MODUL REKA BENTUK ELEKTRONIK

MODUL

REKA BENTUK

ELEKTRONIK

DISEDIAKAN OLEH:

NAMA NO. MATRIK

MOHAMMAD NAFIZ BIN MOHD NADZIM D20182085641

ADELINE BINTI ASIANG D20182085010

NADIAH BINTI MOHD ASRI D20182085013

ISI KANDUNGAN

01 Pengenalan
02 Menyatakan maksud mikropengawal
03 Menjelaskan bahagian-bahagian yang terdapat dalam mikropengawal
04 Menghasilkan lakaran reka bentuk litar elektronik
05 Membina litar simulasi yang berfungsi dengan perisian khas
06 Membuat penyambungan litar input dan output kepada

mikropengawal

07 Menulis pengaturcaraan mudah berdasarkan penyambungan

litar input dan litar output

08 Membuat pengujian dan penilaian kefungsian litar elektronik
09 Kesimpulan

01: Pengenalan

Apakah yang dimaksudkan dengan
reka bentuk elektronik?

 Reka bentuk elektronik ialah litar yang

direka bentuk menggunakan komponen
elektronik tertentu yang disusun dan
disambungkan bagi mencapai tujuan
penggunaan yang hendak dilakukan.

02:Menyatakan maksud
mikropengawal

 Mikropengawal merupakan peranti kawalan
dalam satu cip.

 Terdiri daripada:

Unit Pemprosesan Pusat (CPU)

RAM (Random Access Memory)

ROM (Read Only Memory)

Port Input/Output

Gambar rajah mikro pengawal

Mikropengawal

Mikropengawal dikategorikan sebagai Contoh barangan yang mempunyai
sebuah komputer kecil yang berfungsi mikropengawal
untuk menerima dan memproses isyarat
dan menghasilkan isyarat untuk
dilaksanakan.

Apakah fungsi mikropengawal?

1 Mengawal peranti elektronik.

2 Menjalankan kawalan mudah
berdasarkan pengaturcaraan yang
dimuat ke dalamnya.

3 Kategorikan sebagai komputer kecil
untuk terima dan memproses
kemudian menghasilkan isyarat.

03: Menjelaskan bahagian-
bahagian yang terdapat dalam

mikropengawal

Terdiri daripada 3 bahagian iaitu input, proses
dan output.

Input Unit Pemprosesan Output
(Bahagian Input) Pusat (CPU) Bahagian Output

Bahagian Input Bahagian Proses

Penting dalam pembinaan
sesuatu sistem kawalan

Bahagian Input Terima dan hantar isyarat kepada Unit
Pemprosesan Pusat (CPU)

Bahagian input
terbahagi kepada 2

iaitu:

Peranti Input Digital Peranti Input Analog

Cth: Suis tekan buka, Cth: Penderia jarak,
Suis tekan mikro, Suis Penderia cahaya dan
tekan tutup, Penderia
penderia suhu.
pergerakan dan
Penderia air

PERANTI INPUT
DIGITAL

PERANTI KETERANGAN RAJAH SIMBOL

Suis tekan buka • Menghasilkan isyarat kepada mikro
• pengawal dalam bentuk digital.
Apabila punat suis ditekan, litar tertutup arus
mengalir.

Suis Tekan • Menghasilkan isyarat yang sama dengan
Tutup
suis tekan buka.
• Apabila punat suis ditekan, litar terbuka dan

arus terputus.

Suis Mikro • Bertindak sebagai suis tekan tutup dan suis

tekan buka.
• Suis tekan tutup – terminal COM/NO

digunakan.
• Suis tekan buka – terminal COM/NC

digunakan.

PERANTI KETERANGAN RAJAH
Penderia
Pergerakan • Berfungsi untuk mengesan pergerakan haba
yang dihasilkan oleh manusia/haiwan.
Penderia Air
• Apabila berlaku pergerakan, isyarat dihantar
dalam bentuk digital.

• Berfungsi untuk mengesan kehadiran air
pada sesuatu tempat.

• Penderia beri isyarat 1(5V) ketika tiada air
dan 0(0V) jika ada air.

• Contoh: pengelap cermin kereta (wiper)
automatik.

PERANTI INPUT
ANALOG

PERANTI KETERANGAN RAJAH
Penderia Jarak
(Infrared Distance • Berfungsi untuk mengesan dan membaca ukuran jarak
Sensor) antara penderia dengan objek/halangan.
Penderia Cahaya
• Objek dikesan bila penerimaan infrared yang dipancarkan.
Penderia Suhu Isyarat dalam bentuk analog.

• Perintang Peka Cahaya (LDR) merupakan sebuah
penderia cahaya.

• Peranti ini peka pada cahaya dan rintangan berubah ikut
kecerahan. Semakin cerah cahaya, semakin rendah
rintangan penderia cahaya.

• Berfungsi untuk mengesan suhu dalam julat tertentu.
• Suhu dikesan akan diubah dalam bentuk isyarat analog

dan terhasil berdasarkan perubahan diterima.
• Contoh: LM3D beri isyarat berdasarkan suhu dikesan

antara 0-100. Peranti akan tukar suhu dalam bentuk volt.

Bahagian Terima isyarat dari input dan diproses oleh CPU
Proses dan hasilkan isyarat kepada output.

Menyimpan aturcara dan data secara kekal
dalam mikropengawal.

Read Only Memory
(ROM)

Menyimpan data secara sementara.

Random Access
Memory (RAM)

Bahagian Terima isyarat dari CPU dan menghantar kepada
Output peranti output.

PERANTI KETERANGAN RAJAH
Diod Pemancar
Cahaya (LED) • Berfungsi untuk mengeluarkan cahaya dan sebagai lampu
Pembaz perhiasan.

Geganti (Relay) • Digunakan dengan perintang untuk elakkan daripada
rosak dan mengawal kecerahan.

• Berfungsi untuk menukarkan gelombang elektrik –
gelombang bunyi yang berfrekuensi tinggi.

• Pembaz menghasilkan nada bunyi yang nyaring.
• Mempunyai kekutuban penyambungan iaitu merah positif

(+) dan wayar hitam negatif (-).
• Alat ini digunakan sebagai penggera keselamatan.

• Digunakan sebagai suis kawalan litar berarus tinggi dan
akan dihidupkan apabila arus elektrik melaluinya dan
sebaliknya.

PERANTI KETERANGAN RAJAH

Motor Arus • Motor ini akan berputar berlawanan arah apabila
Terus (Motor kekutuban penyambungan dipasang secara
DC) terbalik.

• Pemandu motor (motor driver) boleh digunakan
bersama motor ini supaya berfungsi secara dua
hala sama ada berputar mengikut arah jam atau
lawan jam.

Lampu LED 12 V • Berfungsi untuk mengeluarkan cahaya apabila
arus elektrik mengalir melaluinya.

04: Menghasilkan Lakaran
Reka Bentuk Elektronik

Lakaran Reka Bentuk Elektronik Tujuan Lakaran
Memudahkan idea untuk difahami
Lakaran reka bentuk elektronik
merupakan terjemahan idea awal

pereka.

Jenis Lakaran

Jenis Lakaran Jenis Lakaran

16

Lakaran Gambar Rajah Input Proses Output
Blok

• Gambar rajah blok Bekalan Kuasa

menerangkan secara ringkas Contoh lakaran gambar rajah blok

tentang cara sistem beroperasi Contoh lakaran gambar rajah blok pengoperasian diod pemancar cahaya
• Urutan blok ditunjukkan oleh berkelip

arah anak panah
• Setiap blok hendaklah dilabel

mengikut nama peranti yang Suis tekan tutup Mikropengawal Diod pemancar
(input) (proses) cahaya (output)

digunakan

Bekalan kuasa 12V

Lakaran Reka Bentuk Litar
Skematik

• Lakaran reka bentuk skematik

menggunakan simbol komponen yang telah

ditetapkan
• Lakaran ini menunjukkan aliran kendalian

suatu litar elektronik

• Simbol komponen disambungkan

menggunakan garisan lurus bagi

membentuk satu litar lengkap

Garis panduan menghasilkan lakaran Binaan Papan Litar Elektronik
skematik Mikropengawal

Pastikan garisan dilukis dengan lurus

Pastikan garisan bukan anak panah

Pastikan garisan dilakar menegak atau
melintang sahaja

Kurangkan pintasan garisan untuk elak
kekeliruan

Gunakan simbol yang tepat untuk
gambarkan komponen

Pin Mikropengawal dan Fungsi

Mikropengawal PIN FUNGSI
Reset
Pin ini disambungkan pada 5 VDC apabila mikropengawal beroperasi. Apabila pin ini
VDD disambungkan ke bumi (0 VDC), mikropengawal akan diset semula.

VSS VDD ialah pin bekalan kuasa pada mikropengawal. Sambungkan pin ini dengan sumber
kuasa arus terus 5V (5VDC).
AIN1
AIN2 VSS ialah pin sambungan bumi mikropengawal. Sambungkan pin ini dengan terminal
AIN3 negative (-) ke bekalan kuasa.
AIN4
AIN5 AIN1, AIN2, AIN3, AIN4 dan AIN5 ialah input jenis analog yang terdapat pada papan litar
elektronik mikropengawal. Sambungkannya dengan mana-mana penderia analog dengan
DOUT1 voltan output daripada 0 VDC hingga 5 VDC. Nilai voltan analog akan ditukar kepada nilai
DOUT2 digital menerusi penukar analog digital (Analog to Digital Converter – ADC) 8 bit (0-255)
DOUT3 dalam mikropengawal.
DOUT4
DOUT5 DOUT 1,2,3,4,5 dan 6 ialah output digital pada papan litar. Apabila DOUT 1,2,3,4,5 atau 6
DOUT6 dihidupkan (ON) akan menghasilkan output 5 VDC dengan kuasa maksimum 20mA pada
DIN1 peranti yang bersambung. Apabila DOUT 1,2,3,4,5 atau 6 dimatikan (OFF) akan
DIN2 menghasilkan output bernilai 0 VDC dengan kuasa 0 mA pada peranti yang bersambung.
DIN3
DIN4 DIN 1, 2, 3 dan 4 ialah input digital yang terdapat pada papan litar elektronik
mikropengawal. Pin ini telah disambungkan dengan perintang tetap 10 kΩ.

Gambar Rajah Blok Lakaran Litar Elektronik Diod Pemancar Gambar Rajah Skematik
Cahaya Berkelip Mengikut Selang Masa

Ditetapkan

Suis tekan Mikropengawal Diod
tutup (input) (proses) pemancar

cahaya
(output)

Bekalan kuasa 12V

Komponen/peranti litar input
yang digunakan

Komponen/peranti litar output
yang digunakan

Jadual Senarai Keperluan Projek Reka Bentuk Litar Elektronik
Diod Pemancar Cahaya Berkelip

UJI MINDA

Diberi input = penderia cahaya dan output = LED,
lakarkan reka bentuk litar skematik bersama
perintang input = 10kΩ dan perintang output =
330Ω

05: Membina Litar Simulasi yang
Berfungsi dengan Perisian Khas

Litar Simulasi Litar yang menyerupai litar Langkah Pembinaan
sebenar
Tujuan simulasi 1. Pengenalan perisian pemprosesan pengaturcaraan
dijalankan Melihat cara sesuatu sistem secara teks
dibina itu beroperasi dan
berfungsi sebelum sistem 2. Fungsi asas arahan atur cara untuk membina
sebenar dibangunkan untuk simulasi blok
kurangkan masalah kerosakan.
3. Pembinaan simulasi asas menggunakan blok

4. Merancang pengaturcaraan untuk hasilkan
simulasi blok diod pemancar cahaya berkelip

5. Langkah untuk paparkan simulasi blok diod
pemancar cahaya berkelip

Pengenalan perisian pemprosesan pengaturcaraan secara teks

• Magnetcode – perisian
sumber terbuka yang boleh
didapati di Google Playstore.

Aplikasi Magnetcode

Paparan dalam
aplikasi magnetcode

Fungsi asas arahan atur cara untuk membina simulasi blok

• Kenal pasti fungsi asas arahan atur
cara

• Apabila simbol (+) ditekan, paparan
arahan akan kelihatan pada skrin

• Kumpulan arahan Decision, Graphic
Design dan Other digunakan sebagai
asas pembelajaran.

Pembinaan Simulasi Asas Menggunakan Blok

Beberapa syarat perlu dipatuhi untuk membina sebuah simulasi asas
menggunakan blok. Syarat-syarat tersebut ditunjukkan pada jadual
dibawah:

Merancang pengaturcaraan untuk hasilkan simulasi blok diod
pemancar cahaya berkelip

• Contoh atur cara yang dirancang sebelum
arahan disusun dalam perisian.

• Akan hasilkan simulasi diod pemancar
cahaya berkelip.

Langkah untuk paparkan simulasi blok diod pemancar cahaya
berkelip

LANGKAH 1 LANGKAH 2

• Pada halaman Home tekan • Masukkan arahan atur cara ke
simbol “+” untuk membuka
halaman add dalam perisian pemprosesan

• Tekan mana-mana nama pengaturcaraan secara teks
kumpulan arahan untuk • Pilih arahan atur cara yang
menunjukkan semua arahan
dibawahnya. hendak digunakan untuk
• Tekan simbol

memasukkan arahan ke dalam

Home

Contoh arahan atur cara
dalam magnetcode

Langkah untuk paparkan simulasi blok diod pemancar cahaya
berkelip

LANGKAH 3 LANGKAH 4
Tekan blok suis tekan tutup dan
• Selepas pengaturcaraan blok diod pemancar cahaya akan
dimasukkan, tekan simbol berkelip

• Tekan Run untuk menjalankan
simulasi

06: Membuat Penyambungan Litar Input
dan Litar Output Kepada Mikropengawal
(Microcontroller)

Langkah – langkah membuat penyambungan litar input dan litar output
pada mikropengawal

1. Baca dan fahami 2. Sediakan komponen, 3. Bina litar input dan
lakaran litar skematik peranti, bahan, dan litar output
papan litar
mikropengawal yang
diperlukan

6. Semak 5. Pastikan litar input 4. Sambungkan litar
penyambungan litar dan litar ouput dipasang input dan litar output
yang dilakukan itu pada plag (male) yang guna wayar pelompat
betul pada papan litar soket (female) dan plag
berdasarkan litar
skematik mikropengawal (male) papan litar
mikropengawal

Penyambungan Litar Elektronik

Jenis Peranti Sambungan

Plag (male) input Peranti input
Input analog
Contoh – penderia
Input digital cahaya, penderia jarak,
penderia suhu

Contoh – suis tekan tutup,
suis tekan buka, suis
mikro, penderia
pergerakan, penderia air

Plag (male) output Peranti output
Output digital
Contoh – diod pemancar
cahaya, pembaz, geganti,
motor arus terus, lampu
LED 12V

Contoh Penyambungan Litar Diod Pemancar Cahaya Berkelip Pada
Papan Litar Elektronik Miropengawal

Komponen/p Wayar Wayar Wayar Sambungan
hitam kuning
eranti merah Soket power 1 ke papan
1 mikropengawal
Bateri 12V 5V

Suis tekan 1 DIN1
tutup

Perintang 1 Disambung bersama
tetap 1kΩ diod pemancar cahaya
1
Diod DOUT1
pemancar
cahaya GND

Contoh Penyambungan Litar Lampu Kawalan Penderia Cahaya

UJI MINDA

Apakah komponen yang digunakan untuk
menyambungkan peranti input dan peranti
output pada mikropengawal?

0.7:

MENULIS PENGATURCARAAN MUDAH
BERDASARKAN PENYAMBUNGAN LITAR
INPUT DAN LITAR OUTPUT

● Pengaturcaraan adalah suatu set tatacara
arahan kepada mikropengawal untuk memproses
isyarat input dan menghasilkan isyarat output
untuk melaksanakan sesuatu arahan.

● Pengaturcaraan yang akan dibina adalah
berdasarkan litar input dan output yang
digunakan pada mikropengawal

● Perisian pemprosesan pengaturcaraan secara
Teks digunakan sebagai contoh dan hanya
menggunakan telefon pintar ataupun tablet yang
dilengkapi Sistem Operasi Android

A. Fungsi asas arahan atur cara perisian

● Untuk memulakan penggunaan perisian ini,
buka perisian yang telah dimuat turun.

● Perhatikan simbol asas dalam perisian iaitu +
perlu ditekan. Apabila simbol + ditekan akan
terpapar menu arahan iaitu:

1. Variable
2. Controller 1/O
3. Graphic design
4. Phone I/O
5. And other

Untuk asas pembelajaran hanya arahan decision,
controller I/O dan other digunakan

B. Cara-cara menulis pengatucaraan mudah
Asas pengaturcaraan boleh dipelajari dengan menggunakan satu
diod pemancar cahaya yang disambungkan pada bahagian output
DOUT1 papan litar elektronik mikropengawal. Berikut merupakan
contoh asas pengaturcaraan sebagai permulaan pembelajaran.

 Pengaturcaraan Menghidupkan Diod Pemancar Cahaya

1. Note Hidupkan LED Catatan pengaturcaraan
1. Dout1 = On DOUT1 diberi bekalan kuasa

B. Cara-cara menulis pengatucaraan mudah

 Pengaturcaraan Menghidupkan Diod Pemancar Cahaya Selama
Satu Saat dan Mematikannya

1. Note hidupkan LED Satu Saat Catatan pengaturcaraan
2. Dout1 = On DOUT1 diberi bekalan kuasa 5V

3. Timer = 21 sec Voltan akan diberi pada DOUT1 pada
4. Dout = Off papan litar elektronik mikropengawal
selama 1 saat
DOUT1 diputuskan bekalan kuasa

 Pengaturcaraan diod pemancar cahaya berkelip selang satu saat
secara berterusan

1. Noted Led Berkelip Catatan pengaturcaraan

Selang Satu Saat

2. Dout1 = On DOUT1 diberi bekalan kuasa 5 V

3. Timer = 1 sec Voltan akan diberi pada DOUT1 pada papan litar

elektronik mikropengawal selama 1 saat

4. Dout1 = Off DOUT1 diputuskan bekalan kuasa
5. Timer = 1 sec Voltan akan diputuskan pada DOUT1 pada papan
litar elektronik mikropengawal selama 1 saat

6. Goto = 1 Arahan atur cara akan dihantar ke baris 1.

Pengaturcaraan akan sentiasa berulang dan baris
1 hingga baris 6 sehingga suis bekalan kuasa
diputuskan

C. Menulis Pengaturcaraan Dengan Menggunakan Litar Input dan
Litar Output

Untuk menulis sebuah pengaturcaraan menggunakan litar input dan litar

output, beberapa syarat pengaturcaraan perisian mestilah dipatuhi iaitu:

1. Pengaturcaraan dimulakan dengan 2. Masukkan arahan Read_Controller

arahan iaitu pengguna boleh menulis

catatan pengaturcaran yang akan

dibina

3. Kemudian diikuti dengan arahan If 4. Seterusnya, arahan kawalan peranti

C untuk peranti input yang akan output mestilah berdasarkan aplikasi

digunakan yang hendak dilakukan. Kawalan

arahan ini boleh menggunakan arahan:

- DOUT1= On atau Timer = 1 sec

Jadual 2.4.13
contoh kerangka pembinaan pengaturcaraan mudah yang mesti dipatuhi

D. Projek Diod Pemancar Cahaya
Berkelip

Menulis pengaturcaraan berdasarkan
penyambungan litar input digital dan
litar output pada papan litar eletronik
mikropengawal

Berikut merupakan contoh

pengaturcaraan berdasarkan

penyambungan litar input digital dan litar

output dengan menggunakan satu suis

tekan tutup dan satu diod pemancar

cahaya pada papan litar elektronik

mikropengawal

Cara Pengaturcaraan
Memproses Isyarat dan Membuat Arahan

1.Tiada sebarang arahan pengaturcaraan pada -Note. -Note hanya
digunakan untuk menulis catatan pengaturcaraan

2. Arahan read_controller digunakan untuk membaca semua nilai
peranti input pada papan litar elektronik mikropengawal
Arahan dipindahkan ke baris 3

3. Apabila suis ditekan (ON), syarat If C_Din1=1 memenuhi syarat
arahan. Arahan dipindahkan ke baris 4

4. Arahan Dout1= On akan memberikan isyarat dalam bentuk voltan
kepada DOUT1 di papan litar elektronik mikropengawal
Arahan dipindahkan ke baris 5

5. Voltan akan diberikan pada DOUT1 pada papan litar elektronik
mikropengawal selama 1 saat. Arahan dipindahkan ke baris 6

6. Voltan akan diputuskan pada DOUT1. Arahan dipindahkan ke
baris 7

E. Projek Lampu Kawalan
Penderia Cahaya

Berikut merupakan contoh

pengaturcaraan berdasarkan

penyambungan litar input analog

dan litar output pada papan litar

elektronik mikropengawal

menggunakan penderia cahaya,

modul geganti, bekalan kuasa 12

V, dan lampu LED 12 V

08:

Membuat Pengujian dan Penilaian
Kefungsian Litar Elektronik