BAB II LANDASAN TEORI

BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Gambaran Umum Elektrostimulator
Elektrostimulator berasal dari bahasa inggris yang terdiri dari kata “electro”
yang artinya listrik, “stimulan” yang artinya rangsangan, dan “tor” yang artinya
alat. Jadi elektrostimulator adalah alat yang memanfaatkan arus listrik untuk
memberikan rangsangan. Pada peralatan kedokteran elektrostimulator adalah
suatu alat yang memberikan arus listrik pada saraf atau otot yang mengalami
kerusakan atau kelainan fungsi agar dapat menjadi normal kembali.
Gambar 2.1 Electro Stimulator
6
7
Energy yang digunakan pada alat ini adalah dengan memakai arus listrik
berfrekuensi rendah. Parameter untuk frekuensi yang dipakai adalah 1 – 20 Hz
untuk terapi saraf otot dengan kondisi akut. Frekuensi 80 – 120 Hz biasanya
untukkondisi kronik. Sedangkan pada frekuensi 50 Hz digunakan untuk terapi
kejang pada otot normal. Bentuk pulsa yang digunakan, pengaturan ini didasarkan
pada jangka waktu terapi, jika pemakaian alat ini ditujukan untuk pemakaian
dalam jangka waktu singkat dan bersifat merangsang saraf otot maka dipakai arus
faradik.
Gambar 2.2 Bentuk pulsa faradik
Adapun tujuan dari terapy menggunakan alat elektrostimulator adalah
sebagai berikut:
1. Membantu penyembuhan penderita nyeri syaraf.
8
2. Membantu penyembuhan kejang-kejang otot.
3. Memelihara fungsi otot.
4. Memperbaiki fungsi jaringan, syaraf atau otot yang mengalami disfungsi
(penurunan fungsi).
Alat ini hanya berfungsi untuk terapi saraf pada otot, sedangkan kelainan
atau gerakan saraf otot yang tidak disadari tidak bisa disembuhkan dengan alat ini
karena gangguan dari saraf pusat di otak.
Selain frekuensi yang digunakan, diperhatiakan juga pemilihan bentuk dan
mode pulsa keluaran serta waktu yang diperlukan dalam proses terapi. Waktu
untuk continus paling lama ±5 menit, sedangkan mode interrupted waktunya
adalah 20-25 menit.
2.2
Sistem Saraf
Sistem saraf tersusun oleh berjuta-juta sel saraf (neuron) yang mempunyai
bentuk bervariasi. Fungsi sel saraf adalah mengirimkan pesan (impuls) yang
berupa rangsang atau tanggapan. Sistern ini meliputi sistem saraf pusat dan sistem
saraf tepi. Dalam kegiatannya, saraf mempunyai hubungan kerja seperti mata
rantai (berurutan) antara reseptor dan efektor. Reseptor adalah satu atau
sekelompok sel saraf dan sel lainnya yang berfungsi mengenali rangsangan
tertentu yang berasal dari luar atau dari dalam tubuh. Efektor adalah sel atau organ
yang menghasilkan tanggapan terhadap rangsangan, contohnya otot dan kelenjar.
2.2.1
Struktur Sel Saraf
Setiap neuron terdiri dari satu badan sel yang di dalamnya terdapat
sitoplasma dan inti sel. Dari badan sel keluar dua macam serabut saraf, yaitu
9
dendrit dan akson (neurit). Dendrit berfungsi mengirimkan impuls ke badan sel
saraf, sedangkan akson berfungsi mengirimkan impuls dari badan sel ke jaringan
lain.
Gambar 2.3 Struktur Sel Saraf
2.2.2
Impuls pada sel saraf
Sel saraf yang sedang tidak aktif mempunyai potensial listrik yang disebut
potensial istirahat. Jika ada rangsang, misalnya sentuhan, potensial istirahat
berubah menjadi potensial aksi. Potensial aksi merambat dalam bentuk arus listrik
yang disebut impuls yang merambat dari sel saraf ke sel saraf berikutnya sampai
ke pusat saraf atau sebaliknya. Jadi, impuls adalah arus listrik yang timbul akibat
adanya rangsang.
10
Pada dasarnya bentuk-bentuk rangsangan ada tiga macam yaitu :
1.
Rangsangan mekanik
Rangsangan mekanik dapat berupa pijatan, tusukan, pukulan dan
sebagainya.
2.
Rangsangan kimia
Rangsangan kimia dapat berupa obat-obatan atau bahan kimia lainnya.
3.
Rangsangan listrik
Rangsangan listrik dapat berupa arus listrik searah maupun bolak-balik.
Semua rangsangan tersebut dapat menimbulkan impuls yang dihantarkan
melalui serabut saraf
2.2.3
Penghantaran impuls saraf melalui membran plasma
Di dalam neuron, sebenarnya terdapat membran plasma yang sifatnya
semipermeabel. Membran plasma tersebut berfungsi melindungi cairan sitoplasma
yang berada di dalamnya. Hanya ion-ion tertentu akan dapat bertranspor aktif
melewati membran plasma menuju membran plasma neuron lain.
Apabila tidak terdapat rangsangan atau neuron dalam keadaan istirahat,
sitoplasma di dalam membran plasma bermuatan listrik negatif, sedangkan cairan
di luar membran bermuatan positif. Keadaan yang demikian dinamakan polarisasi
atau potensial istirahat. Perbedaan muatan ini terjadi karena adanya mekanisme
transpor aktif yakni pompa natrium-kalium. Konsentrasi ion natrium (Na+) di luar
membrane plasma dari suatu akson neuron lebih tinggi dibandingkan konsentrasi
di dalamnya. Sebaliknya, konsentrasi ion kalium (K+) di dalamnya lebih besar
11
daripada di luar. Akibatnya, mekanisme transpor aktif terjadi pada membran
plasma.
Gambar 2.4 Mekanisme transpor aktif membran plasma
Kemudian, apabila neuron dirangsang dengan kuat, permeabilitas membran
plasma terhadap ion Na+ berubah meningkat. Peningkatan permeabilitas membran
ini menjadikan ion Na+ berdifusi ke dalam membran, sehingga muatan sitoplasma
berubah menjadi positif. Fase seperti ini dinamakan depolarisasi atau potensial
aksi.
Gambar 2.5 Keadaan sel saat diberikan rangsangan
Sementara itu, ion K+ akan segera berdifusi keluar melewati membrane Fase
ini dinamakan repolarisasi.
Perbedaan muatan pada bagian yang mengalami polarisasi dan depolarisasi
akan menimbulkan arus listrik. Perbedaan kadar ion tersebut akan menimbulkan
selisih potensial antara bagian luar dan dalam sel yang besarnya sekitar -70mV.
Apabila potensial diukur dengan galvanometer akam mencapai -90 m Volt.
2.3
Pengaruh Kejut Listrik terhadap Organ Tubuh
12
Apabila ada arus listrik yang melewati kulit kemudian masuk ke dalam
jaringan tubuh akan terlihat jelas perubahan-perubahan/pengaruh terhadap organ
tubuh. Pada arus 1 mA penderita hanya merasakan geli, ini merupakan nilai
ambang persepsi bagi pria dewasa (50%), untuk wanita kurang lebih 1/3 dari
1mA. Apabila arus listrik sampai 8 mA akan terjadi sensasi kejut, di mana
kontraksi otot masih baik dan nyeri-nyeri belum terjadi.
Arus listrik diperbesar sekitar 8 - 15 mA dikenal dengan kejut tersiksa,
penderita saat ini sukar/tidak dapat menarik tangan kembali dan terjadi kontraksi
otot otak sadar yang menetap. Pada penderita dengan arus 18 - 22 mA akan terjadi
pernapasan tertahan apabila arus berlangsung terus. Arus antara 20 - 50 mA otototot mengalami kontraksi sangat kuat, pernapasan tampaknya sangat sulit. Pada
peningkatan arus mendekati 100 mA bagian arus yang melewati janting cukup
untuk menyebabkan fibrasi ventrikel (nilai ambang fibrilasi rata-rata berkisar 70400 mA) dan akan mengalami kematian apabila tidak dilakukan koreksi.
Apabila arus listrik cukup tinggi 1-6 Ampere akan terjadi kontraksi miocard
yang menetap dan terjadi paralyse pernapasan/kelumpuhan pernapasan dan bila
arus listrik diberhentikan secara tiba-tiba akan terjadi defibrilasi ventrikel. Arus
listrik 10 Ampere dengan short duration/waktu sekejap akan menyebabkan
kebakaran pada kulit, otak dan jaringan saraf akan kehilangan fungsi
eksistansi/eksitasi/kejutan apabila ada arus yang melewatinya.
2.3.1 Nilai-nilai tahanan tubuh
Gambar 2.7 memperlihatkan nilai tahanan dan arus yang melewati tubuh.
Nilai tahanan antara kepala hingga kaki adalah berkisar antara 400 Ω - 600 Ω,
13
antara telinga kanan dan telinga kiri sebesar 100 Ω. Untuk kulit kering nilai
tahanannya berkisar antara 100 Ω hingga 600 Ω, sedangkan untuk kulit basah nilai
tahanannya sebesar 1k Ω.
Gambar 2.6 Nilai tahanan - tahanan pada tubuh
2.4
Elektroda
Untuk mengukur potensial aksi secara baik digunakanlah elektroda.
Kegunaan dari elektroda ialah untuk memindahkan transmisi ion menuju penyalur
elektron. Bahan yang dipakai sebagai elektroda adalah perak serta tembaga.
Apabila sebuah elektroda tembaga serta elektroda perak dicelupkan ke dalam
sebuah larutan misalkan larutan elektrolit seimbang cairan badan/tubuh maka akan
terjadi perbedaan potensial antara potensial kontak kedua logam tersebut disebut
potensial offset elektroda.
14
Tabel 2.1 Hubungan logam dan potensial kontak
Perbedaan potensial sebesar 0,46 V dapat di jumpai bila kedua tangan
penderita disambung melalui elektroda tembaga dan elektroda perak pada jalan
masuk instrument yang dipakai untuk pengukuran.
Untuk mendapatkan potensial offset elektroda sekecil mungkin, elektroda
tidak di sambung pada amplifier tegangan searah melainkan dilapisi pasta atau
jelly dan dalam pemilihan bahan elektroda sangat penting terutama bahan
elektroda dapat disterilkan (oleh karena pemakaian terus menerus terhadap
berbagai penderita) dan tidak mengandung racun. Untuk pilihan utama adalah
perak (Ag) dan ditutpi lapisan perak tipis perak Chlorida (Ag Cl).
Elektroda yang sering dipakai pada alat stimulator menggunakan bentuk
floating, dimana elektroda ini merupakan elektroda type baru. Prinsip dari
elektroda ini dibuat untuk mencegah kontak langsung antara logam dengan kulit.
Dalam pemakaian elektroda ini masih menggunakan elektrolit pasta atau jelly.
15
Gambar 2.7 Elektroda bentuk floating
Peletakkan elektroda pada pasien harus sesuai dengan penyakit yang diderita
pasien diantaranya :
a. Pundak.
Pundak pegal - pegal dikarenakan tersumbatnya aliran darah pada otot
bahu yang meggerakkan pundak. Tekanan saraf karena akumulasi zat-zat
yang menyebabkan kelelahan atau kurangnya peredaran darah pada
jaringan otot. Perhatikan peletakan elektroda pada gambar berikut :
Gambar 2.8 Elektroda pada pundak
b. Sendi
Getaran frekuensi tinggi digunakan untuk menghilangkan nyeri. Letakkan
kedua elektroda pada area yang terasa nyeri, seperti pada gambar berikut :
16
Gambar 2.9 Elektroda pada persendian
c. Lengan
Lengan lelah diperkirakan adanya peredaran darah yang terhambat pada
area tersebut. Letakkan elektroda pada bagian atas dan bawah lengan,
seperti gambar berikut :
Gambar 2.10 Elektroda pada lengan
d. Telapak kaki
Kesemutan diperkirakan karena kurangnya sirkulasi darah pada tungkai
kaki pada saat saraf di luar keseimbangan. Letakkan elektroda pada betis
dan satu lagi pada telapak kaki, seperti gambar berikut :
Gambar 2.11 Elektroda pada telapak kaki
17
e. Betis
Lelah dan bengkak pada betis diperkirakan adanya peredaran darah yang
terhambat pada area tersebut. Hubungkan elektroda pada bagian atas dan
bawah betis, seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.12 Elektroda pada betis
f. Pinggang (punggung bawah)
Nyeri punggung disebabkan banyak hal. Jenis-jenis nyeri punggung yang
dapat diobati dengan terapi frekuensi rendah adalah pegal-pegal pada
pinggang (punggung bawah), nyeri otot, dan neuralgia (nyeri saraf).
Letakkan elektroda secara simetris pada area yang terasa nyeri dengan
tulang belakang sebagai pusatnya.
Gambar 2.13 Elektroda pada punggung bawah
18
2.5 Transformator
Transformator (trafo) pada umumnya banyak di pergunakan untuk sistem
tenaga listrik maupun untuk rangkaian elektronik.
Dalam sistem tenaga listrik, trafo di pergunakan untuk memindahkan
energi dari satu rangkaian listrik ke rangkaian listrik berikutnya tanpa menguubah
frekwensi. Biasanya dapat menaikkan atau menurunkan tegangan maupun arus,
sehingga memungkinkan transmisi ekstra tinggi, pemakaian pada sistem tenaga
dapat di bagi:
a. Trafo penaik tegangan (step up) atau di sebut trafo daya, untuk menaikkan
tegangan pembangkitan manjadi tegangan transmisi.
b. Trafo penurun tegangan (stepdown), dapat di sebut trafo distribusi, untuk
menurunkan tegangan transmisi menajdi tegangan distribusi.
c. Trafo instrumen, untuk pengukuran yang terdiri dari trafo tegangan dan
trafo arus, dipakai menurunkan tegangan dan arus agar dapat masuk ke
meter – meter pengukuran.
Dalam rangkaian elektronik, trafo di pergunakan sebagai gandengan
impedansi antara sumber dan beban, memisahkan satu rangkaian dari rangkaian
yang lain dapat menghambat arus searah sambil melakukan arus bolak – balik,
dayanya cukup kecil.
19
Gambar 2.14 Bentuk Fisik Transformator
2.5.1 Konstruksi Transformator
Umumnya konstruksi trafo daya secara singkat terdiri dari:
a. Inti yang dari lembaran – lembaran plat besi lunak atau baja silicon yang
diklem jadi satu.
b. Belitan dibuat dari tembaga yang cara membelitkan pada inti dapat
konsentris atau spiral.
c. System pendingin pada trafo – trafo dengan daya yang cukup besar.
d. Bushing untuk menghubungkan rangkaian dalam trafo dengan rangkaian
luar.
20
Gambar 2.15 Skematik Transformator
2.5.2 Prinsip Kerja Transformator
Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika
Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan
arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah.
Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti
besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan
timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual
inductance).
Gambar 2.16 Teknik pengukuran kumparan
21
Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber
tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah
polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus
listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya
Gambar 2.17 Kondisi transformator
Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan
jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:
................................................................................. (2.1)
Keterangan :
Vp= tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh
kumparan sekunder adalah:
1.
Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2.
Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3.
Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,
Vs ~
sehingga dapat dituliskan Vs =
22
Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan
skunder transformator ada dua jenis yaitu:
1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah
lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns
> Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan
bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah
lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np
> Ns).
2.6
Bipolar Junction Transistor (BJT)
Bipolar junction transistor atau yang biasa dikenal dengan transistor saja,
merupakan komponen semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai
sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi
sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
Gambar 2.18 Bentuk-bentuk fisik transistor
Transistor tersusun atas tiga material semikonduktor terdoping yang
dipisahkan oleh dua sambungan pn. Ketiga material semikonduktor tersebut
dikenal dalam sebagai emitter, base dan kolektor. Daerah base merupakan
23
semikonduktor dengan sedikit doping dan sangat tipis bila dibandingkan dengan
emitter (doping paling banyak) maupun kolektor (semikonduktor berdoping
sedang). Karena strukturnya fisiknya yang seperti itu, terdapat dua jenis BJT. Tipe
pertama terdiri dari dua daerah n yang dipisahkan oleh daerah p (npn), dan tipe
lainnya terdiri dari dua daerah p yang dipisahkan oleh daerah n (pnp). Sambungan
pn yang menghubungkan daerah base dan emitter dikenal sebagai sambungan
base-emiter
(base-emitter
junction),
sedangkan
sambungan
pn
yang
menghubungkan daerah base dan kolektor dikenal sebagai sambungan basekolektor (base-collector junction).
Gambar 2.19 Simbol transistor tipe NPN dan PNP
2.6.1 Karakteristik Transistor
Untuk dapat membuat transistor bekerja, maka transitor harus mendapat
tegangan bias pada basisnya. Tegangan bias tersebut besarnya sekitar 0,7 Volt
untuk transistor dari bahan silikon dan 0,3 volt untuk transistor dari bahan
germanium. Karakteristik transistor dapat dibutikan dengan membuat rangkaian
seperti di bawah ini.
24
Gambar 2.20 Transistor dengan Prategangan Common Emitter
Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa syarat karakteristik transistor
adalah dioda emiter harus diberi prategangan maju, dioda kolektor harus
diberiprategangan mundur dan tegangan pada dioda kolektor harus lebih kecil dari
tegangan Breakdown-nya
Setelah itu didapatkanlah kurva karakteristik yang menggambarkan
hubungan antara IC dan VCE dengan IB sebagai parameter serta empat buah daerah
operasi yaitu daerah jenuh (saturasi), daerah aktif, daerah potong (cut-off) dan
daerah breakdown.
Gambar 2.21 Kurva karakteristik kolektor transistor
25
Daerah Aktif adalah daerah kerja transistor yang normal, dimana arus IC
konstan terhadap berapapun nilai VCE. Dari kurva ini diperlihatkan bahwa arus IC
hanya tergantung dari besar arus IB. Daerah kerja ini biasa juga disebut daerah
linear (linear region).
Jika hukum Kirchhoff mengenai tegangan dan arus diterapkan pada loop
kolektor (rangkaian CE), maka dapat diperoleh hubungan :
VCE = VCC - ICRC...................................................... (2.2)
Dapat dihitung dissipasi daya transistor adalah :
PD = VCE.IC .............................................................. (2.3)
Rumus ini mengatakan jumlah dissipasi daya transistor adalah tegangan
kolektor-emitor dikali jumlah arus yang melewatinya. Dissipasi daya ini berupa
panas yang menyebabkan naiknya temperatur transistor. Umumnya untuk
transistor power sangat perlu untuk mengetahui spesifikasi PDmax. Spesifikasi ini
menunjukkan temperatur kerja maksimum yang diperbolehkan agar transistor
masih bekerja normal. Sebab jika transistor bekerja melebihi kapasitas daya
PDmax, maka transistor dapat rusak atau terbakar.
Daerah jenuh (saturasi) terjadi bila sambungan emiter dan sambungan basis
berprategangan maju dimana VCE = 0 (nol) volt sampai kira-kira 0.7 (nol koma
tujuh) volt (transistor silikon), yaitu akibat dari efek dioda kolektor-base yang
mana tegangan VCE belum mencukupi untuk dapat menyebabkan aliran elektron.
Daerah potong (cut-off) terjadi pada saat IB dan IC = 0 (nol). Jika kemudian
tegangan VCC dinaikkan perlahan-lahan, sampai tegangan VCE tertentu tiba-tiba
arus IC mulai konstan. Pada saat perubahan ini, daerah kerja transistor berada pada
daerah cut-off yaitu dari keadaan saturasi (OFF) lalu menjadi aktif (ON).
26
Perubahan ini dipakai pada system digital yang hanya mengenal angka biner 1 dan
0 yang tidak lain dapat direpresentasikan oleh status transistor OFF dan ON.
Daerah breakdown merupakan daerah yang dapat mengakibatkan transistor
rusak. Dari kurva kolektor dapat terlihat jika dioda kolektor diberi prategangan
mundur yang melebihi tegangan breakdownnya, sehingga arus Ic melebihi
spesifikasi yang dibolehkan.
2.6.2 Transistor sebagai Saklar
a.
Transistor dalam kondisi terbuka
Pada transistor cut off tidak ada arus bocor yang mengalir melalui beban Rc,
sehingga besarnya tegangan antara kolektor dan emitter (VCE) adalah :
VCC – (IC x RC) – VCE = 0
VCE = VCC – (IC x RC) ............................................... (2.4)
Karena IC sangat kecil (IC ≈ 0) maka tegangan VCE (cut-off) menjadi:
VCE (cut-off) = VCC
Sedangkan tegangan jatuh pada RC sangat kecil sehingga dapat diabaikan
Gambar 2.22 Transistor dalam kondisi terbuka
27
b.
Transistor dalam kondisi tertutup
Bila transistor mendapat tegangan positif pada basisnya, maka transistor
akan menjadi saturasi. Ketika transistor berada pada daerah saturasi, maka
transistor akan berlaku sebagai saklar tertutup dari kolektor dan emitter.
Akibatnya basis mendapat pembiasan (Ib = Ib sat) dan arus mengalir dari kolektor
(IC) ke emitter (IE) melalui tahanan beban (RC) sehingga tegangan antara
kolektor dan emitter menjadi nol (VCE = 0) maka tegangan jatuh pada beban RC
adalah :
Vcc = Ic x Rc ............................................................ (2.5)
Arus yang mengalir pada kolektor (Ic) pada saat transistor saturasi adalah
Ic =
..................................................................... (2.6)
Besar arus basisnya adalah
Ib =
............................................................ (2.7)
Kemudian besarnya arus emitter (IE) ditunjukkan dengan persamaan:
IE = IC + IB .................................................... (2.8)
Gambar 2.23 Transistor dalam kondisi tertutup
28
2.7
LCD (Liquid Cristal Display)
LCD yang digunakan oleh penulis adalah sebuah display dot matrix dengan
karakter 2x16 karakter, yang difungsikan untuk menampilkan tulisan berupa
angka atau huruf sesuai dengan yang diinginkan (sesuai dengan program yang
digunakan untuk mengontrolnya). LCD sebagaimana output yang dapat
menampilkan tulisan sehingga lebih mudah dimengerti, dibanding jika
menggunakan LED saja.
Tampilan LCD terdiri dari dua bagian, yakni bagian panel LCD yang terdiri
dari banyak “titik”. LCD dan sebuah mikrokontroller yang menempel dipanel dan
berfungsi mengatur „titik-titik‟ LCD tadi menjadi huruf atau angka yang terbaca.
Huruf atau angka yang akan ditampilkan dikirim ke LCD dalam bentuk
kode ASCII, kode ASCII ini diterima dan diolah oleh mikrokontroller di dalam
LCD menjadi „titik-titik‟ LCD yang terbaca sebagai huruf atau angka. Dengan
demikian tugas mikrokontroller pemakai tampilan LCD hanyalah mengirimkan
kode-kode ASCII untuk ditampilkan.
Gambar 2.24 Bentuk fisik LCD
29
2.7.1 Fungsi Pin LCD
Pada LCD 2x16 mempunyai pin dengan fungsi yang berbeda-beda yang
ditunjukan pada tabel 2.2 dibawah ini.
Tabel 2.2 Fungsi masing-masing pin LCD 2x16
Pin
Nama PIN
Keterangan / Fungsi
1
Vss/GND
Tegangan 0 (nol) volt atau Ground
2
Vcc
3
VEE/Vcontrast
4
RS
Tegangan Vcc
Tegangan pengatur kontras pada LCD
Register select, untuk menentukan jenis data
yang masuk.
Logika low (0) : instruksi
Logika high (1) : data
5
R/W
Read/write,
signal
yang
digunakan
untuk
memilih mode membaca atau menulis
Logika low (0) : menulis
Logika high (1) : baca
6
E
Enable, untuk mulai pengiriman data atau
instruksi
7 - 14
DB0 - DB7
Data Bus line, untuk mengirimkan data karakter
dengan lebar data 8 bit
15 - 16
VLCD
Untuk mengatur kecerahan tampilan (kontras)
pada background LCD
30
Cara menjalankan LCD :
1. Inisialisasi LCD
2. Menentukan jumlah huruf pada baris dan kolom.
3. Tulis huruf, angka atau pun variable, tentukan lokasi pada LCD.
2.7.2 Fungsi Instruksi dari LCD
Beberapa fungsi instruksi dari LCD, yaitu :
1.
Display Clear
Display Clear membersihkan semua tampilan dan mengembalikan cursor
pada posisi semula (address 0). Ruang kode 20 (heksadesimal) ditulis ke semua
alamat dari DD RAM, dan alamat 0 dari DD RAM diset ke AC (Address
Counter). Jika diubah, display akan kembali ke posisi semula. Setelah perintah
eksekusi pada Display Clear,mode entry akan ditambahkan.
Tabel 2.3 Display Clear
3.
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
Cursor Home
Cursor Home mengembalikan cursor ke posisi semula (address 0). DD
RAM alamat 0 diset ke AC dan cursor kembali ke posisi semula. Isi DD RAM
jangan dirubah. Jika cursor sedang ON, maka akan kembali ke sebelah kiri.
Tabel 2.4 Cursor Home
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
*
Ket : * = invalid bit
31
4.
Entry Mode Set
Entry Mode Set, diset untuk menunjukkan perpindahan cursor dan
perubahan display.
Tabel 2.5 Entry Mode Set
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
0
0
1
I/D
S
Pin
Kondisi
Keterangan
I/D
I/D = 1
alamat akan ditambah satu dan cursor
berpindah ke kanan.
I/D = 0
alamat akan dikurangi satu dan cursor
berpindah ke kiri.
S
5.
S = 1 dan I/D = 1
display berpindah ke kiri.
S = 1 dan I/D = 0
display berpindah ke kanan.
S=0
display tak berpindah.
Display ON / OFF Control
Display ON/OFF Control mengembalikan total display dan cursor ON
danOFF, dan membuat posisi cursor mulai berkedip.
Tabel 2.6 Display ON/OFF Control
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
0
1
D
C
B
Pin
Kondisi
Keterangan
D
D=1
display ON
D=0
display OFF
C=1
cursor ditampilkan
C=0
cursor tidak ditampilkan
C
32
B
6.
B=1
karakter pada posisi cursor berkedip
B=0
karakter pada posisi cursor tidak berkedip.
Cursor / Display Shift
Cursor Disply Shift memindah cursor dan mengubah display tanpa merubah
isi dari DD RAM.
Tabel 2.7 Cursor/Display Shift
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
0
1
S/C
R/L
*
*
Ket: * = invalid bit
7.
S/C
R/L
Operasi
0
0
Posisi cursor dipindah ke kiri
0
1
Posisi cursor dipindah ke kanan
1
0
Semua display dipindah ke kiri dengan cursor
1
1
Semua display dipindah ke kanan dengan cursor
Function Set
Function Set digunakan untuk mengeset pemisahan data length.
Tabel 2.8 Function Set
RS
R/W
DB7
DB6
DB5
DB4
DB3
DB2
DB1
DB0
0
0
0
0
1
D/L
1
*
*
*
Ket: * = invalid bit
Pin
Kondisi
Keterangan
DL
DL = 1
data length diset untuk 8 bit (DB7 sampai DB0).
DL = 0
data length diset untuk 4 bit (DB7 sampai DB4)
33
2.8 Mikrokontroller ATMEGA8
AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVRRISC
yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontrolerdengan
konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengankecepatan
maksimum
16MIPS
pada
frekuensi
16MHz.
Besarnya
tegangan
yang
diperlukanuntuk bekerja antara 4,5 – 5,5 V.
2.8.1 Konfigurasi Pin ATMEGA8
Gambar 2.25Konfigurasi Pin ATmega8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki
fungsiyang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut
akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.
Pin 7
VCC, merupakan supply tegangan digital.
Pin 8
GND, Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan
grounding.
34
Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port
Badalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin
dapatdigunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8bitbi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pinpinyang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka
akanmengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6
dapatdigunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan
input kerangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit
yangdigunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7
dapatdigunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier)
bergantungpada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih
sumber clock. Jikasumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7
dan PB6 dapatdigunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous
Timer/Counter2maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan
untuk saluran inputtimer.
Port C (PC5…PC6)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di
dalammasing-masingpin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7
buah mulai daripin C.0 sampai dengan pinC.6. Sebagai keluaran/output
port C memilikikarakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink)
ataupunmengeluarkan arus (source).RESET/PC6, Jika RSTDISBL Fuse
diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin I/O.Pin ini memiliki
karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang terdapatpada port C
35
lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, makapin ini akan
berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yangmasuk ke pin
ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa8minimum, maka
akan menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nyatidak bekerja.
Port D (PD7…PD0)
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up
resistor.Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja
pada port initidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini
hanya berfungsisebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut
dengan I/O.
Avcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini
harusdihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan
untukanalog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap
sajadisarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC.
JikaADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low
passfilter.
AREF, merupakan pin referensi jika menggunakan ADC
36
Gambar 2.26 Blok Diagram ATmega 8
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai
hasildari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan
untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa
pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic LogicUnit)
37
hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Instruction Set Reference. Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang
10penggunaan kebutuhan instrukasi perbandingan yang telah didedikasikan serta
dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih
sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika
memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah
setelah
kembali
melaluisoftware.
dari
interupsi.
Namun
hal
tersebut
harus
dilakukan