BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN

 BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2
Tinjauan Pustaka
2.1
Adapun pembuatan modem akustik untuk komunikasi bawah air memang sudah
banyak
dikembangkan di universitas-universitas di Indonesia dan Dunia. Studi di ITS
Surabaya telah diperkenalkan penggunaan protokol komunikasi bawah laut di
Seminar Nasional Teori dan Aplikasi Teknologi (Sukirman, Agoes, Arifianto, 2010)
[3]. Studi tersebut fokus pada teknik transmisi multicarrier OFDM (Orthogonal
Frequency Division Multiplex). Namun, penelitian tersebut akan memakan waktu
melebihi
tenggang waktu pendek yang diberikan jika dilakukan untuk tugas akhir
kali ini. Studi di universitas luar negeri juga pernah dilakukan di Cornell University
USA dalam studinya digunakan tiga buah kanal untuk mentrasmisikan data dengan
kecepatan 625bps untuk setiap kanalnya (Greg, Arseney,2010) [2].
Berbeda dengan beberapa penelitian sebelumnya, pada tugas akhir kali dibuat
sebuah modulator dan demodulator mengunakan sebuah single carrier untuk
mengtransmisikan data berkecepatan 4800 bps (bitrate standard). Band audio yang
dipilih yaitu 15-20KHz. Dengan modulasi ASK akan didapat upper band dan lower
band. Jika menggunakan carrier 15KHz, maka lower band akan menabrak band
audio musik. Sedangkan jika menggunakan carrier dengan frekuensi 20KHz, band
yang dapat digunakan adalah lower band-nya. Karena upper band-nya akan teredam
pada sistem penguat mengingat rata-rata frekuensi cutoff penguat yang digunakan
berada pada 20KHz.
Frekuensi pembawa 20KHz memang memiliki lower band yang bagus.
Namun, mengingat rata-rata frekuensi cutoff penguat yang digunakan berada pada
20KHz. Maka dipilih frekuensi pembawa 19KHz agar tidak terlalu berada di ujung
frekuensi cutoff sistem penguat. Dengan menggunakan frekuensi pembawa tunggal
19KHz, maka data dengan kecepatan 4800bps dapat dibawa. Sehingga lebar band
frekuensi yang digunakan adalah 14.2KHz sampai 19KHz.
Band sinyal 14.2-19KHz masih menyinggung band audio musik. Namun,
karena tempat penelitian dan pengukuran yang digunakan jauh dari keramaian
(labolatorium), maka interferensi pada band audio musikpun dapat diminimalisir.
Sehingga band frekuensi ini masih dapat digunakan untuk penelitian.
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
4
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2 Landasan Teori
2.2.1
Komunikasi Serial
Ada beberapa jenis/mode pada komunikasi serial. Namun, komunikasi serial yang
paling sederhana adalah dengan mengirimkan data 8-bit dengan clock data tersebut.
Ada dua metode pengiriman data yaitu secara sinkron dan asinkron. Metode sinkron
membutuhkan
lebih dari satu line data. Satu line digunakan sebagai pengirim data
sedangkan line lainnya digunakan sebagai pengirim clock. Sedangkan metode
asinkron hanya membutuhkan satu line saja. Pengiriman clock digabung dengan data
yang akan dikirim. Clock pada data asinkron dikirim melalui frame yaitu pada start
bit dan stop bit. Sehingga keseluruhan bit yang dikirim untuk mengirimkan satu byte
data adalah 10bit.
Metode komunikasi serial asinkron memang hanya membutuhkan satu jalur
dalam pengiriman datanya. Namun, sebagai gantinya 2-bit framing yang harus
digunakan akan menambah lebar pulsa untuk satu byte-nya. Sehingga total untuk
mengirimkan satu byte adalah 10bit yaitu satu start bit, 8-bit data dan satu stop bit.
Dengan demikian jika kita mengirimkan data dengan kecepatan 4800bps data yang
dikirim adalah 480Byte per second bukan 600Byte per second.
Gambar 1 Contoh Bentuk Frame Data Serial
Seperti pada Gambar 1 untuk memulai data kita tampilkan start bit sebagai
acuan. Kemudian diikuti 8-bit data di belakangnya dan diakhiri dengan stop bit.
Dengan melihat pada awal start bit kita bisa menentukan lebar frame data di
belakangnya.
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
5
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.2
DAC
DAC
(Digital to Analog Converter) merupakan perangkat yang mengkonversikan
data digital ke bentuk sinyal level (analog) secara rail to rail atau step to step.
Gambar 2 Fungsi Pin IC AD7302
DAC tipe AD7302 mengubah data digital paralel 8-bit ke dalam level sinyal dengan
referensi internal 2.5 Volt. Data digital 8-bit memungkinkan variasi level sinyal
sebanyak 256.
Untuk mempermudah akses, maka DAC diset pada mode otomatis yaitu
dengan cara memberi logic 0 pada pin LDAC atau memberikan ground pada pin 13.
Adapun setingan pada DAC adalah seperti di bawah ini dengan referensi pada
Gambar 2.

Pin 1-8 merupakan input data digital paralel 8-bit yang terhubung ke output
mikrokontroler.

Pin 11 logic 0 untuk menggunakan DAC kanal A.

Pin 19 digunakan sebagai output analog DAC.

Pin 16 tidak terhubung karena sudah digunakan referensi internal 2.5 V.

Pin 14 berlogik 1 agar tidak clear.

Pin 13 berlogik 0 untuk mengaktifkan automatic mode.

Pin 12 berlogik 0 agar DAC selalu siap menerima input.

Pin 10 merupakan perintah write agar nilai DAC mengikuti perubahan nilai
sampling.

Pin 9 berlogik 0 agar chip DAC selalu aktif (selalu terpilih).
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
6
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
2.2.3
Band Suara
Untuk
mengtransmisikan data di dalam air, dibutuhkan sinyal dengan band frekuensi
suara. Sinyal yang bisa ditransmisikan di dalam air yaitu 10Hz sampai 1MHz
(Wikipedia, 2012) [4]. Sinyal dengan frekuensi di bawah 10 Hz hanya dapat
ditransmisikan
di perairan yang benar-benar tenang seperti laut dalam. Sedangkan
dengan frekuensi di atas 1MHz akan terserap dengan cepat oleh air. Selain
sinyal
frekuensi penyerapan gelombang juga diakibatkan oleh kadar garam dan pH air.
Semakin tinggi kadar garam dan pH perairan, maka penyerapan terhadap
gelombangnya juga meningkat.
Kemampuan sebuah speaker yang biasa digunakan pada amplifier berkisar
antara
20-20000Hz. Untuk itu band frekuensi umum yang digunakan untuk
komunikasi bawah air menggunakan band suara. Walaupun demikian pada beberapa
penguat suara memiliki frekuensi cutoff pada frekuensi 20KHz. Dengan demikian
pemilihan frekuensi pembawa lebih baik jika lebih kecil dari 20KHz agar penguatan
yang didapat maksimal.
2.2.4
Fitur ATMEGA164A
ATMEGA16 memiliki sejumlah fitur yang dapat membantu dalam pengolahan
modulasi dan demodulasi data secara digital. Diantaranya adalah fungsi USART
(Universal Serials Asynchronous Receiver and Transmitter) yang sudah ter-buildin
dan siap digunakan. Dengan keberadaan USART selain mempermudah pembuatan
program komunikasi serial mikrokontroler dengan sumber juga dapat mengurangi
cycle per instruction yang dibutuhkan. Sehingga program yang dibuat dapat berjalan
dengan cepat. Adapun letak dari USART itu sendiri berada di portd seperti pada
Gambar 3. Sehingga jika kita menggunakan USART, portd tidak bisa digunakan
sebagai I/O data yang lain karena telah teralih fungsikan sebagai port komunikasi
serial.
Selain USART yang ter-buildin, mikrokontroler ATMEGA juga memiliki fitur
ADC (Analog to Digital Converter) yang ter-buildin. ADC ini bisa digunakan
sebagai penerima modulasi analog untuk kemudian diproses secara digital. Adapun
letak ADC tergabung dengan porta. Dengan demikian ketika kita menggunakan
ADC, maka porta tidak bisa digunakan lagi sebagai port I/O data yang lain.
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
7
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Gambar 3 Arsitektur ATMEGA164 Series
Pemrosesan sinyal secara digital pada mikrokontroler membutuhkan proses
data yang cepat. Oleh karena itu dengan menggunakan ATMEGA164A dan clock
20MHz dapat membantu menangani proses panjang filter. Selain itu, 32 register
yang dimiliki sangat membantu jika digunakan sebagai variabel agar pemrosesan
lebih cepat. Hal ini dikarenakan proses pada register lebih cepat dari pada proses
pada SRAM.
2.2.5 OP-AMP (Operational Amplifier)
Opamp merupakan rangkaian penguat yang dikemas menjadi IC (Integrated Circuit).
Secara umum perangkat IC OP-Amp terdiri dari lima kaki utama yaitu pin tegangan
positif, pin tegangan negatif, pin inverter, pin non-inverter dan pin output. Lebih
jelasnya terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Simbol Sebuah OP-AMP
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
8
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Untuk membuat sebuah penguat dengan opamp, maka kita membutuhkan
paling
tidak dua buah resistor sebagai komponen pasifnya. Ada dua jenis penguat
dengan menggunakan opamp yaitu penguat inverting dan non-inverting. Penguat
inverting inputnya dimasukan ke pin inverting. Sedangkan penguat non-inverting
inputnya
dimasukan ke pin non-inverting.
Gambar 5 Konfigurasi Penguat Opamp Inverting
Gambar 6 Konfigurasi Penguat Opamp Non-Inverting
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
9
BABII TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI
Adapun untuk menghitung penguatan tegangan opamp inverting yang merujuk
pada
Gambar 5 dapat kita tulis sebagai berikut.
(1)
∆A = Hasil penguatan Tegangan (hasilnya negatif kerena menunjukan fasa outputnya
terbalik)
R1 = Nilai resistor 1
R2 = Nilai resistor 2
Sedangkan untuk menghitung penguatan tegangan opamp non-inverting yang
merujuk
pada Gambar 6 dapat kita tulis sebagai berikut.
(2)
∆A = Hasil penguatan Tegangan
R1 = Nilai resistor 1
R2 = Nilai resistor 2
Bantolo Adi Yuwono T.S, NIM: 08334005
Laporan Tugas Akhir Tahun 2012
10