bab ii tinjauan pustaka - potensi utama repository

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Gambaran Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor di mana di dalamnya
terdapat CPU, ROM, RAM, input/output, Clock Osilator dan peralatan internal
lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik
oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga
kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang
membuatnya.(Sumber : Ardi Winoto ; 2010 : 3)
ATMEL
AVR
MCS
AT89Cxx
AT89Sxx
ATtiny
ATMega
AT86RFxx
AT90Sxx
x
Gambar II.1. Diagram Blok Contoh Perkembangan Mikrokontroller
ATMEL
(Sumber: Afrie Setiawan; 2011: 1)
8
9
Gambar II.2 Blok diagram mikrokontroler ATMEGA8535
(Sumber: Afrie Setiawan; 2011: 6)
II.2.
Pengenalan CodeVision AVR
CodeVision AVR adalah sebuah compiler c yang telah dilengkapi dengan
fasilitas integrated development environment (IDE) dan didesain agar dapat meng
hasilkan kode program secara otomatis untuk mikrokontrolel Atmel AVR.
10
Program ini dapat berjalan dengan menggunakan system oprasi Windows 2000,
XP, Vista dan Windows 7.
integrated development environment (IDE) telah dilengkapi dengan
fasilitas pemrograman chip melalui metode In-System programming sehingga
dapat secara otomatis mentransfer file program ke dalam chip mikrokontroler AVR
setelah sukses dikomplasi.
Software In-System
programming
dihubungkan dengan developmen board
didisain untuk bekerja ketika
STK500, STK600, AVRISP, AVRISP
mkII, AVR Dragon, AVRProg (AVR910 aplication note), Atmel JTAGICE mkII,
Kanda System STK200, STK300, dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-SIP,
futurlec HRAVR and MicroTronic ATCPU, mega2000.
CodeVisionAVR dapat menghasilkan kode program secara otomatis
melalui fasilitas CodeVisionAVR Automatic Program Generator. Dengan adanya
fasilitas ini maka penulisan program dapat dilakukan dengan cepat dan lebih
efisien. Seluruh kode dapat diimplementasikan dengan fungsi sebagai berikut:
1. Indentifikasi sumber reset.
2. Mengatur memori akses eksternal.
3. Inisialisasi port input/output.
4. Inisialisasi interupsi eksternal.
5. Inisialisasi timer/counter dan watchdog timer.
6. Inisialisasi USART dan interupsi buffer untuk komunikasi serial.
7. Inisialisasi komparator analog dan ADC.
8. Inisialisasi interface SPI dan two wire interface (TWI).
11
9. Inisialisasi interface CAN.
10. Inisialisasi 1 wire bus dan sensor suhu.
11. Inisialisasi modul LCD.
(Sumber: Syahban Rangkuki; 2011: 126-128)
Gambar II.3. Tampilan CodeVisionAVR
(Sumber: Syahban Rangkuki; 2011: 129)
II.3.
Fungsi Aktuator
Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerakdari perintah
yang diberikan oleh input. Aktuator biasanya merupakan peranti elelektromekanik
yang menghasilkan daya gerakan. (Sumber: Widodo Budiharto; 2010: 45)
II.3.1. Motor DC Magnet Permanen
Motor arus searah DC adalah suatu mesin yang berfungsi untik mengubah
tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energi mekanik. Konstruksi dasar
motor DC terdiri dari 2 bagian utama, yaitu rotor dan stator . Rotor adalah bagian
yang berputar atau armature, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir.
12
Stator adalah bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari
koilnya.(Sumber: Widodo Budiharto; 2010: 46)
II.4. Sensor Suhu LM35
Sensor LM35 merupakan sensor temperatur yang berbentuk rangkaian
terintegrasi dan mempunyai output berupa tegangan yang berubah linier dan
proporsional terhahadap temperatur (skala celcius) yaitu
10
mV/0C. LM35 tidak
memerlukan kalibrasi eksternal untuk menghasilkan akurasi ± ¼ 0C pada suhu
ruangan. Batasan suhu yang akan diukur 2 – 40 0C.
Suhu=2C
Suhu=40C
Vout = 10 mV/Cx2C=20mV=0,02V
Vout = 10 mV/Cx40C=400mV=0,4V
(Heri Andrianto ; 2008 : 133)
Gambar II.5 Sensor Suhu LM35
(Sumber: Heri Andrianto ; 2008 : 134)
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 :
1. Memliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu 10 mVolt/0C, sehingga dapat kalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 0C pada suhu 250C.
3. Memliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -550C sampai +1500C.
13
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari
0,10C pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya ± ¼ 0C.
Kelebihan dan Kelemahan IC Temperatur sensor Tipe LM35:
1.
2.
Kelebihan :
a.
Rentang suhu yang jauh, antara 55 sampai +150 0C.
b.
Low self-heating, sebesar 0,008 0C.
c.
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V.
d.
Rangkaian tidak rumit.
e.
Tidak memerlukan pengondisian sinyal.
Kekurangan :
a.
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.
b.
Aliran arus (drain) kurang dari 60 µA.
c.
Pemanasan diri (self heating) rendah 0,08 0C.
(Sumber: Afrie Setiawan ; 2010 : 28)
II.4.
LCD 2X16
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampilan LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
14
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun
yang berwarna. Teknologi LCD membeerikan lebih keuntungan dibandingkan
degan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relatif kecil, lebih ringan,
tampilan yang lebih bagus, dan (menurut penulis) ketika berlama-lama di depan
monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata
dibandingkan dengan LCD.
LCD dimanfaatkan silicon atau galiaum dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemedar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom adalah sebuaj LED terdapat sebuah
bidang latar(backplane), yang merupakan llempengan kaca bagian belakang
dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan. Dalam keadaan
normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu
pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan
antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca
bagian depan. (Sumber: Afrie Setiawan ; 2010 : 24-25)
15
Gambar II.6. Bentuk LCD 2x16
(Sumber: Heri Andrianto; 2008 : 69)
Adapun keterangan dari pin-pin tersebut adalah :
Tabel II.1. Tabel pin-pin LCD
PIN
1
2
3
Nama Pin
VSS
VCC
VEE
4
RS
5
R/W
6
E
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
BPL
GND
Fungsi
Ground voltage
+5V
Contrast Voltage
Register Select
0 = write mode
1 = read mode
Read / Write, to choose write or read mode
0 = write mode
1 = read mode
Enable
0 = start to lacht data to LCD character
1 = disable
Data bit ke-0 (LSB)
Data bit ke-1
Data bit ke-2
Data bit ke-3
Data bit ke-4
Data bit ke-5
Data bit ke-6
Data bit ke-7
Back Plane Light
Ground voltage
(Sumber: Heri Andrianto; 2008: 71)
16
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (bebarapa mikro
ampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan
catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan
dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar
cahaya yang remang-remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa
LED) harus dipasang di belakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2
baris tampilan pada display. Keuntungan dari KCD ini adalah :
1.
Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2.
Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data
dan 3 bit kontrol.
3.
Ukuran modul yang propesional.
4.
Daya yang digunakan relatif sangat kecil.
(Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 25)
II.5. Relay
Relay merupakan komponen output yang paling sering digunakan pada
beberapa peralatan elektronika dan di berbagai bidang lainnya. Relay berfungsi
untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dengan
memberikan tegangan dan arus tertentu pada kolinya. Ada 2 macam relay
berdasarkan tegangan untuk menggerakan koilnya, yaitu AC dan DC.
17
Pada perangkat yang dibuat digunakan relay DC dengan tegangan koil
12VDC, arus yang diperlukan sekitar 20 sampai dengan 30 mA. Ada berbagai
macam jenis relay berdasarkan pole-nya. Pada perancangan kali ini dipakai Single
Pole Double Throw (SPDT) dan Double Pole Double Throw (DPDT) yang
berfungsi untuk menghubungkan untuk menghubungkan dan memutuskan arus
unutk menggerakkan peralatan di luar rangkaian.
Pada dasarnya relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik
sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut
digunakan untuk menggerakan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam
sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi
kemagnetan dan menarik logam tersebut, saat arus listrik diputus maka logam
akan kembali pada posisi semula.
Gambar II.7. Bentuk fisik relay
(Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 21)
18
II.6.
Bahasa C
Software atau perangkat lunak merupakan salah satu komponen utama
dalam sistem mikrokontroler. Kerja mikrokontroler bergantung dari software yang
telah ditanam di dalam memorinya. Software mikrokontroler berupa rangkaian
instruksi yang diprogram sesuai keinginan programmer. Bahasa assembler
merupakan bahasa yang langsung dimiliki oleh mikrokontroler. Bahasa C
termasuk dalam bahasa tingkat tinggi yang instruksinya mudah untuk dipahami.
Saat ini telah banyak mikrokontroler yang mempunyai Complier Bahasa C.
Complier inilah yang menerjemahkan bahasa C menjadi object Code untuk didownload ke ROM mikrokontroler. Beberapa keuntungan penggunaan bahasa C
dibandingkan assembler :
a.
Lebih cepat dalam implementasi software karena operasi yang panjang
dengan bahasa assembler bisa ditulis lebih pendek dan lebih mudah dengan
bahasa C.
b.
Intruksi bahasa C tidak sebanyak assembler dan mudah diingat.
c.
Kita tidak disibukkan dengan pengalokasikan variabel ke register-register
mikrokontroler.
d.
Program yang sama bisa digunakan oleh banyak tipe mikrokontroler karena
banyak vendor yang membuat complier C.
e.
Alur program lebih mudah dipahami dan dimodifikasi bahkan oleh program
lain.
f.
Banyak orang yang menggembangkan software dengan bahasa C sehingga
banyak referensi program bila dibutuhkan.
19
g.
Bahasa C bisa dikombinasikan dengan bahasa assembler bila dibutuhkan.
(Sumber: Bagus Hari Sasongko; 2012 : 21)
II.7.
Pembuatan Kabel Downloader
Keunggulan yang di miliki oleh mikrokontroler AVR dibandingkan oleh
mikrokontroler MCS pada cara memasukan program (upload program) dari
computer ke chip mikrokontroler terletak pada kemudahannya. Mikrokontroler
MCS membutuhkan perangkat tambahan berupa Downloader yang terdiri dari IC
tambahan utuk proses koneksi antara mikrokontroler dengan komputer, sedangkan
mikrokontroler AVR dapat langsung di program dari port paraler komputer
menuju pin mikrokontroler AVR. (Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 10)
II.8. Simbol-Simbol Flowchart
Simbol-simbol flowchart yang biasanya dipakai adalah simbol-simbol
flowchart standar yang dikeluarkan oleh ANSI dan ISO. Simbol-simbol ini dapat
dilihat pada Standar berikut ini atau terdapat pada tabel II.2.
Tabel II.2. Simbol-Simbol Flowchart
Simbol
Arti
Keterangan
Input/Output
Merepresentasikan Input data
atau Output data yang diproses
atau Informasi.
Proses
Mempresentasikan operasi
20
Penghubung
Keluar ke atau masuk dari
bagian lain flowchart khususnya
halaman yang sama
Anak Panah
Merepresentasikan alur kerja
Penjelasan
Digunakan
tambahan
Keputusan
Keputusan dalam program
Predefined
Process
Rincian operasi
tempat lain
Preparation
Pemberian harga awal
TerminalPoints
Awal / akhir flowchart
Dokumen
untuk
komentar
berada
di
I/O dalam format yang dicetak
Magnetic Tape
I/O yang menggunakan pita
magnetic
Magnetic Disk
I/O yang menggunakan disk
magnetic
Magnetic Drum
I/O yang menggunakan drum
magnetic
21
Manual Input
Display
Manual
Operation
(Sumber : Jogiyanto ; 2006 : 796-803)
Input yang dimasukkan secara
manual dari keyboard
Output yang
ditampilkan
Operasi Manual
pada
terminal