Institutional Repository | Satya Wacana Christian University: Aplikasi untuk Pembelajaran Penggunaan Mikrokontroler bagi Pemula dengan Menggunakan Bahasa Smalltalk T1 612008059 BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
Pada bab pertama ini akan dibahas mengenai latar belakang mengapa perlu
dibuat apliksi yang memudahkan pemula untuk mempelajari mikrokontroler.
Dijabarkan juga mengenai tujuan dan maksud dari pembuatan aplikasi ini dan
batasan-batasan mengenai tugas akhir ini sehingga pembaca bisa lebih memahami
fokus daripada pembuatan penulisan tugas akhir ini.
1.1. Tujuan
Tujuan dari skripsi ini adalah membuat sebuah aplikasi dengan bahasa
Smalltalk
yang
akan
menjembatani
antara
bahasa
yang
dipakai
pada
Mikrokontroler yaitu bahasa C dengan bahasa Smalltalk yang berbasis obyek.
Maksud dari skripsi ini adalah untuk mempermudah seorang pemula dalam
memprogram sebuah mikrokontroler dan mengembangkan minat dalam bidang
elektronika,
khususnya
pada
bidang
pemrograman
berbasis
obyek
dan
mikrokontroler .
1.2. Latar Belakang
Saat ini hampir di semua perangkat elektronik di dunia menanamkan sistem
mikrokontroler untuk mengoperasikannya. Untuk mengoperasikan mikrokontroler
tentu dibutuhkan orang-orang yang mengetahui tentang mikrokontoler. Di
Indonesia saat ini masih sangat sedikit orang yang mau menekuni bidang bahasa
pemrograman dan mikrokontroler karena terkesan sulit, sedangkan sebenarnya
Indonesia masih sangat membutuhkan tenaga kerja teknik untuk menjadi negara
yang berkembang dan bersaing dengan negara lain.
Panduan pendidikan komputer di Sekolah Menengah Atas kurang begitu
menarik minat siswa dalam menekuni bidang komputer, terlebih lagi dalam bidang
elektronika terkhususnya pada bidang bahasa pemrograman. Padahal jika seorang
anak telah menikmati menggunakan komputer dari sejak masa sekolah akan sangat
1
besar kemungkinannya dia ingin masuk ke perguruan tinggi dan memilih fakultas
di bidang komputer. Tetapi sebaliknya saat seorang siswa merasa susah dan tidak
menyenangkan dalam bidang komputer di masa sekolahnya, ia akan menjauhkan
diri dari fakultas di bidang komputer.
Untuk seorang anak dengan umur antara lima belas hingga tujuh belas tahun
jika diberikan sebuah permasalahan untuk membuat sebuah program pada
mikrokontroler dengan bahasa C sangatlah susah dan rumit bagi mereka dapat
megerjakannya. Padahal anak-anak dengan lima belas hingga tujuh belas tahun
mempunyai daya kreatifitas yang tinggi dimana anak sedang dalam masa
pertumbuhan dan akan beranjak dewasa dan menentukan cita-citanya.
Dalam dunia perkuliahan, mahasiswa yang jika diperhadapkan dengan tugastugas mengenai bahasa pemrograman khususnya di Fakultas Teknik Elektronika
dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, banyak diantara mahasiswa yang
mengalami kesulitan dalam mengerjakan tugas tersebut. Salah satu alasan
terjadinya hal ini adalah karena belum adanya pengenalan bahasa pemrograman
pada saat mereka masih belajar di Sekolah Menengah Atas (SMA) atau sederajat.
Scratch merupakan sebuah aplikasi open source yang dikembangkan oleh
mahasiswa MIT yang sangat menarik untuk digunakan oleh seorang anak berumur
sebelas hingga lima belas tahun. Karena kemudahan menggunakan aplikasi dan
penggunaan aplikasi yang berbasis objek, maka anak akan dapat menggunakan
aplikasi ini dengan mudah.
Aplikasi
Scratch dibangun dengan menggunakan Bahasa Smalltalk
menggunakan environment Squeak. Bahasa Smalltalk sangat mudah dimengerti
karena pada prinsip utama bahasa pemrograman ini adalah : “semuanya adalah
obyek”. Di negara Spanyol anak-anak menggunakan aplikasi yang dihasilkan oleh
bahasa pemrograman ini untuk belajar membuat sebuah animasi, contohnya adalah
Squeak, Scratch dan Etoys.
Library pada aplikasi Scratch ini tersedia bagi pemakai lain yang ingin
memodifikasinya (tidak terlepas dari lisense yang ada). Jadi ada kemungkinan
dimana dapat dibuat sebuah aplikasi yang dapat menjembatani bahasa Smalltalk
dengan bahasa pemrograman
C yang dapat digunakan nantinya di sebuah
mikroprosesor.
2
1.3. Gambaran Sistem
Pada gambar 1.1 ditunjukkan gambaran sistem yang telah dibuat yaitu sebuah
aplikasi desktop yang bekerja dengan Arduino untuk menganimasikan pergerakan
motor secara animasi dan motor stepper yang asli.
Gambar 1.1. Gambaran Sistem Aplikasi dan Modul yang dibuat
Aplikasi yang dibuat dapat dijalankan pada komputer dan memiliki tampilan
yang sederhana sehingga dengan mudah pengguna dapat menyesuaikan diri dengan
aplikasi. Aplikasi dapat menampilkan animasi pada layar animasi sebelum script
diunduh ke dalam Arduino dengan menekan tombol “Start Button”, maksudnya
adalah agar pengguna dapat melihat jalannya animasi sebelum diunduh ke dalam
Arduino. Dengan menekan tombol “Download Button” animasi pada aplikasi
dijalankan demikian juga dengan motor stepper yang asli menampilkan pergerakan
yang seragam dengan animasi.
Script dibuat dengan cara klik dan seret (click and drag) perintah yang ingin
dikerjakan ke dalam kolom script. Perintah terlihat seperti obyek gambar (dalam
istilah Squeak morph), dengan klik mouse kiri pada gambar ini maka obyek
digandakan dan hasil penggandannya diseret ke dalam kolom skrip. Perintah juga
memerlukan masukan parameter berupa sebuah angka bilangan bulat yang dibaca
untuk menampilkan animasi sesuai parameter yang diberikan.
3
Ketika menjalankan animasi, aplikasi medaftarkan deretan perintah dalam
bentuk sebuah kumpulan karakter-karakter (string). Kumpulan karakter-karakter ini
diunduh ke dalam Arduino melalu kabel USB yang terpasang pada komputer dan
Arduino dengan komunikasi serial. Ketika proses unduh dilakukan, pada Arduino
sendiri ia akan membaca deretan karakter-karakter dan membandingkannya satu
per satu. Berdasarkan karakter yang didapat maka Arduino menjalankan fungsifungsi dalam library yang sudah ditanamkan dalam Arduino.
Fungsi-fungsi yang ditanam dalam Arduino berisikan perintah untuk
mengubah bit-bit yang dikirimkan ke driver motor sehingga berdasarkan bit-bit
yang dikirimkan ini motor stepper bergerak. Arduino juga mengirimkan posisi
motor melalui kabel USB dengan komunikasi serial, tetapi data yang dikirim tidak
digunakan dalam aplikasi yang dibuat, tetapi sangat membantu dalam pengujian
algoritma yang ditanamkan pada Arduino.
1.4. Spesifikasi Sistem
Berdasarkan surat tugas dari Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana nomor 10/I.3/FTEK/III/2014, spesifikasi sistem
adalah sebagai berikut :
1. Library Scratch yang dipakai adalah Scratch 1.4 dan bahasa pemrograman yang
dipakai adalah bahasa Squeak V2 dan C yang dijembatani dengan metode
mapping
2. Aplikasi bisa memunculkan tugas-tugas yang dapat dikerjakan oleh modul,
yaitu pada dua buah stepper motor :
a. Putar kanan sebanyak yang diinginkan
b. Putar kiri sebanyak yang diinginkan
c. Putar kanan sebanyak derajat yang diinginkan
d. Putar kiri sebanyak yang derajat diinginkan
e. Panah menuju derajat yang diinginkan
f. Memasukkan sebuah variabel X
g. Percabangan yang sesuai dengan nilai variabel X
h. Perulangan sebanyak nilai yang diberikan untuk sebuah blok perulangan
3. Aplikasi dapat drag and drop tugas-tugas yang dikerjakan oleh modul pada
kolom skrip dan memunculkan pergerakan animasi modul
4
4. Aplikasi dapat mendownload skrip yang dibuat ke dalam Arduino dan Arduino
menggerakkan modul yang tersinkronisasi dengan animasi pada komputer
(dengan cara pengiriman data dari Arduino ke komputer)
5. Mikrokontroler yang akan dipakai adalah mikrokontroler yang tersambung
pada Arduino
6. Catu daya yang dipakai adalah USB 5 V
7. Modul aplikasi terdiri dari dua buah motor stepper kecil yang tersambung
dengan driver stepper motor. Driver stepper motor tersambung dengan Arduino
8. Dimensi modul 15 cm x 10 cm x 5 cm
9. Sebuah modul pembelajaran untuk anak SMK dengan pengujian kemantapan
dan kelayakan program
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisannya skripsi ini dibagi menjadi lima bab. Berikut adalah
ulasan tentang isi masing-masing bab :
Bab I berisikan tujuan, latar belakang, gambaran sistem, spesifikasi sistem
dan sitematika penulisan.
Bab II berisikan ulasan mengenai bahasa Smalltalk, Environment Squeak,
mikrokontroler dan motor stepper.
Bab III berisikan perancangan aplikasi dan modul Avrobject serta pembelaran
yang dilakukan pada siswa-siswi SMK.
Bab IV berisikan pengujian dan analisa pada alat yang dibuat serta penilaian
proses pembelajaran yang telah dilakukan melalui kuisioner.
Bab V berisikan kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa yang dilakukan.
Diberikan juga beberapa saran pengembangan kedepan mengenai skripsi ini.
Penulis tidaklah sempurna dan pastilah memiliki kesalahan dalam penulisan
dan ketidaksempurnaan dalam mengerjakan skipsi ini, sehingga penulis meminta
maaf apabila ada kesalahan penulisan dan tidak tepat dalam pengerjaan yang
dilakukan. Sehingga penulis juga meminta kesan dan saran dari pembaca yang
dapat dikirimkan langsung ke email penulis meyhard.madman@icloud.com.
5
PENDAHULUAN
Pada bab pertama ini akan dibahas mengenai latar belakang mengapa perlu
dibuat apliksi yang memudahkan pemula untuk mempelajari mikrokontroler.
Dijabarkan juga mengenai tujuan dan maksud dari pembuatan aplikasi ini dan
batasan-batasan mengenai tugas akhir ini sehingga pembaca bisa lebih memahami
fokus daripada pembuatan penulisan tugas akhir ini.
1.1. Tujuan
Tujuan dari skripsi ini adalah membuat sebuah aplikasi dengan bahasa
Smalltalk
yang
akan
menjembatani
antara
bahasa
yang
dipakai
pada
Mikrokontroler yaitu bahasa C dengan bahasa Smalltalk yang berbasis obyek.
Maksud dari skripsi ini adalah untuk mempermudah seorang pemula dalam
memprogram sebuah mikrokontroler dan mengembangkan minat dalam bidang
elektronika,
khususnya
pada
bidang
pemrograman
berbasis
obyek
dan
mikrokontroler .
1.2. Latar Belakang
Saat ini hampir di semua perangkat elektronik di dunia menanamkan sistem
mikrokontroler untuk mengoperasikannya. Untuk mengoperasikan mikrokontroler
tentu dibutuhkan orang-orang yang mengetahui tentang mikrokontoler. Di
Indonesia saat ini masih sangat sedikit orang yang mau menekuni bidang bahasa
pemrograman dan mikrokontroler karena terkesan sulit, sedangkan sebenarnya
Indonesia masih sangat membutuhkan tenaga kerja teknik untuk menjadi negara
yang berkembang dan bersaing dengan negara lain.
Panduan pendidikan komputer di Sekolah Menengah Atas kurang begitu
menarik minat siswa dalam menekuni bidang komputer, terlebih lagi dalam bidang
elektronika terkhususnya pada bidang bahasa pemrograman. Padahal jika seorang
anak telah menikmati menggunakan komputer dari sejak masa sekolah akan sangat
1
besar kemungkinannya dia ingin masuk ke perguruan tinggi dan memilih fakultas
di bidang komputer. Tetapi sebaliknya saat seorang siswa merasa susah dan tidak
menyenangkan dalam bidang komputer di masa sekolahnya, ia akan menjauhkan
diri dari fakultas di bidang komputer.
Untuk seorang anak dengan umur antara lima belas hingga tujuh belas tahun
jika diberikan sebuah permasalahan untuk membuat sebuah program pada
mikrokontroler dengan bahasa C sangatlah susah dan rumit bagi mereka dapat
megerjakannya. Padahal anak-anak dengan lima belas hingga tujuh belas tahun
mempunyai daya kreatifitas yang tinggi dimana anak sedang dalam masa
pertumbuhan dan akan beranjak dewasa dan menentukan cita-citanya.
Dalam dunia perkuliahan, mahasiswa yang jika diperhadapkan dengan tugastugas mengenai bahasa pemrograman khususnya di Fakultas Teknik Elektronika
dan Komputer Universitas Kristen Satya Wacana, banyak diantara mahasiswa yang
mengalami kesulitan dalam mengerjakan tugas tersebut. Salah satu alasan
terjadinya hal ini adalah karena belum adanya pengenalan bahasa pemrograman
pada saat mereka masih belajar di Sekolah Menengah Atas (SMA) atau sederajat.
Scratch merupakan sebuah aplikasi open source yang dikembangkan oleh
mahasiswa MIT yang sangat menarik untuk digunakan oleh seorang anak berumur
sebelas hingga lima belas tahun. Karena kemudahan menggunakan aplikasi dan
penggunaan aplikasi yang berbasis objek, maka anak akan dapat menggunakan
aplikasi ini dengan mudah.
Aplikasi
Scratch dibangun dengan menggunakan Bahasa Smalltalk
menggunakan environment Squeak. Bahasa Smalltalk sangat mudah dimengerti
karena pada prinsip utama bahasa pemrograman ini adalah : “semuanya adalah
obyek”. Di negara Spanyol anak-anak menggunakan aplikasi yang dihasilkan oleh
bahasa pemrograman ini untuk belajar membuat sebuah animasi, contohnya adalah
Squeak, Scratch dan Etoys.
Library pada aplikasi Scratch ini tersedia bagi pemakai lain yang ingin
memodifikasinya (tidak terlepas dari lisense yang ada). Jadi ada kemungkinan
dimana dapat dibuat sebuah aplikasi yang dapat menjembatani bahasa Smalltalk
dengan bahasa pemrograman
C yang dapat digunakan nantinya di sebuah
mikroprosesor.
2
1.3. Gambaran Sistem
Pada gambar 1.1 ditunjukkan gambaran sistem yang telah dibuat yaitu sebuah
aplikasi desktop yang bekerja dengan Arduino untuk menganimasikan pergerakan
motor secara animasi dan motor stepper yang asli.
Gambar 1.1. Gambaran Sistem Aplikasi dan Modul yang dibuat
Aplikasi yang dibuat dapat dijalankan pada komputer dan memiliki tampilan
yang sederhana sehingga dengan mudah pengguna dapat menyesuaikan diri dengan
aplikasi. Aplikasi dapat menampilkan animasi pada layar animasi sebelum script
diunduh ke dalam Arduino dengan menekan tombol “Start Button”, maksudnya
adalah agar pengguna dapat melihat jalannya animasi sebelum diunduh ke dalam
Arduino. Dengan menekan tombol “Download Button” animasi pada aplikasi
dijalankan demikian juga dengan motor stepper yang asli menampilkan pergerakan
yang seragam dengan animasi.
Script dibuat dengan cara klik dan seret (click and drag) perintah yang ingin
dikerjakan ke dalam kolom script. Perintah terlihat seperti obyek gambar (dalam
istilah Squeak morph), dengan klik mouse kiri pada gambar ini maka obyek
digandakan dan hasil penggandannya diseret ke dalam kolom skrip. Perintah juga
memerlukan masukan parameter berupa sebuah angka bilangan bulat yang dibaca
untuk menampilkan animasi sesuai parameter yang diberikan.
3
Ketika menjalankan animasi, aplikasi medaftarkan deretan perintah dalam
bentuk sebuah kumpulan karakter-karakter (string). Kumpulan karakter-karakter ini
diunduh ke dalam Arduino melalu kabel USB yang terpasang pada komputer dan
Arduino dengan komunikasi serial. Ketika proses unduh dilakukan, pada Arduino
sendiri ia akan membaca deretan karakter-karakter dan membandingkannya satu
per satu. Berdasarkan karakter yang didapat maka Arduino menjalankan fungsifungsi dalam library yang sudah ditanamkan dalam Arduino.
Fungsi-fungsi yang ditanam dalam Arduino berisikan perintah untuk
mengubah bit-bit yang dikirimkan ke driver motor sehingga berdasarkan bit-bit
yang dikirimkan ini motor stepper bergerak. Arduino juga mengirimkan posisi
motor melalui kabel USB dengan komunikasi serial, tetapi data yang dikirim tidak
digunakan dalam aplikasi yang dibuat, tetapi sangat membantu dalam pengujian
algoritma yang ditanamkan pada Arduino.
1.4. Spesifikasi Sistem
Berdasarkan surat tugas dari Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer
Universitas Kristen Satya Wacana nomor 10/I.3/FTEK/III/2014, spesifikasi sistem
adalah sebagai berikut :
1. Library Scratch yang dipakai adalah Scratch 1.4 dan bahasa pemrograman yang
dipakai adalah bahasa Squeak V2 dan C yang dijembatani dengan metode
mapping
2. Aplikasi bisa memunculkan tugas-tugas yang dapat dikerjakan oleh modul,
yaitu pada dua buah stepper motor :
a. Putar kanan sebanyak yang diinginkan
b. Putar kiri sebanyak yang diinginkan
c. Putar kanan sebanyak derajat yang diinginkan
d. Putar kiri sebanyak yang derajat diinginkan
e. Panah menuju derajat yang diinginkan
f. Memasukkan sebuah variabel X
g. Percabangan yang sesuai dengan nilai variabel X
h. Perulangan sebanyak nilai yang diberikan untuk sebuah blok perulangan
3. Aplikasi dapat drag and drop tugas-tugas yang dikerjakan oleh modul pada
kolom skrip dan memunculkan pergerakan animasi modul
4
4. Aplikasi dapat mendownload skrip yang dibuat ke dalam Arduino dan Arduino
menggerakkan modul yang tersinkronisasi dengan animasi pada komputer
(dengan cara pengiriman data dari Arduino ke komputer)
5. Mikrokontroler yang akan dipakai adalah mikrokontroler yang tersambung
pada Arduino
6. Catu daya yang dipakai adalah USB 5 V
7. Modul aplikasi terdiri dari dua buah motor stepper kecil yang tersambung
dengan driver stepper motor. Driver stepper motor tersambung dengan Arduino
8. Dimensi modul 15 cm x 10 cm x 5 cm
9. Sebuah modul pembelajaran untuk anak SMK dengan pengujian kemantapan
dan kelayakan program
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisannya skripsi ini dibagi menjadi lima bab. Berikut adalah
ulasan tentang isi masing-masing bab :
Bab I berisikan tujuan, latar belakang, gambaran sistem, spesifikasi sistem
dan sitematika penulisan.
Bab II berisikan ulasan mengenai bahasa Smalltalk, Environment Squeak,
mikrokontroler dan motor stepper.
Bab III berisikan perancangan aplikasi dan modul Avrobject serta pembelaran
yang dilakukan pada siswa-siswi SMK.
Bab IV berisikan pengujian dan analisa pada alat yang dibuat serta penilaian
proses pembelajaran yang telah dilakukan melalui kuisioner.
Bab V berisikan kesimpulan dari hasil pengujian dan analisa yang dilakukan.
Diberikan juga beberapa saran pengembangan kedepan mengenai skripsi ini.
Penulis tidaklah sempurna dan pastilah memiliki kesalahan dalam penulisan
dan ketidaksempurnaan dalam mengerjakan skipsi ini, sehingga penulis meminta
maaf apabila ada kesalahan penulisan dan tidak tepat dalam pengerjaan yang
dilakukan. Sehingga penulis juga meminta kesan dan saran dari pembaca yang
dapat dikirimkan langsung ke email penulis meyhard.madman@icloud.com.
5