i | Page
ii | Page JOM BELAJAR ARDUINO DENGAN TINKERCAD PENULIS En. Rozali bin Ibrahim Pn. Najdiah binti Aris Pn. Raudhah Noora’ariffah binti Abu Bakar EDITOR Dr. Intan Idiana Hassan PENGURUSAN PENERBITAN PENAUNG: En. Zaidi bin Othman (Pengarah Kolej Komuniti Masjid Tanah) PENASIHAT: En. Nor Khairi bin Mohamad Ali (Timbalan Pengarah Akademik) PENGERUSI: En. Wan Ahmad Ramzi bin Wan Yusuf KETUA UNIT PENYELIDIKAN INOVASI DAN KOMERSIAL Dr. Hasmaini binti Hashim
i | Page HAK CIPTA TERPELIHARA Terbitan pertama 2023 Buku ini adalah hasil karya asli dari penulis asal: © En. Rozali bin Ibrahim, Pn. Najdiah binti Aris dan Pn. Raudhah Noora’ariffah binti Abu Bakar Hak cipta terpelihara. Tidak dibenarkan mengeluar ulang mana-mana bahagian daripada penerbitan ini untuk diterbitkan semula dalam apa jua bentuk dan cara sama ada secara elektronik, fotokopi, rakaman, mekanik dan lainnya sebelum mendapat keizinan bertulis daripada penulis dan penerbit. Perpustakaan Negara Malaysia Data Pengkatalogan dalam Penerbitan JOM BELAJAR ARDUINO DENGAN TINKERCAD. Mode of access: Internet eISBN: Diterbitkan oleh: Kolej Komuniti Masjid Tanah Paya Rumput, 78300 Masjid Tanah, Melaka Tel: 063843703, Faks: 063843700
ii | Page PRA KATA yukur ke hadrat Allah SWT kerana dengan izinNya, buku Jom Belajar IoT(Internet of Things)dengan TinkerCAD (mudah,cepat dan menarik) ini dapat diterbitkan. Terima kasih kepada semua pihak yang membantu secara langsung atau tidak dalam proses penulisan dan juga penerbitan buku ini. Usaha yang dilakukan dalam penulisan buku ini adalah bagi membantu pembaca yang berminat dengan asas-asas IoT untuk menyediakan projek yang mudah diikuti dan dipelajari secara lebih efektif dan cepat. Selain itu peningkatan penggunaan aplikasi teknologi IR 4.0 pada masa sekarang amat memerlukan banyak sumber rujukan dalam negara bagi mengembangkan lagi penggunaan IoT dalam kehidupan. Susunan kandungan buku yang teratur mengikut tahap yang bermula dari asas akan memberikan peluang kepada pembaca memahami telebih dahulu berkenaan dengan IoT serta komponen asas yang terdapat di dalamnya dan seterusnya mencuba projek-projek amali yang disediakan dalam buku ini S
iii | Page secara langkah demi langkah menggunakan perisian TinkerCAD. TinkerCAD merupakan sebuah perisian percuma yang boleh di muat turun dari atas talian dan mempunyai antaramuka yang mudah difahami dan diikuti oleh mana-mana pengguna baru yang mempunyai pengetahuan asas dalam aplikasi IoT. Buku ini mengandungi kandungan yang bersifat hands-on iaitu latihan yang berbentuk praktikal akan membantu pembaca mencuba dan menilai sendiri keberkesanan penggunaan IoT dalam semua projek amali yang di sediakan, ini menjadikan kandungannya amat menarik dan mudah diikuti. Kami juga berharap buku ini dapat dijadikan panduan atau rujukan untuk menjadikan lebih ramai pembaca untuk mencuba dan mengaplikasikan penggunaan IoT dalam meningkatkan penggunaan teknologi dalam kehidupan dan memberikan kesan dan impak yang lebih besar kepada pembangunan Industri Teknologi IR 4.0 bagi Negara Malaysia. Selamat membaca dan mencuba!
iv | Page PENULIS En. Rozali bin Ibrahim Penulis Utama([email protected]) Penulis merupakan pensyarah Senior Unit Sistem Komputer dan Rangkaian, berlatarbelakang pendidikan Kejuruteraan Elektrik dari Universiti Teknologi Malaysia berpengalaman mengajar dalam bidang elektrik dan sistem komputer selama 27 tahun. Beliau terlibat secara langsung dalam pembangunan Modul Electric & Electronic Fundamentals bagi Kegunaan Program Sistem Komputer Dan Rangkaian di Jabatan Pendidikan Politeknik Dan Kolej Komuniti (JPPKK) Kementerian Pengajian Tinggi Malaysia. Berpengalaman luas mengajar kursus latihan khas kemahiran berasaskan IoT ke sekolah-sekolah dan komuniti setempat serta membangunkan pelbagai aplikasi yang melibatkan Arduino Uno bagi mempertingkatkankan aplikasi Iot dalam kehidupan. Selain itu, beliau juga banyak menyertai pertandingan Inovasi yang dipertandingan diperingkat kebangsaan melibatkan teknologi Arduino dan berjaya merangkul beberapa pingat Emas.
v | Page Pn. Najdiah binti Aris Penulis Bersama([email protected]) Penulis merupakan pensyarah Unit Sistem Komputer dan Rangkaian di Kolej Komuniti Masjid Tanah, berlatarbelakangan Pendidikan Ijazah Sains Komputer (Major Rangkaian), berpengalaman selama 13 tahun mengajar dalam bidang Rangkaian Komputer dan terlibat secara langsung dalam pengajaran dan pembelajaran kursus Latihan Khas berasaskan IoT kepada sekolahsekolah dan menyertai beberapa pertandingan berasaskan penggunaan IoT dan juga pernah memenangi anugerah emas dalam penghasilan inovasi berasaskan Arduino Uno. Pn. Raudhah Noor a’ariffah binti Abu Bakar Penulis Bersama([email protected]) Penulis merupakan Pensyarah Unit Sistem Komputer dan Rangkaian di Kolej Komuniti Masjid Tanah, berlatarbelakangan Pendidikan Ijazah Sains Komputer (Major Rangkaian), berpengalaman mengajar selama 13 tahun serta berpengalaman mengajar dalam bidang Digital Entrepreneuship. Penulis terlibat secara langsung dalam pengajaran dan pembelajaran dalam kursus Latihan Khas berasaskan IoT kepada sekolah-sekolah dan pernah menyertai pertandingan inovasi berasaskan penggunaan IoT dan pernah memenangi anugerah emas
vi | Page ISI KANDUNGAN KANDUNGAN JOM BELAJAR ARDUINO DENGAN TINKERCAD....... ii HAK CIPTA TERPELIHARA .......................................... i PRA KATA.................................................................... ii PENULIS ..................................................................... iv ISI KANDUNGAN......................................................... vi TOPIK 1: IoT (INTERNET OF THINGS) ........................ 1 Apa itu IoT?............................................................... 1 Fungsi IOT?............................................................... 2 Komponen IOT?........................................................ 3 TOPIK 2: TINKERCAD (AutoDESK) ...........................13 Apa itu AUTODESK TinkerCAD? ...........................13 Fungsi Proteus dalam IOT?.....................................13 Fungsi AUTODESK TinkerCAD (Elektronik)............14 Ciri – ciri AUTODESK TinkerCAD............................15 Cara menggunakan AUTODESK TinkerCAD ..........16 Antaramuka AUTODESK TinkerCAD? ....................19 TOPIK 3: AMALI ARDUINO - TinkerCAD....................22 Cara penggunaan AUTODESK TinkerCAD? ...........22 AMALI 1 ..................................................................22 AMALI 2 ..................................................................29 AMALI 3 ..................................................................37 AMALI 4 ..................................................................45
vii | Page AMALI 5 ..................................................................51 KESIMPULAN.............................................................59 RUJUKAN...................................................................60
viii | Page
1 | Page TOPIK 1: IoT (INTERNET OF THINGS) Apa itu IoT? Menghubungkan internet kepada semua perkakasan yang mempunyai butang ON dan OFF. Mengawal perkakasan seperti lampu, mesin basuh, kipas angin, television dengan menggunakan telefon pintar dari jarak jauh. Mengumpulkan data dan melibatkan sambungan komponen elektronik, perisian, sensor penggerak Membenarkan alatan komunikasi berhubung sesama sendiri melalui internet dan dikawal dari jarak jauh IoT? Sejarah IoT(sumber wikipedia) • Pengungkapan asal konsep ini, melalui istilah bahasa Inggerisnya "Internet of things" dicetuskan Kevin Ashton, seorang penolong pengurus jenama syarikat Procter & Gamble pada tahun 1999 • Internet of Things memiliki potensi untuk mengubah dunia seperti pernah dilakukan oleh Internet, bahkan mungkin lebih baik. (Ashton,2009) Ashton, K. (22 June 2009). "That 'Internet of Things' Thing". Dicapai pada 9 May 2017. Ashton, Kevin. Internet of Things. Diakses dari RFIDJournal pada 9 November 2013
2 | Page Mengesan - Mengesan lokasi yang melibatkan komponen atau perkakasan IoT Fungsi IOT? Pemantauan – Memantau aktiviti yang melibatkan komunikasi perkakasan melalui internet atau bluetooth Mengawal – Mengawal komponen IOT bagi tujuan mendapatkan data yang konsisten
3 | Page Komponen IOT? 1) ARDUINO UNO Reset pin 3.3-volt Power pin 5.0-volt Power pin Ground Analog in Pins (0-5) USB Plug Digital I/O Pins (0-5) Ground Serial Out (TX) Serial In (RX) External Power Supply
4 | Page 2) BREADBOARD • Digunakan untuk memudahkan proses pembinaan litar. • Sering digunakan untuk membuat prototaip litar elektronik. • Tidak disarankan untuk litar yang akan digunakan bagi jangka masa yang lama. • Jika selesai diuji, adalah lebih baik untuk pindahkan litar tersebut kepada stripboard yang lebih kukuh dari segi penyambungan wayar. Barisan Atas Sambungan putus di sini Barisan Bawah Sambungan putus di sini Linked vertically Linked horizontal
5 | Page 3) DIGITAL OUTPUT • Light Emitter Diode (LED)
6 | Page • Buzzer
7 | Page • Relay 4) DIGITAL INPUT • Push Button (PB)
8 | Page • Light Dependent Resistor (LDR)
9 | Page 5) PERISIAN • Untuk mengaturcara Arduino Uno, perisian yang dikenali ‘sketch’ digunakan. • Pengguna akan menulis pada sketch Arduino, aturcara yang difahami dalam bahasa tinggi (pengaturcaraan C) dan menukarkan kepada bahasa mesin (hexadecimal). • Proses ini dikenali sebagai Proses Compile. • Antara kebaikan bahasa tinggi ialah ia dapat membantu pengguna untuk membuat troubleshooting dengan lebih mudah dan cepat berbanding bahasa mesin. • Pengguna boleh melayari laman web Arduino dan memilih versi terbaru yang dikeluarkan oleh Arduino.
10 | Page No. Butang Fungsi 1. Compile Digunakan untuk menukarkan aturcara yang ditulis (bahasa C) kepada Bahasa mesin (hex). 2. Upload Memuatnaik aturcara dalam bentuk Bahasa mesin ke papan Arduino. 3. New Untuk membuka window sketch yang baru. 4. Open Membuka fail Arduino yang telah ada. 5. Save Menyimpan fail Arduino yang telah dibina. 6. Serial Monitor Digunakan semasa menggunakan arahan serial.
11 | Page Rajah 1.1: Antaramuka Sketch Arduino
12 | Page
13 | Page TOPIK 2: TINKERCAD (AutoDESK) Apa itu AUTODESK TinkerCAD? Fungsi Proteus dalam IOT? Aplikasi permodelan 3D berasaskan pelayar web yang dijalankan secara atas talian dan percuma sejak 2011. Digunakan bagi membangunkan: 1) 3D Design 2) Circuits / Litar 3) Codeblocks 4) iPad App Platform pembangunan yang lengkap bagi mencipta model percetakan 3D, electronik dan coding. Perisian yang boleh digunakan untuk melukis komponen elektronik secara virtual tanpa melibatkan komponen fizikal. TINKERCAD TinkerCAD • Mensimulasikan kerja dan membantu menguji penyelesaian masalah tanpa melibatkan komponen sebenar • perisian yang digunakan sebagai alat bantu bagi memahami cara penghasilan projek IoT tanpa menggunakan board Arduino uno, LED, dan komponen IoT yang sebenar. • Boleh menggunakan papan Arduino UNO , ESP8266 atau boleh memilih papan AVR IoT Standard bagi melaksanakan amali IoT (Internet Of Things) secara simulasi.
14 | Page Mudah digunakan dengan meletakkan wayar dan komponen elektronik bagi mencipta litar maya tanpa memerlukan perkakasan fizikal Membolehkan pembangun yang tidak berpengalaman menghasilkan amali IoT berasaskan Arduino Uno secara simulasi tanpa menggunakan komponen sebenar. Membolehkan pengguna menghasilkan program dengan mudah menggunakan editor litar interaktif dalam meneroka, menyambung dan melaksanakan coding projek secara maya. Fungsi AUTODESK TinkerCAD (Elektronik)
15 | Page Ciri – ciri AUTODESK TinkerCAD Menunjukkan simulasi yang menarik dan simulasi secara bergrafik Mudah digunakan di mana sahaja (web based plaform) Percuma untuk semua orang termasuk tenaga pengajar dan juga pelajar. Tidak perlu download perisian Belajar sambil menyelesaikan masalah secara hands-on dengan lebih yakin dan menambahkan kemahiran Mempunyai ciri-ciri open archtitecture yang membolehkan program simulasi di masukkan bagi melihat pengujian pada litar.
16 | Page Cara menggunakan AUTODESK TinkerCAD 1. Masuk ke URL berikut : https://www.tinkercad.com/ 2. Sekiranya pengguna mempunyai akaun google, boleh terus klik kepada butang Log in. 3. Sekiranya tiada akaun google, pengguna boleh terus klik kepada butang sign Up.
17 | Page 4. Berikut merupakan paparan bagi pengguna yang mempunyai akaun google: 5. Boleh pilih butang Educator bagi proses seterusnya dan klik Sign in with Google.
18 | Page 6. Paparan masuk semudah seperti di bawah dan dalam masa yang sama pengguna akan mendapat email daripada TinkerCAD bagi starter dan beginner. 7. Bahagian Tutorial yang boleh anda rujuk sekiranya kali pertama menggunakan TinkerCAD
19 | Page Antaramuka AUTODESK TinkerCAD? 1. Bahagian Dashboard/paparan utama yang mempunyai menu classes, Design dan Tutorials. Bagi amali menggunakan arduino uno kita akan menggunakan bahagian circuit. Di paparan ini juga hasil projek kita akan dipaparkan. 2. Klik +New dan pilih circuit bagi memulakan projek / amali arduino.
20 | Page 3. Paparan ruang kerja adalah seperti dibawah: Ruang kerja Coding komponen Nama fail Start simulation
21 | Page
22 | Page TOPIK 3: AMALI ARDUINO - TinkerCAD Cara penggunaan AUTODESK TinkerCAD? AMALI 1 Objektif: BLINKING LED - Mengawal LED dengan arahan ON dan OFF mengikut masa delay. - Berikut merupakan senarai komponen dan skematik diagram
23 | Page 1. Klik komponen Arduino Uno daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti dibawah: 2. Klik breadboard daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti di bawah:
24 | Page 3. Klik LED daripada komponen dan drag masuk ke breadboard seperti di bawah : 4. Pilih wire type->normal bagi menghubungkan LED pada breadboard dengan arduino UNO, di sini kita memilih digital PIN nombor 7 sebagai output bagi LED.
25 | Page 5. Sambungan wire bagi LED kaki anod (+) di bread board ke PIN 7 Arduino uno bagi OUTPUT adalah seperti dibawah, pastikan kaki anod (+) disambungkan ke OUPUT: 6. Sambungan wire bagi LED kaki katod(-) di breadboard disambungkan ke PIN GROUND di ARDUINO UNO seperti di bawah:
26 | Page 7. Klik butang CODE bagi proses seterusnya di mana coding bagi mengawal lampu LED akan di tulis di bahagian text tersebut, di ruang CODE pengguna juga boleh memilih pembangunan CODE secara BLOCKS. 8. Masukkan coding arahan di bawah bagi mengawal lampu LED secara ON dan OFF mengikut masa delay yang ditetapkan.
27 | Page 9. Klik butang start simulation bagi melihat hasil lampu LED yang telah diberikan arahan bagi ON dan OFF mengikut masa delay. 10.Klik stop simulation bagi mematikan proses pengujian pada litar.
28 | Page 11.Boleh rujuk link youtube di bawah bagi mengikuti tutorial amali 1 (BLINKING LED) bagi mengawal LED dengan arahan ON dan OFF mengikut masa delay. https://youtu.be/pZdnAA7Qa8Q
29 | Page AMALI 2 Objektif: Lampu Traffic - Mengawal tiga lampu LED secara ON dan OFF - Melibatkan lampu LED Merah, Hijau dan Kuning - Berikut merupakan senarai komponen dan litar skematik
30 | Page 1. Klik komponen Arduino Uno daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti dibawah: 2. Klik breadboard daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti di bawah:
31 | Page 3. Klik 3 LED (MERAH, HIJAU dan KUNING) daripada komponen dan drag masuk ke breadboard seperti di bawah: 4. Pilih wire type->normal bagi menghubungkan LED pada breadboard dengan arduino UNO, Sambungan wire bagi 3 LED kaki katod(-) di breadboard disambungkan ke PIN GROUND di ARDUINO UNO seperti di bawah:
32 | Page 5. Sambungan wire bagi LED MERAH kaki anod (+) di breadboard ke PIN 5 Arduino uno, LED HIJAU kaki anod (+) di breadboard ke PIN 6 Arduino uno dan LED KUNING kaki anod (+) di breadboard ke PIN 7 Arduino UNO bagi OUTPUT adalah seperti dibawah, pastikan kaki anod (+) disambungkan ke OUPUT: 6. Klik butang CODE bagi proses seterusnya di mana coding bagi mengawal lampu LED akan di tulis di bahagian text tersebut:
33 | Page 7. Masukkan coding arahan di bawah bagi mengawal lampu LED secara ON dan OFF mengikut masa delay yang ditetapkan. LAMPU LED akan menyala mengikut warna lampu isyarat.
34 | Page 8. Klik butang start simulation bagi melihat hasil lampu LED yang telah diberikan arahan bagi ON dan OFF mengikut masa delay seperti lampu isyarat.
35 | Page 9. Klik stop simulation bagi mematikan proses pengujian pada litar.
36 | Page 10. Boleh rujuk link youtube di bawah bagi mengikuti tutorial amali 2 (Lampu Traffic) bagi mengawal tiga lampu LED secara ON dan OFF. https://youtu.be/3polQDtZyNg
37 | Page AMALI 3 Objektif: Lampu LED menyala dengan menekan PUSH BUTTON. (Digital Input) - Lampu LED akan menyala apabila push button ditekan - Lampu LED akan padam apabila push button dilepaskan - Berikut merupakan senarai komponen dan litar skematik
38 | Page 1. Klik komponen Arduino Uno dan breadboard daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti dibawah: 2. Klik LED merah daripada komponen dan drag ke ruang kerja seperti dibawah:
39 | Page 3. Pilih wire type->normal (warnakan wire dengan hitam) bagi menghubungkan LED pada breadboard dengan arduino UNO, Sambungan wire bagi LED kaki katod(-) di breadboard disambungkan ke PIN GROUND di ARDUINO UNO seperti di bawah: 4. Sambungan wire bagi LED MERAH kaki anod (+) di breadboard ke PIN 7 Arduino uno bagi OUTPUT adalah seperti dibawah, pastikan kaki anod (+) disambungkan ke OUTPUT:
40 | Page 5. Masukkan push button dan resistor ke breadboard seperti dibawah: 6. Sambungkan wire (hijau) pada kaki push button (kiri) ke PIN no 2 di Arduino UNO dan pada kaki yang sama sambungkan ke resistor. Kaki sebelah resistor akan disambungkan ke PIN GROUD di Arduino UNO (wire hitam):