SIMULASI RANGKAIAN LAMPU LALU LINTAS (TRAFFIC LIGHT) BERBASIS ESP32 PADA WOKWI

 

SIMULASI RANGKAIAN LAMPU LALU LINTAS (TRAFFIC LIGHT) BERBASIS ESP32 PADA WOKWI

Disusun Oleh :

Firman Nova Prayoga                         24051204088

Haidar Ali Yafi                                    24051204111

Nita Aini Rohima                                24051204217

Arsyanda Nareswari Widaryanto       24051204109

BAB I

PENDAHULUAN

 

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi mikrokontroler saat ini telah berkembang pesat dan banyak diterapkan dalam berbagai sistem otomatisasi, salah satunya adalah pengaturan lampu lalu lintas (traffic light). Lampu lalu lintas merupakan fasilitas penting untuk mengatur kelancaran arus kendaraan serta mengurangi risiko kecelakaan di persimpangan jalan. Dalam dunia pendidikan teknik dan rekayasa, pemahaman mengenai sistem kerja otomatisasi ini sangat penting untuk dipelajari sebelum diaplikasikan langsung pada perangkat keras nyata.

Namun, pengujian secara langsung menggunakan perangkat keras sering kali memiliki kendala biaya, risiko kerusakan komponen, serta keterbatasan alat. Untuk mengatasi hal tersebut, penggunaan simulator berbasis web seperti Wokwi menjadi solusi yang sangat efektif dan efisien. Wokwi memungkinkan mahasiswa maupun praktisi untuk merancang rangkaian elektronika, menulis kode pemrograman mikrokontroler, dan menguji hasilnya secara real-time tanpa memerlukan perangkat keras fisik.

Berdasarkan latar belakang tersebut, praktikum ini dilakukan untuk merancang dan mensimulasikan sistem rangkaian lampu lalu lintas menggunakan mikrokontroler ESP32 pada platform Wokwi. Melalui simulasi ini, diharapkan mahasiswa dapat memahami konsep dasar pemrograman mikrokontroler, logika pengaturan waktu (delay), serta penerapan komponen elektronik seperti LED dan ESP32 dalam sistem otomatisasi.

1.2 Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara merancang rangkaian simulasi lampu lalu lintas (traffic light) menggunakan mikrokontroler ESP32 pada platform Wokwi? 
2. Bagaimana cara mengimplementasikan penulisan kode program (sketch) untuk mengatur urutan dan durasi nyala lampu merah, kuning, dan hijau pada ESP32? 
3. Bagaimana fungsi perintah dasar seperti pinMode(), digitalWrite(), dan delay() bekerja dalam mengendalikan logika lampu lalu lintas? 

1.3 Tujuan Laporan

1. Memahami cara kerja dan penggunaan simulator Wokwi untuk perancangan rangkaian mikrokontroler ESP32. 
2. Mampu merangkai dan memprogram ESP32 untuk mengontrol sistem lampu lalu lintas secara otomatis. 
3. Mengetahui penerapan fungsi-fungsi dasar pemrograman Arduino IDE pada ESP32, khususnya dalam pengendalian pin digital. 

1.4 Manfaat Laporan

Dengan adanya praktikum mengenai simulasi rangkaian traffic light berbasis ESP32 ini mampu memberikan manfaat dalam memahami penerapan mikrokontroler pada sistem otomatisasi sederhana dan penggunaan wokwi memungkinkan proses perancangan dan pengujian rangkaian lebih mudah karena dilakukan secara online selain itu dapat dipelajari cara kerja rangkaiannya sebelum akan diterapkan pada perangkat keras secara langsung. Selain itu, menjadi referensi bagi pembaca yang ingin mempelajari dasar-dasar pembuatan sistem lalu lintas berbasis mikrokontroler.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

 

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Mikrokontroler ESP32

Mikrokontroler ESP32 adalah salah satu komponen paling populer dalam dunia Internet of Things (IoT). Dikembangkan oleh Espressif Systems, ESP32 menawarkan kombinasi unik dari fitur-fitur canggih, harga yang terjangkau, dan fleksibilitas yang membuatnya ideal untuk berbagai aplikasi IoT. ESP32 adalah mikrokontroler 32-bit yang berbasis pada arsitektur Xtensa LX6 dual-core, meskipun beberapa varian memiliki hanya satu inti. Mikrokontroler ini dilengkapi dengan Wi-Fi dan Bluetooth terintegrasi, memungkinkan komunikasi nirkabel yang handal dan berdaya rendah. 

Salah satu alasan ESP32 begitu menonjol adalah daftar teknologi dan fitur mengesankan yang ditawarkannya untuk ukuran dan harganya yang kecil.

• Prosesor yang kuat : Inti utamanya adalah prosesor Xtensa LX6 32-bit dual-core (meskipun versi single-core juga tersedia), yang mampu beroperasi pada frekuensi 160 atau 240 MHz dan dengan kinerja hingga 600 DMIPS. Prosesor ini juga dilengkapi koprosesor daya ultra-rendah (ULP) untuk tugas-tugas yang membutuhkan konsumsi energi maksimum.
• Memori terintegrasi : Dilengkapi SRAM 520 KB untuk operasi cepat, beserta memori flash, NVRAM, dan opsi penyimpanan lain untuk data dan firmware. Opsi memori eksternal umumnya tersedia untuk ekspansi lebih lanjut.
• Konektivitas nirkabel tingkat lanjut: Termasuk Wi-Fi 802.11 b/g/n dan Bluetooth 4.2 (mendukung BR/EDR dan BLE), yang memungkinkan ESP32 terhubung dengan mudah ke jaringan, perangkat seluler, dan pengontrol lainnya.
• Banyaknya antarmuka periferal: ADC 12-bit dengan hingga 18 saluran, DAC 8-bit, sensor kapasitif, hingga 4 antarmuka SPI, 2 I²S, 2 I²C, 3 UART, pengontrol kartu SD, antarmuka jarak jauh inframerah, PWM untuk LED dan motor, sensor efek Hall, CAN, Ethernet MAC, dan banyak lagi.
• Keamanan Lanjutan: : Dukungan untuk standar keamanan Wi-Fi (WPA/WPA2, WFA, WAPI), boot aman, enkripsi memori flash, kriptografi yang dipercepat perangkat keras (AES, SHA-2, RSA, ECC, pembuatan angka acak), penyimpanan OTP hingga 1024-bit, dan banyak lagi.
• konsumsi daya rendah : ESP32 dapat mencapai konsumsi daya serendah 5μA dalam mode tidur nyenyak, dan memungkinkan pengaturan daya terperinci untuk memaksimalkan masa pakai baterai pada perangkat portabel.

Berikut ini adalah cara memprogram ESP32 : 

• IDE dari Arduino: Metode paling populer, terutama di kalangan pemula. Setelah menambahkan driver dan papan ESP32, Anda dapat bekerja dengan bahasa dan lingkungan yang sama dengan ArduinoBerikut adalah tautan resmi untuk mengunduh IDE dari Arduino.
• ESP-IDF (Kerangka Pengembangan IoT Espressif): Lingkungan pengembangan resmi Espressif, direkomendasikan bagi mereka yang menginginkan kendali perangkat keras penuh dan pengoptimalan aplikasi maksimal. Anda dapat menemukan semua informasi dan panduan di dokumentasi resmi.
• PlatformIO IDE: Terintegrasi ke dalam Kode Visual Studio, memungkinkan Anda memprogram dalam C atau C++ dengan alat manajemen ketergantungan dan debugging yang canggih.
• MikroPythonJika Anda lebih suka pemrograman dalam Python, dukungan MicroPython pada ESP32 sangat baik dan membantu Anda mengembangkan prototipe dengan cepat.
• LUA y JavaScript:Untuk lingkungan yang sangat spesifik, ada juga penerjemah untuk bahasa-bahasa ini.

Berkat variasi ini, ESP32 cocok untuk pemula maupun ahli yang ingin memaksimalkannya. Umumnya, memulai dengan IDE ESP32. Arduino dan, jika diperlukan fitur yang lebih canggih, beralihlah ke ESP-IDF atau PlatformIO untuk kontrol perangkat keras yang lebih terperinci

2.1.2 Wokwi

Wokwi adalah simulator elektronik berbasis web yang bisa menjalankan berbagai proyek microcontroller seperti Arduino Uno, ESP32, atau Raspberry Pi Pico. Semua dilakukan secara virtual: mulai dari menyusun rangkaian, menulis kode, sampai melihat hasilnya secara real time. 

Wokwi Simulator menawarkan banyak fitur penunjang pembuatan rancangan mikrokontroler yang dapat diakses gratis secara online dimana saja. Dalam penggunaan Wokwi simulator ini kita dapat menyimpan dan membagikan project yang kita buat ke pengguna lain sebagai media contoh penerapan konsep anduino. Dalam penggunaan ruang komunitas yang memungkinkan pengguna untuk mempublish hasil kerja project yang dibuat serta melakukan pengamatan terhadap hasil kerja dari peserta pengguna lainnya sehingga perbaikan dan perkembangan dalam pengembangannya sangat cepat.

Didalam Wokwi simulator  ini kita dapat memilih jenis borad yang kita butuhkan seperti arduino uno, arduino mega, ESP32, arduino nano dan lainnya. Disamping itu kita juga dapat mengatur dan mengubah projek menggunakan berbagai macam sensor seperti sensor PIR, sensor ultra sonic dan sensor-sensor lainnya yang tersedia di wokwi ini. Serta dilengkapi berbagai macam jenis LCD pun disediakannya seperti  LCD 16 x 2, LCD 16 x 2 (12C), LCD 20 x 4, LCD 20 x 4 (12C), ILI9341 2 8" TFT-LCD display dan berbagai perangkat lainnya yang dapat mendukung pembuatan rancangan project.

Walau banyaknya fitur dan layanan yang diberikan oleh Wokwi Simulator ini masih tidak luput dari adanya kekurangan yang dapat mengganggu jalannya pembuatan rancangan project contohnya seperti : 

a.                Belum lengkapnya perangkat atau sensor yang diberikan.

b.               Tenjadinya kegagalan program yang mengakibatkan file tidak dapat dibuka.

c.                Kurang ketersediaan contoh konsep project tutorial.

2.1.3 LED (Light Emitting Diode)

LED, atau Light Emitting Diode, adalah suatu komponen elektronik semikonduktor yang mampu menghasilkan cahaya ketika arus listrik mengalir melaluinya. Teknologi ini telah merevolusi industri pencahayaan dan elektronik dengan memberikan efisiensi yang tinggi, umur panjang, dan fleksibilitas dalam berbagai aplikasi.  

Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah ke dalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan Lampu Pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya.  Oleh karena itu, saat ini LED (Light Emitting Diode) yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube. 

Prinsip dasar dari LED adalah konversi energi listrik menjadi cahaya melalui proses rekomendasi elektroluminensensi dalam bahan semikonduktor. Berikut adalah langkah-langkah cara kerja LED:

1. Material Semikonduktor: LED terbuat dari bahan semikonduktor seperti silikon atau gallium arsenide (GaAs). Di dalam bahan ini, ada lapisan positif (anode) dan lapisan negatif (katode) yang disebut junction.
2. Injeksi Elektron: Ketika tegangan diterapkan pada LED dengan memasang tegangan positif pada anode dan negatif pada katode, elektron-elektron dari lapisan n-type (katode) akan bergerak ke lapisan p-type (anode), sedangkan lubang-lubang dari lapisan p-type akan bergerak ke lapisan n-type.
3. Rekombinasi Elektron-Lubang: Ketika elektron-elektron dan lubang-lubang bertemu di junction, mereka mengalami rekomendasi elektroluminensensi, menghasilkan energi dalam bentuk cahaya. Energi yang dihasilkan berbanding terbalik dengan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan, sehingga jenis bahan semikonduktor yang digunakan akan menentukan warna cahaya yang dihasilkan.
4. Pemancaran Cahaya: Cahaya yang dihasilkan oleh rekomendasi elektroluminensensi dilepaskan ke lingkungan sekitarnya. Ini adalah cahaya yang kita lihat dari LED.

2.1.4 Fungsi pinMode()

Fungsi pinMode() digunakan untuk menentukan mode kerja suatu pin, apakah digunakan sebagai input atau output. Pada simulasi lampu lalu lintas, pin LED ditentukan sebagai OUTPUT karena digunakan untuk mengendalikan nyala dan mati LED. 

pinMode(red, OUTPUT);

2.1.5 Fungsi digitalWrite()

Fungsi digitalWrite() digunakan untuk memberikan kondisi HIGH atau LOW pada pin digital. HIGH digunakan untuk menyalakan LED, sedangkan LOW digunakan untuk mematikannya.

digitalWrite(red, HIGH);

2.1.6 Fungsi delay() 

Fungsi delay() digunakan untuk memberikan jeda waktu dalam satuan milidetik. Pada simulasi ini digunakan delay(5000), yang berarti program memberikan jeda selama 5 detik sebelum melanjutkan ke perintah berikutnya 

2.2 Komponen

Komponen	Jumlah	Fungsi
Mikrokontroler ESP32	1	Sebagai mikrokontroler yang mengendalikan nyala dan mati LED
LED Merah	1	Sebagai indikator lampu merah
LED Kuning	1	Sebagai indikator lampu kuning
LED Hijau	1	Sebagai indikator lampu hijau
Kabel Jumper	6	Menghubungkan LED dengan pin GPIO dan GND ESP32

BAB III

HASIL DAN PEMBAHASAN

3.1 Alat dan Bahan  
      Dalam perancangan simulasi sistem Traffic Light (Lalu Lintas) menggunakan mikrokontroler ini, alat dan komponen yang dibutuhkan meliputi:

1. Arduino Uno Simulator (atau mikrokontroler yang kompatibel di platform Wokwi).
2. LED (Light Emitting Diode) dengan 3 warna standar lalu lintas:

            a. Merah (Red LED)

            b. Kuning (Yellow LED)

            c. Hijau (Green LED)

3. Resistor (sebagai pembatas arus untuk mencegah LED terbakar, umumnya berukuran $220\Omega$ atau $330\Omega$).
4. bel Jumper / Penghubung (untuk merangkai jalur pin digital mikrokontroler ke komponen LED pada breadboard).
5. Platform Simulasi Wokwi (Wokwi Simulator) untuk menuliskan kode sketch dan menguji rangkaian secara virtual.

3.2  Langkah - Langkah

Berikut adalah tahapan praktikum/simulasi pembuatan sistem Traffic Light:

1. Persiapan Proyek Wokwi:

            a.   Membuka tautan proyek Wokwi simulasi Traffic Light yang telah disediakan

                (Wokwi TrafficLight)

2. Perancangan Rangkaian (Diagram / Hardware Layout):

Menyiapkan board Arduino Uno pada lembar kerja.

            a.  Menempatkan LED Merah, Kuning, dan Hijau.

            b. Menghubungkan katoda (kaki negatif) masing-masing LED ke jalur Ground (GND) melalui                    resistor pembatas arus.

            c. Menghubungkan anoda (kaki positif) masing-masing LED ke pin digital Arduino (misalnya                    Pin Digital untuk Merah, Kuning, dan Hijau disesuaikan pada konfigurasi kode program).

3. Penulisan Kode Program (Sketch.ino):

 Mendefinisikan pin digital mikrokontroler yang terhubung ke masing-masing LED sebagai OUTPUT di dalam fungsi setup().

               a. Menyusun logika perulangan atau urutan nyala lampu pada fungsi loop() dengan pola kerja                    lampu lalu lintas standar:

                            i.Lampu Merah ON beberapa detik (kendaraan berhenti).

                            ii.Lampu Kuning ON sesaat (peringatan/persiapan).

                            iii.Lampu Hijau ON beberapa detik (kendaraan jalan).

                b.  Menambahkan fungsi delay() untuk mengatur durasi waktu nyala pada setiap fase lampu.

 

3.3 Hasil Simulasi

Simulasi proyek traffic light (lampu lalu lintas) ini dilakukan menggunakan platform Wokwi dengan komponen utama berupa mikrokontroler ESP32 dan tiga buah LED yang merepresentasikan lampu merah, kuning, dan hijau. Berdasarkan hasil simulasi yang telah dijalankan, diperoleh hasil sebagai berikut: 

Gambar diatas menunjukkan rangkaian keseluruhan sistem traffic light yang terdiri atas mikrokontroler ESP32 sebagai pengendali utama serta tiga buah LED yang masing-masing terhubung ke pin digital D2 (LED merah), pin digital D4 (LED kuning), dan pin digital D12 (LED hijau). Setiap pin dikonfigurasi sebagai output menggunakan fungsi pinMode() dan pada kondisi awal (setup()) seluruh LED diatur dalam keadaan mati (LOW) sebelum sistem mulai menjalankan siklus lampu lalu lintas. 

1. Inisialisasi Sistem
   Pada tahap awal program, ketiga LED (merah, kuning, hijau) diinisialisasi sebagai output dan dipastikan dalam kondisi mati terlebih dahulu, sehingga sistem memulai siklus dari kondisi yang bersih dan terkontrol.
2. Siklus Lampu Lalu Lintas
   Program berjalan secara berulang (looping) dengan urutan sebagai berikut: LED merah menyala selama 5 detik, kemudian padam bersamaan dengan menyalanya LED kuning selama 5 detik, dilanjutkan dengan LED kuning padam dan LED hijau menyala selama 5 detik, sebelum siklus kembali berulang ke LED merah.

Berdasarkan Gambar diatas, hasil simulasi menunjukkan bahwa setiap LED menyala secara bergantian sesuai dengan urutan program, yaitu merah–kuning–hijau, dengan durasi masing-masing 5 detik (5000 milidetik) sebelum berpindah ke LED berikutnya. Perpindahan antar LED terjadi dengan tepat, di mana LED sebelumnya dipastikan padam (digitalWrite(..., LOW)) sebelum LED berikutnya dinyalakan (digitalWrite(..., HIGH)), sehingga tidak terjadi kondisi dua LED menyala bersamaan.

Secara keseluruhan, hasil simulasi menunjukkan bahwa rangkaian dan program yang dibuat telah berjalan sesuai dengan perancangan, di mana sistem traffic light berbasis ESP32 mampu mengatur nyala lampu merah, kuning, dan hijau secara bergantian dengan jeda waktu yang konsisten menggunakan fungsi delay().

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN

4.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil perancangan dan simulasi proyek traffic light menggunakan mikrokontroler ESP32 pada platform Wokwi, dapat disimpulkan beberapa hal berikut:

1. Proyek traffic light berhasil dirancang dan disimulasikan dengan memanfaatkan mikrokontroler ESP32 dan tiga buah LED sebagai representasi lampu merah, kuning, dan hijau.
2. Program yang dibuat berhasil menjalankan siklus lampu lalu lintas secara otomatis dan berulang, dengan urutan nyala merah–kuning–hijau, masing-masing selama 5 detik.
3. Penggunaan fungsi digitalWrite() dan delay() terbukti efektif dan sederhana untuk mengatur waktu nyala dan padam setiap LED secara berurutan tanpa tumpang tindih.
4. Simulasi berbasis Wokwi terbukti efektif digunakan sebagai media pembelajaran dan pengujian sistem kendali sederhana secara virtual sebelum diimplementasikan pada perangkat keras yang sesungguhnya, sehingga dapat menghemat biaya dan waktu pengujian.
5. Sistem yang dirancang masih bersifat dasar (basic), mengingat pengaturan waktu masih bersifat statis (fixed delay) dan belum mempertimbangkan kondisi lalu lintas yang dinamis.

4.2 Saran

Berdasarkan hasil dan kesimpulan di atas, beberapa saran yang dapat disampaikan untuk pengembangan proyek ini lebih lanjut antara lain:

1. Perlu dilakukan pengujian langsung pada perangkat keras (hardware) ESP32 asli untuk memastikan bahwa hasil simulasi sesuai dengan kondisi nyata, mengingat simulasi Wokwi memiliki keterbatasan dalam merepresentasikan seluruh aspek fisik komponen.
2. Sistem dapat dikembangkan dengan menambahkan sensor (misalnya sensor ultrasonik atau sensor inframerah) untuk mendeteksi kepadatan kendaraan, sehingga durasi lampu hijau dapat disesuaikan secara dinamis, bukan menggunakan waktu tetap (fixed delay).
3. Perlu ditambahkan fitur lampu untuk penyeberangan pejalan kaki (pedestrian crossing) yang terintegrasi dengan siklus lampu lalu lintas kendaraan, guna meningkatkan keselamatan pejalan kaki.
4. Mengingat sistem sudah menggunakan ESP32 yang memiliki konektivitas Wi-Fi bawaan, fitur ini dapat dimanfaatkan lebih lanjut untuk memantau atau mengendalikan kondisi lampu lalu lintas dari jarak jauh secara real-time melalui aplikasi IoT.
5. Untuk pengembangan lebih lanjut, dapat ditambahkan tampilan digital (LCD atau seven-segment display) sebagai penghitung waktu mundur (countdown timer) pada setiap fase lampu, agar pengguna jalan dapat memperkirakan waktu tunggu.

DAFTAR PUSTAKA

 

Akbar, F. (2023, 7 April). Berkenalan dengan Wokwi. Kompasiana. https://www.kompasiana.com/fauzyakbar8789/64303fbeeb51ce4314096de2/berkenalan-dengan-wokwi

 

Elektronikindo. (2026, 3 Juni). Pengertian LED (Light Emitting Diode) dan cara kerjanya. Elektronikindo.com. https://elektronikindo.com/pengertian-led-light-emitting-diode-dan-cara-kerjanya/

 

Kho, D. (2014, 8 Desember). Pengertian LED (Light Emitting Diode) dan cara kerja LED. Teknik Elektronika. https://teknikelektronika.com/pengertian-led-light-emitting-diode-cara-kerja/

 

Sinau Programming. (2024, 23 Juni). Mengenal mikrokontroler ESP32. Sinau Programming. https://www.sinauprogramming.com/2024/06/mengenal-mikrokontroler-esp32.html

 

STEM Guru Indonesia. (2025, 11 Juli). Wokwi dan Arduino. STEM Guru Indonesia. https://stemguru.id/wokwi-dan-arduino\

 

Tecnoloblog. (t.t.). Apa itu ESP32?. Tecnoloblog. https://www.tecnoloblog.com/id/apa-itu-esp32/

 

Wokwi. (t.t.). Traffic light - Wokwi ESP32, STM32, Arduino simulator. Wokwi. https://wokwi.com/projects/372400643397639169