LA 2 M2 P4



Percobaan 4

1. Prosedur[Kembali]

  1. Buat rangkaian pada papan percobaan sesuai skematik, meliputi sensor LDR, sensor PIR, LED, push button, dan STM32.
  2. Buat program pada STM32CubeIDE untuk pembacaan ADC (LDR), input digital (PIR), serta kontrol PWM untuk LED.
  3. Hubungkan rangkaian STM32 dengan ST-Link ke laptop.
  4. Upload dan jalankan program pada mikrokontroler.
  5. Amati perubahan kondisi lampu berdasarkan intensitas cahaya dan deteksi gerakan.
  6. Selesai.

2. Hardware dan Diagram Blok[Kembali]

  • Hardware
  • STM32 Nucleo G474RE

  • LDR Sensor

  • PIR Sensor

  • Push Button

  • Jumper 
  • Resistor

  • Breadboard 
  • Diagram Blog


3. Rangkaian Simulasi[Kembali]

  • Rangkaian Simulasi

  • Prinsip Kerja 

Pada percobaan ini, sistem lampu jalan otomatis dirancang untuk bekerja berdasarkan kondisi lingkungan dengan memanfaatkan sensor LDR sebagai pendeteksi intensitas cahaya dan sensor PIR sebagai pendeteksi gerakan. Mikrokontroler STM32 berperan sebagai pusat pengolah data yang mengintegrasikan pembacaan sensor dan pengendalian output berupa LED menggunakan metode PWM.

Sensor LDR menghasilkan sinyal analog yang berubah sesuai dengan intensitas cahaya lingkungan. Nilai analog ini dibaca oleh ADC STM32 dan dikonversi menjadi data digital. Berdasarkan nilai tersebut, sistem dapat menentukan kondisi siang atau malam menggunakan nilai ambang (threshold). Ketika nilai LDR menunjukkan kondisi terang (siang hari), sistem akan mematikan lampu (LED OFF) karena pencahayaan alami sudah mencukupi.

Sebaliknya, ketika nilai LDR menunjukkan kondisi gelap (malam hari), sistem akan mengaktifkan lampu dengan tingkat kecerahan tertentu. Pada kondisi ini, sensor PIR mulai berperan dalam mendeteksi adanya gerakan di sekitar area lampu. Jika sensor PIR mendeteksi gerakan, maka mikrokontroler akan mencatat waktu terakhir terdeteksinya gerakan menggunakan fungsi waktu internal (HAL_GetTick()). Selama selang waktu tertentu sejak gerakan terakhir (misalnya 5 detik), lampu akan menyala dengan intensitas maksimum (full brightness) melalui peningkatan duty cycle PWM.

Jika dalam periode waktu tersebut tidak ada gerakan yang terdeteksi, maka sistem akan menurunkan intensitas cahaya lampu menjadi redup (dim) dengan menurunkan duty cycle PWM. Hal ini bertujuan untuk menghemat energi tanpa mematikan lampu sepenuhnya. Dengan demikian, sistem mampu beradaptasi secara dinamis terhadap kondisi lingkungan dan aktivitas di sekitarnya.

Selain itu, sistem dilengkapi dengan push button yang dikonfigurasi menggunakan interrupt eksternal. Ketika tombol ditekan, interrupt akan memicu perubahan mode sistem ke kondisi darurat (emergency mode), dimana lampu akan dimatikan sepenuhnya terlepas dari kondisi sensor. Mekanisme interrupt ini memungkinkan respon yang cepat tanpa mengganggu proses utama dalam loop program.

Secara keseluruhan, prinsip kerja sistem ini melibatkan integrasi pembacaan sensor analog (LDR) dan digital (PIR), pengolahan logika kondisi, serta pengaturan output menggunakan PWM. Sistem bekerja secara otomatis, adaptif, dan efisien dalam penggunaan energi, serta mampu memberikan respon real-time terhadap perubahan kondisi lingkungan dan interaksi pengguna.


4. Flowchart dan Listing Program[Kembali]

  • Flowchart


  • Listing Program

/* ================= main.h ================= */

#ifndef __MAIN_H

#define __MAIN_H


#include "stm32g4xx_hal.h"


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


/* LDR (ADC) */

#define LDR_PORT GPIOA

#define LDR_PIN  GPIO_PIN_0   // PA0


/* PIR SENSOR */

#define PIR_PORT GPIOA

#define PIR_PIN  GPIO_PIN_1   // PA1


/* PUSH BUTTON */

#define BUTTON_PORT GPIOB

#define BUTTON_PIN  GPIO_PIN_1   // PB1


/* LED PWM */

#define LED_PORT GPIOA

#define LED_PIN  GPIO_PIN_6   // PA6 (TIM3_CH1)


/* ================= FUNCTION PROTOTYPES ================= */


void SystemClock_Config(void);

void MX_GPIO_Init(void);

void MX_ADC1_Init(void);

void MX_TIM3_Init(void);

void Error_Handler(void);


#endif



/* ================= main.c ================= */

#include "main.h"


/* ================= HANDLE ================= */

ADC_HandleTypeDef hadc1;

TIM_HandleTypeDef htim3;


/* ================= VARIABLE ================= */

volatile uint8_t emergency_mode = 0;

uint32_t last_motion_time = 0;


/* fallback tombol */

uint8_t last_button_state = 1;


/* ================= PARAMETER ================= */

#define LDR_THRESHOLD   2000

#define MOTION_TIMEOUT  5000


#define LED_OFF   0

#define LED_DIM   100

#define LED_FULL  1000



/* ================= 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;

    RCC_OscInitStruct.HSICalibrationValue = RCC_HSICALIBRATION_DEFAULT;

    RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState = RCC_PLL_NONE;


    if (HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }


    RCC_ClkInitStruct.ClockType =

        RCC_CLOCKTYPE_HCLK |

        RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK |

        RCC_CLOCKTYPE_PCLK1 |

        RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;


    RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource   = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

    RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider  = RCC_SYSCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

    RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;


    if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }

}



/* ================= GPIO ================= */

void MX_GPIO_Init(void)

{

    __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

    __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();


    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};


    /* PIR → PA1 */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);


    /* BUTTON → PB1 (Pull-up + Interrupt) */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_FALLING;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;

    HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);


    /* LED PWM → PA6 (TIM3_CH1) */

    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;

    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;

    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF2_TIM3;

    HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);


    /* Interrupt EXTI untuk PB1 */

    HAL_NVIC_SetPriority(EXTI1_IRQn, 0, 0);

    HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);

}



/* ================= ADC ================= */

void MX_ADC1_Init(void)

{

    __HAL_RCC_ADC12_CLK_ENABLE();


    hadc1.Instance = ADC1;


    hadc1.Init.ClockPrescaler        = ADC_CLOCK_SYNC_PCLK_DIV2;

    hadc1.Init.Resolution            = ADC_RESOLUTION_12B;

    hadc1.Init.DataAlign             = ADC_DATAALIGN_RIGHT;

    hadc1.Init.ScanConvMode          = ADC_SCAN_DISABLE;

    hadc1.Init.EOCSelection          = ADC_EOC_SINGLE_CONV;

    hadc1.Init.LowPowerAutoWait      = DISABLE;

    hadc1.Init.ContinuousConvMode    = DISABLE;

    hadc1.Init.NbrOfConversion       = 1;

    hadc1.Init.DiscontinuousConvMode = DISABLE;

    hadc1.Init.ExternalTrigConv      = ADC_SOFTWARE_START;

    hadc1.Init.ExternalTrigConvEdge  = ADC_EXTERNALTRIGCONVEDGE_NONE;

    hadc1.Init.DMAContinuousRequests = DISABLE;

    hadc1.Init.Overrun               = ADC_OVR_DATA_PRESERVED;

    hadc1.Init.OversamplingMode      = DISABLE;


    if (HAL_ADC_Init(&hadc1) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }


    ADC_ChannelConfTypeDef sConfig = {0};


    sConfig.Channel      = ADC_CHANNEL_1; // PA0

    sConfig.Rank         = ADC_REGULAR_RANK_1;

    sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_12CYCLES_5;

    sConfig.SingleDiff   = ADC_SINGLE_ENDED;

    sConfig.OffsetNumber = ADC_OFFSET_NONE;

    sConfig.Offset       = 0;


    if (HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1, &sConfig) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }

}



/* ================= PWM ================= */

void MX_TIM3_Init(void)

{

    __HAL_RCC_TIM3_CLK_ENABLE();


    htim3.Instance = TIM3;

    htim3.Init.Prescaler = 64 - 1;

    htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP;

    htim3.Init.Period = 1000 - 1;

    htim3.Init.ClockDivision = TIM_CLOCKDIVISION_DIV1;

    htim3.Init.AutoReloadPreload = TIM_AUTORELOAD_PRELOAD_DISABLE;


    if (HAL_TIM_PWM_Init(&htim3) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }


    TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0};


    sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1;

    sConfigOC.Pulse = 0;

    sConfigOC.OCPolarity = TIM_OCPOLARITY_HIGH;

    sConfigOC.OCFastMode = TIM_OCFAST_DISABLE;


    if (HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }

}



/* ================= INTERRUPT CALLBACK ================= */

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

    if (GPIO_Pin == GPIO_PIN_1)

    {

        emergency_mode = !emergency_mode;

    }

}



/* ================= HELPER ================= */

uint16_t read_LDR(void)

{

    HAL_ADC_Start(&hadc1);

    HAL_ADC_PollForConversion(&hadc1, HAL_MAX_DELAY);


    return HAL_ADC_GetValue(&hadc1);

}


void set_LED(uint16_t value)

{

    __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim3, TIM_CHANNEL_1, value);

}



/* ================= MAIN ================= */

int main(void)

{

    HAL_Init();

    SystemClock_Config();


    MX_GPIO_Init();

    MX_ADC1_Init();

    MX_TIM3_Init();


    if (HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1) != HAL_OK)

    {

        Error_Handler();

    }


    while (1)

    {

        /* ===== fallback button ===== */

        uint8_t current_button = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_1);


        if (last_button_state == 1 && current_button == 0)

        {

            emergency_mode = !emergency_mode;

            HAL_Delay(50); // debounce

        }


        last_button_state = current_button;


        /* ===== MODE DARURAT ===== */

        if (emergency_mode)

        {

            set_LED(LED_OFF);

            continue;

        }


        uint16_t ldr = read_LDR();

        uint8_t pir  = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_1);


        /* ===== SIANG ===== */

        if (ldr < LDR_THRESHOLD)

        {

            set_LED(LED_OFF);

        }

        else

        {

            /* ===== MALAM ===== */

            if (pir == GPIO_PIN_SET)

            {

                last_motion_time = HAL_GetTick();

            }


            if ((HAL_GetTick() - last_motion_time) < MOTION_TIMEOUT)

            {

                set_LED(LED_FULL);

            }

            else

            {

                set_LED(LED_DIM);

            }

        }


        HAL_Delay(100);

    }

}



/* ================= ERROR HANDLER ================= */

void Error_Handler(void)

{

    __disable_irq();


    while (1)

    {

    }

}


5. Video Demo[Kembali]



Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi Untuk Mata Kuliah Elektronika B 2023-2024 Disusun Oleh : Irva Stefani NIM : 2210951001 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Rizki Wahyu Pratama ST, MT Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang  b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang  c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013  d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.
Baca selengkapnya