BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Component Tester Component tester

BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Component Tester
Component tester adalah instrument elektronika, atau alat penguji komponen yang
dirancang khusus dengan menggunakan microcontroller AT89S52 sebagai pusat
kendali dan uji dari alat tersebut. Berbeda dengan alat penguji komponen yang sering
kita jumpai dipasaran, component tester akan menguji setiap komponen berdasarkan
ciri khas dari karakteristik komponen yang akan diujikan dengan otomatis akan
menampilkan hasil yang diinginkan. Komponen – komponen tersebut antara lain : IC
741, IC Timer 555, Dioda, Capasitor dan Continuitas.
Component tester diciptakan hanya untuk mengetahui berfungsi atau tidaknya
komponen dengan menguji sifat umum dari komponen tersebut. Dalam hal ini tidak
membahas variasai pengujian yang kompleks seperti tegangan input atau tegangan
output dari sebuah komponen. Sebagian alat penguji komponen di lakukan secara
manual, sehingga membutuhkan banyak waktu untuk menguji satu komponen, dan
tampilan yang diperoleh hanya sebatas penunjukan arah jarum. Apabila komponen
tersebut berfungsi maka jarum akan bergerak dari angka 0 ke angka berapa besar
tegangan yang dimiliki komponen tersebut, dan apabila komponen tidak berfungsi
maka jarum tidak akan bergerak sama sekali. Dengan menggunakan microcontroller,
Component tester menampilkan hasil dari pengujian komponen berfungsi atau
Universitas Sumatera Utara
6
tidaknya pada layar LCD sehingga memberikan kemudahan untuk mengetahui kondisi
/ keadaan komponen yang diujikan.
2.2 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia
elektronika, khususnya dunia mikroelektronika. Penemuan silikon menyebabkan
bidang ini mampu memberikan sumbangan yang amat berharga bagi perkembangan
teknologi modern. Atmel sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan
memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para
desainer sistem elektronika masa kini.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya),
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar dan rutin - rutin antarmuka perangkat
keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler,
perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan
dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih
besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk
register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Universitas Sumatera Utara
7
Gambar 2.1 Blok diagram fungsional AT89S52
Universitas Sumatera Utara
8
2.2.1
Konstruksi AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 buah kapasitor, 1 resistor
dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 8k2 Ohm
dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini
AT89S52 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan
frekuensi maksimum 11,0592 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk
melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja
mikrokontroler.
Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.
Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. ROM (Read
Only Memory) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai
dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini
dinamakan sebagai memori program. RAM (Random Access Memory) isinya akan
sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat
program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai
memori data.
Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan program yang sudah
baku dan diproduksi secara massal, program diisikan ke dalam ROM pada saat IC
mikrokontroler dicetak di pabrik IC.
Untuk keperluan tertentu mikrokontroler
mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programable-Eraseable ROM yang
disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra
Violet Eraseable Programable ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan
setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Universitas Sumatera Utara
9
Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S52 adalah Flash
PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat
bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S52 Flash PEROM Programmer. Memori
data yang disediakan dalam chip AT89S52 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil
saja tapi untuk banyak keperluan, memori berkapasitas 128 byte sudah cukup. Sarana
Input/Output (I/O) yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S52
mempunyai 32 jalur Input/Output. Jalur Input/Output paralel dikenal sebagai Port 1
(P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
AT89S52 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver / Transmitter)
yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara serial. Jalur untuk komunikasi data
serial (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor
10 dan 11, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu,
clock penggerak untaian pencacah ini dapat berasal dari oscillator kristal atau clock
yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan
P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau
T0 dan T1 terpakai.
AT89S52 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya
adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini
berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak dapat dipakai sebagai jalur
input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.
Port 1 dan Port 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register
yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function
Register (SFR).
Universitas Sumatera Utara
10
Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S52 :
a. Kompatibel dengan produk MCS-51.
b. 8 Kbyte In-System Reprogammable Flash Memory.
c. Daya tahan 1000 kali baca/tulis.
d. Fully Static Operation : 0 Hz sampai 24 MHz.
e. Tiga level kunci memori program.
f. 128 x 8 bit RAM internal.
g. 32 jalur I/O.
h. Tiga 16 bit Timer/Counter.
i. Enam sumber interupt.
j. Jalur serial dengan UART.
2.2.2 Gambar IC Mikrokontroler AT89S52
Gambar 2.2 Konfigurasi pin mikrokontroler AT89S52
Universitas Sumatera Utara
11
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S52 :
VCC (Pin 40)
Suplai tegangan 5 Volt.
GND (Pin 20)
Ground.
Port 0 (Pin 39 – Pin 32)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data
ataupun penerima kode byte pada saat flash programming Pada fungsinya sebagai I/O
biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat
diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsinya
sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up.
Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat
verifikasi program.
Port 1 (Pin 1 – Pin 8)
Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat
Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke
komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh ISP
Programmer.
Port 2 (Pin 21 – pin 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat
mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan
mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull
up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini
dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.
Universitas Sumatera Utara
12
Port 3 (Pin 10 – pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga
mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Tabel 2.1 Konfigurasi port 3 mikrokontroler AT89S52
Nama Pin
Fungsi
P3.0 (Pin 10)
RXD (Port Input Serial)
P3.1 (Pin 11)
TXD (Port Output Serial)
P3.2 (Pin 12)
INT0 (Interrupt 0 Eksternal)
P3.3 (Pin 13)
INT1 (Interrupt 1 Eksternal)
P3.4 (Pin 14)
T0 (Input Eksternal Timer 0)
P3.5 (Pin 15)
T1 (Input Eksternal Timer 1)
P3.6 (Pin 16)
WR (Untuk menulis eksternal data memori)
P3.7 (Pin 17)
RD (Untuk membaca eksternal data memori)
RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
ALE/PROG (pin 30)
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari
alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program
(PROG) selama memprogram Flash.
PSEN (pin 29)
Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal.
EA (pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan
menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem di-reset. Jika
kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada
Universitas Sumatera Utara
13
memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12
Volt.
XTAL1 (pin 19)
Input untuk clock internal.
XTAL2 (pin 18)
Output dari osilator.
2.3 IC 741
Suatu penguat operasional atau operational amplifier sering disingkat sebagai OpAmp, biasa dikenal sebagai sebuah IC. IC yang sering dipakai sebagai penguat adalah
IC 741, dimana banyak transistor banyak digabungkan dalam satu kristal semi
konduktor. Dengan memakai teknologi IC banyak transistor dan komponen elektronik
lain bisa digabungkan menjadi satu komponen dengan berbagai sambungan dan sifat
tertentu yang cukup canggih. Rangkaian Op-Amp dalam IC modern merupakan
pendekatan yang baik untuk sifat Op-Amp ideal. Sifat Op-Amp ideal dapat dijelaskan
sebagai berikut :
Satu Op-Amp merupakan suatu penguat diferensial dengan penguatan yang tak
terhingga. Satu penguat diferensial adalah suatu penguat yang mempunyai dua
masukan dan voltase pada keluaran tergantung dari perbedaan potensial antara kedua
masukannya.
Universitas Sumatera Utara
14
2.4 IC 555
IC timer 555 memberi solusi praktis dan relatif murah untuk berbagai aplikasi
elektronik yang berkenaan dengan pewaktuan (timing). Terutama dua aplikasinya
yang paling populer adalah rangkaian pewaktu monostable dan osilator astable. Isi
utama komponen ini terdiri dari komparator dan flip-flop yang direalisasikan dengan
banyak transistor.
2.5.1 Rangkaian Monostable
IC ini didesain sedemikian rupa sehingga hanya memerlukan sedikit komponen luar
untuk bekerja. Diantaranya yang utama adalah resistor dan kapasitor luar (eksternal).
IC ini memang bekerja dengan memanfaatkan prinsip pengisian (charging) dan
pengosongan (discharging) dari kapasitor melalui resistor luar tersebut.
Untuk menjelaskan prinsip kerjanya, coba perhatikan diagram pada gambar
2.3. IC 555 dengan resistor dan kapasitor luar berikut ini. Rangkaian ini tidak lain
adalah sebuah rangkaian pewaktu (timer) monostable. Prinsipnya rangkaian ini akan
menghasilkan pulsa tunggal dengan lama waktu tertentu pada keluaran pin 3, jika pin
2 dari komponen ini dipicu. Perhatikan di dalam IC ini ada dua komparator yaitu
Comp A dan Comp B. Perhatikan juga di dalam IC ini ada 3 resistor internal R yang
besarnya sama. Dengan susunan seri yang demikian terhadap VCC dan GND,
rangkaian resistor internal ini merupakan pembagi tegangan. Susunan ini memberikan
tegangan referensi yang masing-masing besarnya 2/3 VCC pada input negatif
komparator A dan 1/3 VCC pada input positif komparator B.
Universitas Sumatera Utara
15
Gambar 2.3 Rangkaian pewaktu monostable
Pada keadaan tanpa input, keluaran pin 3 adalah 0 (ground atau normally low).
Transistor Q1 yang ada di dalam IC ini selalu ON dan mencegah kapasitor eksternal C
dari proses pengisisian (charging). Ketika ada sinyal trigger dari 1 ke 0 (VCC to
GND) yang diumpankan ke pin 2 dan lebih kecil dari 1/3 VCC, maka serta merta
komparator B men-set keluaran flip-flop. Ini pada gilirannya memicu transistor Q1
menjadi OFF. Jika transistor Q1 OFF akan membuka jalan bagi resistor eksternal R
untuk mulai mengisi kapasitor C (charging). Pada saat yang sama output dari pin 3
menjadi high (VCC), dan terus high sampai satu saat tertentu yang diinginkan. Sebut
saja lamanya adalah t detik, yaitu waktu yang diperlukan untuk mengisi kapasitor C
mencapai tegangan 2/3 VCC. Tegangan C ini disambungkan ke pin 6 yang tidak lain
merupakan input positif comp A. Maka jika tegangan 2/3 VCC ini tercapai,
komparator A akan men-reset flip-flop dan serta merta transistor internal Q1 menjadi
ON kembali. Pada saat yang sama keluaran pin 3 dari IC 555 tersebut kembali
menjadi 0 (GND).
Universitas Sumatera Utara
16
2.5.2 Rangkaian Astable
Sedikit berdeda dengan rangkaian monostable, rangkaian astable dibuat dengan
mengubah susunan resistor dan kapasitor luar pada IC 555 seperti gambar berikut.
Ada dua buah resistor Ra dan Rb serta satu kapasitor eksternal C yang diperlukan.
Prinsipnya rangkaian astable dibuat agar memicu dirinya sendiri berulangulang sehingga rangkaian ini dapat menghasilkan sinyal osilasi pada keluarannya.
Pada saat power supply rangkaian ini di hidupkan, kapasitor C mulai terisi melalui
resistor Ra dan Rb sampai mencapai tegangan 2/3 VCC. Pada saat tegangan ini
tercapai, dapat dimengerti komparator A dari IC 555 mulai bekerja mereset flip-flop
dan seterusnya membuat transistor Q1 ON. Ketika transisor ON, resistor Rb seolah
dihubung singkat ke ground sehingga kapasitor C membuang muatannya
(discharging) melalui resistor Rb. Pada saat ini keluaran pin 3 menjadi 0 (GND).
Ketika discharging, tegangan pada pin 2 terus turun sampai mencapai 1/3 VCC.
Ketika tegangan ini tercapai, bisa dipahami giliran komparator B yang bekerja dan
kembali memicu transistor Q1 menjadi OFF. Ini menyebabkan keluaran pin 3 kembali
menjadi high (VCC). Demikian seterusnya berulang-ulang sehingga terbentuk sinyal
osilasi pada keluaran pin3. Terlihat di sini sinyal pemicu (trigger) kedua komparator
tersebut bekerja bergantian pada tegangan antara 1/3 VCC dan 2/3 VCC. Inilah
batasan untuk mengetahui lebar pulsa dan periode osilasi yang dihasilkan.
Misal diasumsikan t1 adalah waktu proses pengisian kapasitor yang di isi
melalui resistor Ra dan Rb dari 1/3 VCC sampai 2/3 VCC. Diasumsikan juga t2
adalah waktu discharging kapasitor melalui resistor Rb dari tegangan 2/3 VCC
Universitas Sumatera Utara
17
menjadi 1/3 VCC. Dengan perhitungan eksponensial dengan batasan 1/3 VCC dan 2/3
VCC maka dapat diperoleh :
t1 = ln(2) (Ra+Rb)C = 0.693 (Ra+Rb)C
dan
t2 = ln(2) RbC = 0.693 RbC
Periode osilator adalah dapat diketahui dengan menghitung T = t1 + t2.
Persentasi duty cycle dari sinyal osilasi yang dihasilkan dihitung dari rumus t1/T. Jadi
jika diinginkan duty cycle osilator sebesar (mendekati) 50%, maka dapat digunakan
resistor Ra yang relatif jauh lebih kecil dari resistor Rb.
Gambar 2.4 Rangkaian osilator astable
Satu hal yang menarik dari komponen IC 555, baik timer aplikasi rangkaian
monostable maupun frekuensi osilasi dari rangkaian astable tidak tergantung dari
berapa nilai tegangan kerja VCC yang diberikan. Tegangan kerja IC 555 bisa
bervariasi antara 5 sampai 15 Vdc. Tingkat keakuratan waktu (timing) yang dihasilkan
tergantung dari nilai dan toleransi dari resistor dan kapasitor eksternal yang
digunakan.
Universitas Sumatera Utara
18
Untuk rangkaian yang tergolong time critical, biasanya digunakan kapasitor
dan resistor yang presisi dengan toleransi yang kecil. Pada banyak nota aplikasi,
biasanya juga ditambahkan kapasitor 10 nF pada pin 5 ke ground untuk menjamin
kestabilan tegangan referensi 2/3 VCC.
2.6 Dioda
Dioda merupakan alat dengan dua terminal dan terbentuk dari dua jenis
semikonduktor (silicon jenis n dan jenis p) yang tersambung. Alat ini mampu dialiri
oleh arus secara relektif mudah dalam satu arah, tetapi amat sukar dalam arah
kebalikannya.
Dalam skema rangkaian, dioda dilambangkan seperti gambar di bawah ini.
Dari lambang terlihat bahwa arah arus mempengaruhi sifat dari dioda. Satu sisi dari
dioda disebut anoda, sedangkan yang lain disebut katoda. Komponen dioda sering
berbentuk silinder kecil dan biasanya di beri lingkaran pada katoda untuk
menunjukkan posisi garis dalam lambang. Jika bentuk dioda lain dan lingkaran itu
tidak ada, posisi dari anoda dan katoda dapat diketahui dari bentuk komponen dan
informasi di buku data.
Katoda
Anoda
Gambar 2.5 Lambang dioda dalam skema rangkaian
Universitas Sumatera Utara
19
Dari penjelasan di atas, dapat dikatakan bahwa dioda melewatkan arus untuk
mengalir ke satu arah saja. Ketika anoda mendapatkan voltase yang lebih positif dari
pada katoda, maka arus dapat mengalir dengan bebas. Dalam situasi ini dikatakan
dioda dalam keadaan bias maju. Jika voltase dibalikkan, berarti katoda positif
terhadap anoda, arus tidak dapat mengalir kecuali suatu arus yang sangat kecil. Dalam
situasi ini dikatakan dioda dalam keadaan bias balik atau bias mundur. Arus yang
mengalir ketika dioda dalam keadaan bias balik disebut arus balik atau arus bocor dari
dioda dan arus yang mengalir sangat kecil sehingga dalam kebanyakan rangkaian
dapat diabaikan. Agar arus dapat mengalir ke arah maju, voltase harus sebesar 0,7 volt
pada dioda silicon dan 0,3 volt pada dioda germanium dan voltase yang lebih besar
lagi untuk LED.
2.6.1 Karakteristik operasi diode
Beberapa karakteristik operasi dioda di antaranya :
1. Tegangan maksimum terbalik yang berulang, VRRM. Jika dioda dihungkan
sedemikian rupa sehingga menyekat aliran arus, yaitu jika dioda dibiaskan secara
terbalik, maka hanya ada sedikit kebocoran arus yang dapat mengalir (beberapa
nanoAmper untuk silicon dan sampai sekitar 50uA untuk germanium). Dalam hal
ini tegangan yang terbalik akan menyebabkan dioda tertekan secara elektris. Bila
tekanan itu terlampau besar, dioda akan berhenti bekerja, dilewatkan dan
dilenyapkan. Tegangan terbalik paling besar yang dapat diterima oleh dioda
adalah VRRM.
Universitas Sumatera Utara
20
2. Arus tetap maksimum yang dapat dialirkan ke dioda dalam arah biasa, Imaks. Besar
daya yang digunakan oleh dioda dalam hal ini adalah Vmaks Imaks. untuk dioda
silikon, Vmaks = 0,7 V dan untuk germanium Vmaks = 0,3 V, sehingga Vmaks Imaks
menunjukkan besar daya maksimum yang dapat disalurkan oleh dioda. Daya ini
dapat diperbesar dengan pendinginan buatan, seperti alat penyerap panas,
hembusan udara, dan air pendingin lewat pipa di sekitar dioda. Banyak dioda
silikon yang bekerja dengan baik pada temperatur sambungan atas 200o C, yaitu
diluar temperatur dalam yang mendekati 150o C.
Beberapa dioda, khususnya yang dipakai dalam suplay daya yang
dihaluskan, hanya dibutuhkan untuk melewatkan arus selama jangka waktu yang
singkat dalam tiap siklus. Arus ini biasanya beberapa kali lebih tinggi dari pada
arus muatan tetap. Oleh karena itu, diperlukan karakteristik operasi yang besar
untuk dioda.
2.7 Capasitor
Kapasitor banyak digunakan dalam sirkit elektronik dan mengerjakan berbagai fungsi.
Pada dasarnya kapasitor merupakan alat penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari
dua permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi dipisahkan oleh suatu penyekat.
Bila electron berpindah dari satu plat ke plat yang lain, akan terdapat muatan di antara
ke dua plat tersebut pada medium penyekat tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan
positif pada plat yang kahilangan electron dan muatan negatif pada plat yang
memperoleh elektron.
Universitas Sumatera Utara
21
Kapasitor dapat dibentuk di manapun asalkan kondisi di atas dapat terpenuhi.
Dengan kata lain kapasitor dapat dibuat berdasarkan cara ini dan kapasitor yang tidak
diharapkan juga dapat ditemukan di tempat-tempat tertentu, seperti pada dua jalur
kabel terpisah yang bekerja sama atau pada pertemuan alat semikonduktor.
2.7.1 Karakteristik operasi tegangan
Karakteristik operasi tegangan merupakan salah satu hal yang terpenting dalam
kapasitor karena memberitahukan besar tegangan maksimum yang dapat diberikan di
antara plat kapasitor tanpa memutuskan hubungan dielektris lewat penyekat.
Karakteristik kapasitor juga searah, dengan kata lain sebuah kapasitor 200 V dapat
dialiri tegangan DC sebesar 200 V.
2.7.2 Pengisian dan pengosongan kapasitor
Kapasitor dapat diisi oleh suplay DC lewat register yang memadai, seperti yang
terlihat pada gambar dibawah ini. ketika saklar ditutup, tegangan VS akan
menyebabkan arus mengalir kedalam salah satu sisi kapasitor dan keluar dari sisi yang
lain. Arus ini tidak tetap karena adanya penyekat dielektris, sehingga arus menurun
ketika muatan pada kapasitor meninggi, sampai vC = VS ketika I = 0.
S
+
-
C
VS
R
Gambar 2.6 Sirkuit pengisian kapasitor
Universitas Sumatera Utara
22
Pengosongan kapasitor mirip dengan pengisian kapasitor, yaitu dengan
dihilangkannya supply, sirkit kapasitor-resistor menjadi terhubung singkat, seperti
yang terlihat pada gambar dibawah ini. ketika saklar ditutup, arus mengalir dari salah
satu sisi kapasitor yang mengandung muatan dan kembali ke sisi yang lain. Ketika vC
turun sampai nol, arus juga menghilang.
S
+
-
C
R
Gambar 2.7 Pengosongan kapasitor
2.8 Modul LCD (Liquid Crystal Display) M1632
M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris
dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel
terakhir adalah kursor). HD44780 ini sudah tersedia dalam Modul M1632 yang
dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya.
HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler yang dirancang khusus untuk
mengendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning
pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler
/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur proses scanning
pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirimkan data-data
yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang
mengatur proses tampilan pada LCD saja.
Universitas Sumatera Utara
23
2.8.1 Kaki – kaki Modul M1632
Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronik dengan mikrokontroler, perlu
diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.
a. Kaki 1 (GND)
Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan
untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran
hitachi, kaki ini adalah VCC)
b. Kaki 2 (VCC)
Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD
(khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)
c. Kaki 3 (VEE/VLCD)
Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras
mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.
d. Kaki 4 (RS)
Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke
register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah,
logika dari kaki ini adalah 0.
e. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode
pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode
penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul
LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.
Universitas Sumatera Utara
24
f. Kaki 6 (E)
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini
diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.
g. Kaki 7-14 (D0-D7)
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data
sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan
data.
h. Kaki 15 (Anoda)
Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt
(hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
i. Kaki 16 (Katoda)
Tegangna negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk M1632
yang memiliki backlight).
2.8.2 Akses ke Register
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, HD44780 yang menjadi pengendali modul
M1632 mempunyai dua buah register, yaitu register data dan register perintah. Berikut
ini akan dijelaskan bagaimana proses terjadinya penulisan maupun pembacaan data
dari kedua register ini.
a. Penulisan Data ke Register Perintah
Penulisan data ke register perintah digunakan untuk memberikan perintahperintah pada Modul M1632 sesuai dengan data-data yang dikirimkan ke
register tersebut. Gambar 2.8 menunjukkan proses penulisan data ke register
Universitas Sumatera Utara
25
perintah menggunakan mode 4 bit interface. Kondisi RS berlogika 0
menunjukkan akses data ke register perintah. R/W berlogika 0 menunjukkan
proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit 7 sampai bit 4)
terlebih dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock,
kemudian nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawalai pulsa
logika 1 pada E Clock lagi.
Gambar 2.8 Timing penulisan data ke register perintah mode 4 bit
Interface
Built In Routine
Kirim_Perintah EQU 433H
............................
Lcall
Kirim_Perintah
b. Pembacaan Data dari Register Perintah
Proses pembacaan data dari register perintah ini digunakan untuk membaca
status sibuk M1632 dan addres counter saja. RS diatur pada logika 0 untuk
akses ke register perintah dan R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan
proses pembacaan data. Empat bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa
logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan
diawali pulsa logika 1 pada E clock.
Universitas Sumatera Utara
26
Gambar 2.9 Timing diagram pembacaan register perintah mode 4 bit
interface
c. Penulisan Data ke Register Data
Penulisan data ke register data digunakan dalam proses penulisan data karakter
yang akan ditampilkan ke LCD (DDRAM) atau proses penulisan data pola
karakter ke CGRAM.
Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang menunjukkan
akses ke register data. Kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan
proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dikirim
dengan diawali dngan pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian diikuti
4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang jugan diawali pulsa logika 1 pada
sinyal E Clock.
Universitas Sumatera Utara
27
Gambar 2.10 Timing diagram penulisan data ke register data mode 4 bit
interface
d. Pembacaan Data ke Register Data
Pembacaan data dari rd dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil
pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang
menunjukkan adanya akses ke rd . Kondisi R/W diatur pada logika tinggi yang
menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble (bit 7 hingga
bit 4) dibaca dengan diawali adanya pulsa logika 1 pada E Clock dan
dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga
diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.
Gambar 2.11 Timing diagram pembacaan data dari register data mode 4
bit interface
Universitas Sumatera Utara
28
2.8.3 Struktur Memori LCD
Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memori yang digunakan untuk
menyimpan atau memproses data-data yang akan ditampilkan pada layar LCD. Setiap
jenis memori mempunyai fingsi-fungsi tersendiri.
a. DDRAM
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.
Contohnya, karakter “A” atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil
pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut
ditulis di alamat 40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom
pertama dari LCD.
b. CGRAM
CGRAM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan
bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori
akan hilang saat power supply tidak aktif sehingga pola karaktr akan hilang.
c. CGROM
CGROM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan pola
tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna
tidak dapat mengubah lagi. Oleh karena ROM bersifat permanen, pola karakter
tersebut tidak akan hilang walaupun power suplly tidak aktif.
Universitas Sumatera Utara