BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroller ATMEGA 8535

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroller ATMEGA 8535
Mikrokontroller merupakan sebuah single chip yang didalamnya telah
dilengkapi dengan CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Acces
Memory), ROM (Read Only Memory), input dan output, timer/counter, serial com
port secara spesifik digunakan untuk aplikasi-aplikasi control dan buka aplikasi
serbaguna. Mikrokontroller umumnya bekerja pada frekuensi 4MHz – 40MHz.
Perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol tertentu seperti pada
sebuah penggerak motor. ROM (Read Only Memory) yang isinya tidak berubah
meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, sesuai dengan
susunan MCS-51. Memori penyimpanan program dinamakan sebagai memory
program. RAM (Random Acces Memory) isinya akan begitu sirna jika IC
kehilangan catu dayadan dipakai untuk menyimpan data pada saat program
bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori
data.
ATMEGA 8535 memiliki dua jenis memori, yaitu program memory dan
data memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM memory untuk
penyimpan data. ATMEGA 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable
Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program
memory dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application
Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot
Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama
kali diaktifkan.
Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi
yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum
menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat
4
Universitas Sumatera Utara
diprogram dari 128 kata sampai 1024 kata tergantung setting pada konfigurasi bit
di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada
Application Flash Section juga sudah aman.
Gambar 2.1. Program Memory
Gambar dibawah ini menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA
8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakanuntuk
Register File dan I/O memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan
untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working
register, I/O register terdiridari 64 register.
Gambar 2.2. Data Memory
5
Universitas Sumatera Utara
ATMEGA 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk
menyimpan data. Lokasinya terpisah dengan system address register, data register
dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM
dimulai dari $000 sampai $1FF.
2.1.1 Sistem Minimum Mikrokontroller
Sistem minimum mikrokontroller merupakan suatu rangkaian yang
dirancang dengan menggunakan komponen-komponen seminimum mungkin
untuk mendukung kerja mikrokontroller sesuai yang kita inginkan. Berbeda
dengan sistem minimum mikroprosesor, sistem minimum mikrokontroller ini
memiliki pendukung input/output yang programable dan RAM yang On-Chip.
Sistem minimum ini dapat dibuat sangat fleksibel tergantung aplikasi yang akan
dibuat.
2.1.2 Blok-Blok Sistem Minimum Mikrokontroller
Blok-blok yang terdapat pada sistem minimum mikrokontroller adalah
sebagai berikut:
a.Mikrokontroller
Merupakan salah satu bentuk aplikasi teknologi semikonduktor dengan
kandungan transistor lebih banyak namun dengan harga yang jauh lebih murah
bila dibandingkan dengan mikroprosesor. System mikrokontroler hanya dapat
menangani satu program aplikasi mengingat memorinya yang sangat terbatas.
Bisa dikatakan, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah computer
karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa peripheral yang langsung bisa
dimanfaatkan, misalnya port parallel, port serial, komparator, konversi analog ke
digital (ADC) dan sebagainya hanya menggunakan system minimum yang tidak
rumit dan tidak kompleks.
6
Universitas Sumatera Utara
b. Catu Daya
Blok ini berfungsi untuk memberikan tegangan catuan kesisminimum
sebesar 5 Volt. Blok catu daya terdiri dari regulator 7805, kapasitor, resistor, dan
indikator LED.
c. Input/Output
Blok ini berfungsi sebagai input dan output. Blok ini terdiri dari blok input
(push button dan keypad) dan pada blok output (LED dan LCD).
d. Osilator
Blok ini berfungsi untuk membangkitkan sinyal clock. Blok oscillator
terdiri dari kapasitor keramik dan kristal.
e. Serial
Blok ini digunakan untuk mengirimkan data secara serial. Blok serial
terdiri dari IC MAX 232 dan port serial (DB 9). MAX232 merupakan komponen
untuk mengubah tegangan level TTL menjadi lebih tinggi ke level RS232
sebelum data tersebut ditransmisikan secara serial. Tujuan dari MAX232 adalah
agar data yang dikirimkan tersebut tidak habis di tengah jalan.
2.2 Fitur ATMEGA 8535
Kapabilitas detail dari ATMEGA 8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal
16MHz.
7
Universitas Sumatera Utara
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dengan
EEPROM (Elektrically
Erasable Programable Read Only Memory)
sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 chanel.
4. Portal komunikasai serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5
Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep menghemat menggunakan daya listrik.
2.3 Konfigurasi ATMEGA 8535
Konfigurasi pin ATMEGA 8535 bisa dilihat pada gambar dibawah ini.
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin
ATMEGA 8535 sebagai berikut :
1. VCC merupan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.
5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilat.
6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupsi eksternal, komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan masukan tegangan untuk ADC,
8
Universitas Sumatera Utara
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Gambar 2.3. Pin ATMEGA 8535
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki :
1. PORT A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per-bit). Output buffer Port A dapat memberi
arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register Port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum port A
digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai ouput. Selain itu, kedelapan pin
port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
2. PORT B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per-bit). Output buffer port B dapat memberi
arus 20mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum port B
digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. pin-pin port B juga
9
Universitas Sumatera Utara
memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang terlihat pada tabel
berikut.
Tabel 2.3 Konfigurasi pin Port B ATMEGA 8535
PORT PIN
FUNGSI KHUSUS
PB0
T0 = timer/counter 0 external counter input
PB1
T1 = timer/counter 0 external counter input
PB2
AINO = analog comparator positive input
PB3
AINI = analog comparator negative input
PB4
SS = SPI slave selec input
PB5
MOSI = SPI bus master output/slave input
PB6
MISO = SPI bus serial input/slave output
PB7
SCK = SPI bus serial clock
3. PORT C
Merupakan 8-bit directional Port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per-bit). Output buffer Port C Dapat
memberikan arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum
port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C
yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, DUA
pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai ocilator untuk
timer/counter2.
4. PORT D
Merupakan 8-bit directional Port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per-bit). Output buffer Port D Dapat
memberikan arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum
port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D
10
Universitas Sumatera Utara
yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, DUA
pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus.
Tabel 2.4. Konfigurasi Pin Port D ATMEGA 8535
PORT PIN
FUNGSI KHUSUS
PD0
RDX (UART input line)
PD1
TDX (UART output line)
PD2
INT0 (external interrup 0 input)
PD3
INT1 (external interrup 1 input)
PD4
OC1B (Timer/Counter1 output compareB
macth output
PD5
OC1A (Timer/Counter1 output compareA
macth ouput
PD6
ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD7
OC2
(Timer/Counter2
output
compare
macth output
5. RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi
masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset.
6. XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscilator amplifier dan input ke
internal clock operating circuit.
7. XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscilator amplifier.
8. AVCC
AVCC adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus
secara eksternal terhubung ke VCC melalui lowpass filter.
11
Universitas Sumatera Utara
9. AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Counverter. Untuk
operasional ADC, suatu level tegangan antara AGND dan AVCC harus diberikan
ke kaki ini.
10 AGND
AGND adalah kaki untuk analog groud. Hubungkan kaki ini ke GND,
kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
2.4 Seven segment
Peraga / penampil 7 segmen adalah komponen elektronika yang berfungsi
untuk mengkodekan data dari bahasa mesin kedalam bentuk tampilan data
desimal. Peraga / penampil 7 segmen pada dasarnya adalah konfigarasi LED yang
disusun sedemikian rupa sehingga nyala dari LED tersebut dapat membentuk
karakter angka desimal. Struktur tampilan dari peraga / penampil 7
segmen
tersebut dilabelkan dari a sampai g yang dapat menampilkan 10 karakter bilangan
decimal pertama dari 0 sampai 9. Konstruksi dari penampil 7 segmen ditunjukan
pada gambar2.4. Gambar Konstruksi peraga / penampil 7 Segmen merupakan
susunan dari beberapa LED yang disusun sedemikian rupa sehingga menghasilkan
konstruksi seperti diatas.
Untuk menggunakan peraga / penampil 7 segmen katoda bersama
(common cathoda) maka pin A – G penampil 7 segment harus diberikan input
berupa tegangan DC positif kemudian terminal common pada penampil 7 segmen
dihubungkan ke ground. Kemudian untuk mengoperasikan penampil 7 segmen
anoda bersama (common anoda) maka terminal input A – G pada penampil 7
segmen harus dihubungkan ke ground kemudian terminal common dihubungkan
kesumber tegangan DC positif. Resistor pembatas arus untuk LED pada penampil
7 segmen sebaiknya dipasang seri pada setiap pin atau jalur input A – G pada
peraga / penampil 7 segmen tersebut. Pemasangan resistor sepert iini bertujuan
12
Universitas Sumatera Utara
untuk mendapatkan arus bias LED yang stabil pada setiap perubahan karakter
tampilan pada penampil 7 segment.
Gambar 2.4 konfigusari 7 segment
2.5 Program Codvision AVR
Untuk megaktifkan micro sistem akusisi data, penerima sinyal control dan
sistem transmisi data maka terlebih dahulu mikrokontroller tersebut diberi
program dengan cara mendownload program yang terlebih dahulu kita buat
dengan bahasa C pada Code Vision AVR.
Gambar 2.5 Code Vision AVR
13
Universitas Sumatera Utara
Software Code Vision AVR merupakan C Compiler untuk mikrokontroller
AVR. Pada Code Vision telah disediakan editor yang berfungsi untuk membuat
program dalam bahasa C, setelah melakukan proses kompilasi kita dapat
mengisikan program yang telah dibuat kedalam memori mikrokontroller
menggunakan programmer yang telah disediakan oleh Code Vision AVR.
Programmer yang didukung oleh Code Vision Programmer Cable dapat
diintegrasik dengan Code Vision AVR, terlebih dahulu harus dilakukan
konfigurasi sebagai berikut :
- Jalankan software Code Vision AVR.
- Pilih menu setting. Programmer.
- Pilih tipe programmer.
- Lalu klik tombol OK.
Catatan: Proses ini hanya dapat dilakukan pada saat ada project yang telah dibuat
atau dibuka.
Tekan Shift+F9, download ke target board dengan cara klik pada tombol program.
2.6 SENSOR LM 35
Sensor suhu (temperature) pada tugas akhir ini menggunakan LM35,
dimana output dari LM35 ini dapat memberikan output 8-bit datayang
menyatakan kondisi perubahan dari suhu lingkungan. Setiap terjadi perubahan
suhu maka akan terjadi perubahan data output yang dihasilkan, dimana perubahan
tersebut berupa perbedaan tegangan yang dihasilkan. LM 35 memiliki kelebihankelebihan sebagai berikut. Dikalibrasi langsung dalam celcius memiliki faktor
skala linear + 10.0 mV/°C, memiliki ketepatan 0,5°C pada suhu +25°C seperti
terlihat pada gambar 2.6 jangkauan maksimal suhu antara -55° sampai +150°C,
cocok untuk aplikasi jarak jauh, harga yang cukup murah, bekerja pada tegangan
catu 4 sampai 30 Volt memiliki arus drain kurang dari 60 uA pemanasan sendiri
yang lambat (low self – heating), 0,08°C diudara diam ketidak linearan hanya
14
Universitas Sumatera Utara
sekitar ± 1,4°C; dan memiliki impedansi keluaran yang kecil, 0,1 W untuk beban
1 mA.
Gambar 2.6 Sensor LM 35 Grafik Hubungan Akurasi Terhadap Suhu Untuk
Sensor LM35
15
Universitas Sumatera Utara