampung inisialisasi port. COM15 adalah port IO yang digunakan sebagai IO arduino dengan komputer.Maka akan terjadi proses seperti berikut:

Setelah menunggu proses ini, maka akan muncul

Ini adalah informasi mengenai pin arduino dan help penggunaan fungsi.

Untuk pengaturan mode pin yang digunakan, maka menggunakan syntax:

pinMode(a,pin,str)dimana,a = object arduino, variabel penampung koneksi port IO arduinopin = nomor pin yang akan disetstr = mode yang diinginkan (input atau output)

Contoh:pinMode(a,13,OUTPUT)Maka pin 13, diatur sebagai output.

pinMode(a,10,INPUT)Maka pin 10 diatur sebagai input.

Digital Read/WriteDigital read dan digital write berfungsi sebagai input dan output data digital. Input akan dibaca sebagai logika high dan low. Output juga logika high dan low. Pada digital read/write arduino, logika high diwakili oleh tegangan 5v dan logika low diwakili tegangan 0v.

b = digitalRead(a,pin)Dimana,b=variabel yang menampung hasil pembacaan nilai inputa=object arduino (didefinisikan di awal)pin=nomor pin yang dibaca nilai inputnya

Contoh: b=digitalRead(a,10)Variabel b akan menampung nilai hasil pembacaan dari pin 10.

digitalWrite(a,pin,str)Digital Write berfungsi untuk memberikan nilai output dari pin.c=variabel yang menampung hasil pembacaan dari pina=object arduino(didefinisikan di awal)pin=nomor pin yang akan diberikan nilai outputstr=keluaran yang diinginkan (1/0)

Contoh: digitalWrite(a,13,1)Maka pin 13 akan menghasilkan output HIGH.

Analog read/writeAnalog read/write berfungsi untuk membaca atau menuliskan nilai dalam bentuk analog, misalnya pembacaan level tegangan, atau nilai PWM.

Syntal analog read adalah:Val=analogRead(a,pin)

a=nama orduino obyekpin=nomor pin yang akan dibaca nilainya (pin 0-5)

Contoh:val=analogRead(a,5)Untuk pembacaan tegangan input, maka nilai harus dikali 5 dibagi 1023, karena nilai hasil pembacaan adalah 0-1023 yang sama dengan 0-5v.

Maka jika pin 5 disambung dengan tegangan 5v, pembacaannya adalah 1023, maka nilai sebenarnya 1023*(5/1023) = 5v.

Syntax analog write adalah:analogWrite(a,pin,val)a=object arduinopin=nomor pin yang digunakan sebagai outputval=nilai keluaran yang diinginkan

contoh:Pada pin 13 terpasang led.

Nilai 0-255 sama dengan nilai dari tegangan 0-5v. Maka semakin besar nilai outputnya, akan semakin terang nyala lednya.

Arduino-SIMULINKDengan menggunakan SIMULINK pembuatan program pada arduino akan semakin mudah, karena dengan simulink, pembuatan program dilakukan dengan drag and drop.

Untuk memulai arduino dengan simulink, syntax yang ditulis adalah:

Maka akan muncul halaman awal arduino simulink nya

Lalu dilakukan pengaturan target yang dituju. Pada Tools, Run on target hardware, options.Setelah terbuka, pastikan pada Run on target hardware, Target Hardware nya adalah Arduino Uno. Karena yang digunakan adalah arduino UNO.

Untuk membuka library SIMULINK, klik simulink library, maka akan muncul

1. Analog Write

Setiap membuat sebuah program di simulink, pastikan selalu memasukkan Setup Arduino1, dan ubah COM default menjadi COM PORT yang dipakai.Fungsi step adalah memberikan nilai konstan kepada output. Output yang dipakai adalah pin 3.Parameter final value yang ada pada step adalah nilai keluaran yang diinginkan. Misal final value = 255, maka akan meberikan output 255 atau 5volt.

2. Analog Read

Analog read pada simulink sama dengan syntax dasar analog read matlab.

Pin yang dibaca adalah pin 0. Gain berfungsi sebagai pengali hasil pembacaan agar menghasilkan output berupa tegangan.

1023*0.0049 = 5v

Pada scope akan tertampil gelombang hasil pembacaan

Garis kuning adalah gelombang yang terbaca oleh arduino pada pin 0. Gelombang menunjukkan level 5, yang berarti tegangan terbaca adalah 5v.

3. Flip flop

Flip flop menggunakan dua buah led yang akan menyala secara bergantian secara periodik.

Di simulink dibuat dengan menggunakan dua buah pulse generator dan dua buah analog write yang masing - masing mengendalikan pin yang terdapat led.

Pengaturan parameter hanya pada pulse generator. Masing masing pulse generator diberikan interval atau periode yang sama. Amplitude juga sama sama 5. Panjang pulsa yang dihasilkan oleh masing masing pulse generator juga harus sama, agar interval nyala mati selalu konstan.

Yang membedakan adalah delay pada pulse generator kedua. Karena generator pulsa pertama memiliki lebar pulsa 50 mdetik, maka generator pulsa yang kedua diberikan jeda sampai 50 mdetik. Setelah pulsa pertama mencapai 50 mdetik, maka selanjutnya tidak ada pulsa sampai 50 mdetik selanjutnya. Ketika transisi pulsa pertama dari pulsa tinggi ke pulsa rendah, saat itu pulsa dari generator kedua transisi dari pulsa rendah ke pulsa tinggi yang mengakibatkan led kedua nyala, sementara led pertama padam. Begitu seterusnya.

5. Kesimpulan1. Untuk membaca input digital (0/1) pada pin arduino, digunakan syntax digitalRead(a,pin)2. Untuk menulis output data digital (0/1) pada pin arduino, digunakan syntax digitalWrite(a,pin,arg)3. Untuk membaca input analog, digunakan syntax analogRead(a,pin)4. Untuk menulis output analog, digunakan syntax analogWrite(a,pin,val)5. Hasil pembacaan analog adalah 0-10236. Pada pemrograman arduino menggunakan simulink lebih mudah, karena hanya tinggal drag and drop komponen

6. Daftar PustakaArduino-Simulink, (2012), http:// www.mathworks.com/hardware-support/ arduino-simulink.html, 25 April 2015

Anonim, 2012, Arduino Uno, 2 Januari 2015, http://arduino.cc/en/Main/Arduino BoardUno.

Tutorial Arduino-EC Polban2, Politeknik Negeri Bandung

Lampiran

> In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.uninstallThirdPartyPackage at 1353 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.uninstallTpPkgs at 828 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.uninstall at 696 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.uninstallRecursiveImp at 526 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.uninstallRecursive at 480 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\PackageInstaller.p>PackageInstaller.updateRecursive at 343 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\+internal\executeConfirm.p>executeConfirm at 41 In C:\Program Files\MATLAB\R2013a\toolbox\shared\hwconnectinstaller\+hwconnectinstaller\Step.p>Step.next at 169 >> install_arduino Arduino folders added to the path Saved updated MATLAB path >> install_arduino Arduino folders added to the path Saved updated MATLAB path >> install_arduino Arduino folders added to the path Saved updated MATLAB path >> install_arduino Arduino folders added to the path Saved updated MATLAB path >> install_arduino Arduino folders added to the path Saved updated MATLAB path >> arduinoNote: a DEMO connection will be createdUse a the com port, e.g. 'COM5' as input argument to connect to the real boardDemo mode connection .......Motor Shield V2 (plus adioes.pde functions) sketch detected !Arduino successfully connected !

ans =

arduino object connected to DEMO portMotor Shield sketch V2 (plus adioes.pde functions) running on the board Servo 2 is DETACHEDServo 3 is DETACHEDServo 4 is DETACHEDServo 5 is DETACHEDServo 6 is DETACHEDServo 7 is DETACHEDServo 8 is DETACHEDServo 9 is DETACHEDServo 10 is DETACHEDServo 11 is DETACHEDServo 12 is DETACHEDServo 13 is DETACHEDServo 14 is DETACHEDServo 15 is DETACHEDServo 16 is DETACHEDServo 17 is DETACHEDServo 18 is DETACHEDServo 19 is DETACHEDServo 20 is DETACHEDServo 21 is DETACHEDServo 22 is DETACHEDServo 23 is DETACHEDServo 24 is DETACHEDServo 25 is DETACHEDServo 26 is DETACHEDServo 27 is DETACHEDServo 28 is DETACHEDServo 29 is DETACHEDServo 30 is DETACHEDServo 31 is DETACHEDServo 32 is DETACHEDServo 33 is DETACHEDServo 34 is DETACHEDServo 35 is DETACHEDServo 36 is DETACHEDServo 37 is DETACHEDServo 38 is DETACHEDServo 39 is DETACHEDServo 40 is DETACHEDServo 41 is DETACHEDServo 42 is DETACHEDServo 43 is DETACHEDServo 44 is DETACHEDServo 45 is DETACHEDServo 46 is DETACHEDServo 47 is DETACHEDServo 48 is DETACHEDServo 49 is DETACHEDServo 50 is DETACHEDServo 51 is DETACHEDServo 52 is DETACHEDServo 53 is DETACHEDServo 54 is DETACHEDServo 55 is DETACHEDServo 56 is DETACHEDServo 57 is DETACHEDServo 58 is DETACHEDServo 59 is DETACHEDServo 60 is DETACHEDServo 61 is DETACHEDServo 62 is DETACHEDServo 63 is DETACHEDServo 64 is DETACHEDServo 65 is DETACHEDServo 66 is DETACHEDServo 67 is DETACHEDServo 68 is DETACHEDServo 69 is DETACHED Servo Methods: servoStatus servoAttach servoDetach servoRead servoWrite Encoder 0 is DETACHEDEncoder 1 is DETACHEDEncoder 2 is DETACHED Encoder Methods: encoderStatus encoderAttach encoderDetach encoderRead encoderReset The speed of motor number 1 is set to: 0 over 255The speed of motor number 2 is set to: 0 over 255The speed of motor number 3 is set to: 0 over 255The speed of motor number 4 is set to: 0 over 255The speed of stepper number 1 is set to: 0 over 255The speed of stepper number 2 is set to: 0 over 255 DC Motor and Steppers Methods: motorSpeed motorRun stepperSpeed stepperStep Serial port and other Methods: serial flush roundTrip >> a=arduino('COM15')Attempting connection .............Basic Analog and Digital I/O (adio.pde) sketch detected !Arduino successfully connected !

a =

arduino object connected to COM15 portBasic Analog & Digital I/O sketch (adio.pde) running on the board Digital Pin 02 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 03 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 04 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 05 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 06 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 07 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 08 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 09 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 10 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 11 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 12 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 13 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 14 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 15 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 16 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 17 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 18 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 19 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 20 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 21 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 22 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 23 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 24 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 25 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 26 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 27 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 28 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 29 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 30 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 31 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 32 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 33 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 34 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 35 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 36 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 37 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 38 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 39 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 40 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 41 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 42 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 43 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 44 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 45 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 46 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 47 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 48 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 49 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 50 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 51 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 52 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 53 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 54 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 55 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 56 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 57 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 58 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 59 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 60 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 61 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 62 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 63 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 64 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 65 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 66 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 67 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 68 is currently UNASSIGNEDDigital Pin 69 is currently UNASSIGNED Pin IO Methods: pinMode digitalRead digitalWrite analogRead analogWrite analogReference Serial port and other Methods: serial flush roundTrip >> pinMode(a,13,'output')>> pinMode(a,10,'input')>> val=digitalRead(a,10)

val =

0

>> val=digitalRead(a,10)

val =

1

>> digitalWrite(a,13,1)>> digitalWrite(a,13,0)>> digitalWrite(a,13,1)>> digitalWrite(a,13,0)>> val=analogRead(a,0)

val =

1023

>> val=analogRead(a,0)

val =

0

>> arduinouno_gettingstarted

Analog Write Simulink

Analog Read Simulink

Flip Flop