susunan pdf - USU-IR

BAB II.
LANDASAN TEORI
II.1 Perangkat Keras
II.1.1 Mikrokontroler AT89C2051
II.1.1.1 Deskripsi Mikrokontroler AT89C2051
Mikrokontroler jenis AT89C2051 adalah sebuah CMOS mikrokomputer
8-bit bervoltase rendah yang memiliki performa tinggi dengan 2 Kilo byte Flash
Programmable Eraseable Read Only Memory(PEROM). Perangkat ini dihasilkan
oleh teknologi high density nonvolatile memory techonology yang terus
dikembangkan pabrik ATMEL.
II.1.1.2 Fasilitas Mikrokontroler AT89C2051
Dimana Fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89C2051 adalah
sebagai berikut:
1.
Memiliki 2 Kbytes Flash PEROM
2.
128x8 bit Byte Internal RAM
3.
Memiliki 15 programable I/O lines
4.
Memiliki dua buah bit 16 bit Timer/Counter
5.
Mempunyai channel UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)
6.
Memiliki Analog Comparator
7.
Memiliki 5 sumber interrupsi
Universitas Sumatera Utara
II.1.1.3 Deskripsi Pin AT89C2051
Mikrokontroler AT89C2051 memiliki 20 pin, 15 pin diantaranya adalah
directional I/O yang terbagi dalam 2 port. Berikut adalah penjelasan dari
konfigurasi dari pin-pin AT89C2051, yaitu:
Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89C2051
1. Vcc (pin 20), merupakan pin supply tegangan sebesar +5 volt.
2. GND (pin 10), merupakan pin tegangan referensi 0 volt (ground).
3. RST (pin1), sebagai masukan reset, yaitu jika pada saat diberi tegangan +5
volt, maka seluruh isi dari internal memori dan register-register yang
dimiliki AT89C2051 akan kembali ke kondisi reset. Program Counter dari
IC tersebut berada pada alamat 0000H. Jika dihubungkan dengan ground,
maka AT89C2051 akan beroperasi sesuai dengan program yang telah diisi
di dalam internal ROM atau external ROM.
4. XTAL1 (pin 5), sebagai masukan ke invertingoscillator amplifier dan
masukan ke external clock operating circuit.
Universitas Sumatera Utara
1. Port 1 (pin port P1.0 sampai P1.7), merupakan port yang berfungsi sebagai
port I/O dengan 8 bit bidirectional. Port pin P1.2 samapi P1.7 menyediakan
internal pullup. Sedangkan pada port pin P1.0 dan P1.1 membutuhkan
external pullup. Pin P1.0 dan P1.1 juga bertindak sebagai input positif(AIN0)
dan input negatif(AIN1), pada suatu precision comparatoe analog. Port1 juga
menerima code data pada waktu flash programming dan program
verification. Ouput port1 mempunyai kemampuan buffer sink 20 mA dan
dapat langsung mendrive LED.
2. Port 3 (pin port P3.0 samapi P3.7), merupakan port yang berfungsi sebagai
port I/O dengan 7 bit bidirectional yang juga dilengkapi dengan internal
pullup. Pada port P3.6 tidak dapat diterima sebagai suatu general purpose pin
I/O dan P3.6 adalah hard-wired suatu inputan untuk keluaran pada on-chip
comparator. Output port 3 mempunyai kemampuan buffer sink 20 mA. Port 3
juga melayani fungsi-fungsi lain yang terdapat pada microcontroller
AT89C2051, antara lain:
Tabel 2.1 Fungsi alternatif Port 3
Port Pin
Alternate Functions
P3.0
RxD (serial input port)
P3.1
TxD (serial output port)
P3.2
INT0 (external interrupt 0)
P3.3
INT1 (external interrupt 1)
P3.4
T0 (timer 0 external input)
P3.5
T1 (timer 1 external input)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Blok Diagram Mikrokontroler AT89C2051
II.1.1.4 Prinsip Kerja Mikrokontroler AT89C2051
IC AT89C2051 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1
Xtal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resirstor 10 Kilo Ohm
dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Xtal dengan frekuensi maksimum 24
Mhz dan 2 kapasitor 30 pico-Farad dipakai untuk melengakapi rangkaian osilator
pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler memerlukan 2 macam memori yang berbeda sifatnya,
yaitu:
1. Read Only Memory(ROM), yang isinya tidak akan berubah meskipun IC
kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan program. Begitu di-reset,
mikrokontroler akan langsung bekerja dengan program dalam ROM
tersebut. Dalam susunan MCS51, memori penyimpan program ini disebut
Memori Program.
2. Random Access Memory (RAM), yang isinya akan hilang begitu IC
kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program
bekerja. RAM yang dipakainuntuk menyimpan data disebut Memori Data.
Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89C2051 adalah
Flash PEROM. Program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori
lewat bantuan alat yang dinamakan AT89C2x51. Memori Data yang disediakan
Chip AT89C2051 sebesar 128 byte. Sarana Input/Output yang disediakan cukup
banyak dan bervariasi. AT89C2051 mempunyai 17 jalur Input/Output paralel.
Jalur Input/Output paralel ini dikenal sebagai Port 1(P1.0 sampai P1.7) dan Port
3(P3.0 sampai P3.5 dan P3.7).
AT89C2051 sudah dilengkapi dengan UART(Universal Asynchronous
Receiver/Transmitter) yang biasa dipakai dalam komunikasi secara seri. Jalur
untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P1.0
dan P1.1. Oleh karena itu, jika sarana UART ini dipakai maka P1.0 dan P1.1 tidak
llagi bisa dipakai untuk jalur input/output paralel.
Universitas Sumatera Utara
Timer 0 dan Timer 1 masing-masing adalah untaian pencacah biner 16 bit
di dalam chip yang dipakai sebagai sarana input/output yang bekerja menurut
fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini dapat berasal dari osilator
kristal atau clock yang diumpankan 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/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai.
AT89C2051 mempunyai 5 sumber pembangkit interupsi, 2 diantaranya
adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini
berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur
input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal
interupsi, 3 sumber interupsi lainnya berasal dari sarana komnukasi data seri dan
sistem Timer 0 dan Timer 1.
Port 1, Port 2, UART, Timer 0, dan Timer 1 dan sarana lainnya merupakan
register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special
Funcion Register (SRF). Program untuk mengendalikan kerja mikrokontroler
disimpan dalam memori program. Program pengendali tersebut merupakan
kumpulan instruksi kerja mikrokontroler. Sepanjang mikrokontroler bekerja,
instruksi tersebut byte demi byte diambil ke CPU dan selanjutnya dipakai untuk
mengatur kerja mikrokontroler.
Proses pengambilan instruksi dari memori program disebut sebagai fetch cycles
dan saat CPU melaksanakan insruksi disebut sebagai execute cycles. Semua
mikrokontroler maupun mikroprosesor dilengkapi sebuah register yang berfungsi
khusus mengatur fetch cycles. Register tersebut dinamakan Program
Universitas Sumatera Utara
Counter. Nilai Program Counter secara otomatis akan bertambah satu
setiap kali selesai mengambil 1 byte isi memori program. Sehingga isi memori
program dapat secara berurutan diumpankan ke CPU.
II.1.2 Resistor
Resistor
adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe
resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga
dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode
warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur
besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang
dikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association).
Gambar 2.3 Resistor karbon
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.2 Gelang Resistor
WARNA
GELANG I
GELANG II
GELANG III
GELANG
IV
Hitam
0
0
1
-
Coklat
1
1
10
-
Merah
2
2
100
-
Jingga
3
3
1000
-
Kuning
4
4
10000
-
Hijau
5
5
100000
-
Biru
6
6
1000000
-
Violet
7
7
10000000
-
Abu-abu
8
8
100000000
-
Putih
9
9
1000000000
-
Emas
-
-
0,1
5%
Perak
-
-
0,01
10%
Tanpa Warna -
-
-
20%
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi
berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada
pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih
menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan
demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor
Universitas Sumatera Utara
tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama
selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.
Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang
(tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%
(toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang
pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang
terakhir adalah faktor penggalinya.
II.1.3 Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan
oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya
udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu
kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif
terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir
menuju ujung kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke
ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.
Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung
kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya
muatan-muatan positif dan negatif diawan.
Universitas Sumatera Utara
dielektrik
Elektroda
Elektroda
Gambar 2.4 Skema kapasitor.
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter,
dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling
berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang
digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan
tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama
kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti
bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah
dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam
perancangan ini.
II.1.3.1 Elektrolik Kapasitor (ELCO)
Gambar 2.5 Elektrolik kapasitor (ELCO)
Universitas Sumatera Utara
Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan
membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor
adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita
harus berhati - hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai
terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”.
Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini
tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja
dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2.
Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti
kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt
II.1.3.2 Kapasitor Keramik
Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya.
Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada
rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal
frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk
rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak
mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil
dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.
Gambar 2.6 Kapasitor keramik
Universitas Sumatera Utara
Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat
angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis
elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas
pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain
nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit
pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan
toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk
menentukan 10nF, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.
Tabel 2.3 Nilai Kapasitor
3rd Digit
Multiplier
Letter
Tolerance
0
1
D
0.5 pF
1
10
F
1%
2
100
G
2%
3
1,000
H
3%
4
10,000
J
5%
5
100,000
K
10 %
6,7
Not Used
M
20 %
8
.01
P
+100, -0 %
9
1
Z
+80, -20 %
Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai
kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µF sedangkan toleransinya
5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam
pF (Pico Farad)
Universitas Sumatera Utara
II.1.4 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah
terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan
dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling
digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama.
Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga
menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P
adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
1. Transistor germanium PNP.
2. Transistor silikon NPN.
3. Transistor silikon PNP.
4. Transistor germanium NPN.
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak
panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
C
C
B
B
E
NPN
E
PNP
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 simbol tipe transistor
Keterangan :
C = kolektor
E = emiter
B = basis
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching)
dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut
off) yang ada pada karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short).
Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (V CE) = 0 Volt pada keadaan
ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan
menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on
seperti pada gambar 2.8 berikut :
Vcc
Vcc
IC
R
RB
Saklar On
VCE
VB
IB
VBE
Gambar 2.8 Transistor sebagai Saklar ON
Universitas Sumatera Utara
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi
maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah :
Vcc
I max =
……………………………………………..…………….(2.1)
Rc
Vcc
hfe . I B =
………………………………………….…………….(2.2)
Rc
Vcc
I B = ………………………………………………………….(2.3)
hfe . Rc
Hubungan antara tegangan basis (V B) dan arus basis (IB) adalah :
VB VBE
IB =
……………………………………………………….(2.4)
RB
V B = IB . RB + VBE…………………………………………………..(2.5)
Vcc . R
VB = B +
VBE …………………………………………………(2.5)
hfe. Rc
Vcc. R
VBE , maka transistor akan
Jika tegangan VB telah mencapai VB = B +
hfe. Rc
saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.
Gambar 2.9 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan V CE
(sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya
ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt,
walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah
knee pada gambar 2.10 dikenal sebagai daerah saturasi.
Universitas Sumatera Utara
IC
Penjenuhan
(saturation)
I B > IB (sat)
I B = IB (sat)
Vcc
Rc
IB
Titik Sumbat (Cut
off)
IB = 0
VCE
Gambar 2.9 Karakteristik daerah saturasi pada transistor
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter
secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka
(open).
Keadaan ini menyebabkan tegangan (V CB ) sama dengan tegangan sumber
(Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena
terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor
sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar 2.10 dibawah
Vcc
Vcc
IC
R
RB
Saklar Off
V CE
VB
IB
VBE
Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB ) sama
dengan tegangan kerja transistor (V BE) sehingga arus basis (IB ) = 0 maka :
IC
……………………………………………………………(2.6)
IB =
hfe
IC = IB . hfe ….………………………………………………………(2.7)
IC = 0 . hfe ………..…………………………………………………(2.8)
IC = 0 ………………………………………………………………..(2.9)
Universitas Sumatera Utara
Hal ini menyebabkan V C E sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
V cc
= V c + V C E ………..… ………………………………………(2.10)
V CE
= V cc – (Ic . Rc) .… …………………………………………(2.11)
V CE
= V cc … ..…………………………………………………(2.12)
II.1.5 Kristal
Kristal adalah komponen yang dibuat dari bahan alam yang menunjukkan
efek piezoelektrik, sehingga sering disebut Kristal Piezoelektrik. B ahan utama
kristal yang dapat menimbulkan efek Piezoelektrik adalah garam rachelle,
tourmaline dan qualte.
Dalam sebuah kristal Piezoelektrik, biasanya qualeze, mempunyai
elektroda-elektroda yang dilapiskan pada permukaan yang berhadapan, dan
apabila diberikan suatu potensial pada elektroda-elektroda nya maka gaya akan
bekerja pada muatan-muatan yang terikat pada kristal.
Apabila komponen ini dipasang dengan benar, maka dalam kristal akan
terjadi deformasi-deformasi sehingga terbentuk suatu sistem elektromekanik yang
akan bergetar bila dibandingkan dengan benar. Frekuensi, resonansi dan nilai Qnya tergantung
pada dimensi kristal, orientasi permukaan pada sumbu-sumbu
kristal dan bagaimana komponen tersebut dipasang (Mountet). Jangkauan
frekuensinya dari beberapa K Hz sampai beberapa MHz. dan jangkauan nilai Q
(resonansi pararel)-nya yang beberapa ribu sampai beberapa ratus ribu data
diperoleh secara komersial.
Dengan nilai Q yang sangat tinggi dan dari kenyataan bahwa karakteristik
quartz sangat stabil terhadap waktu dan temperature, maka kristal akan
menghasilkan stabilitas frekuensi pada osilator-osilator yang dibangun dengan
menggunakan kristal.
Universitas Sumatera Utara
Pada hakikatnya frekuansi dari suatu osilator kristal hanya ditentukan oleh
kristalnya dan tidak oleh komponen lainnya.
Gambar 2.11 Lambang Kristal
II.1.6 Dioda
Dioda adalah merupakan jenis komponen pasif. Dioda memiliki dua kutub
yaitu anoda dan katoda . Dioda terbuat dari bahan semi konduktor tipe P dan semi
konduktor tipe N yang di sambungkan. Semi konduktor tipe P berfungsi sebagai
Anoda dan semi konduktor tipe N berfungsi sebagai katoda.
Dioda bersifat menghantarkan arus listrik hanya pada satu arah saja, yaitu
jika kutub anoda dihubungkan pada tegangan positif dan kutub katoda
dihubungkan dengan tegangan negatif, maka akan mengalir arus listrik dari anoda
ke katoda atau dioda bersifat konduktor. Jika polaritasnya dibalik, maka arus yang
mengalir hampir nol atau dioda akan bersifat sebagai isolator.
Karena sifat dioda yang bekerja sebagai konduktor jika jika kutub anoda
dihubungkan pada tegangan positif dan kutub katoda dihubungkan dengan
tegangan negatif dan bekerja sebagai isolator jika polaritasnya dibalik, maka dioda
sering digunakan sebagai penyearah arus bolak-balik. Contoh penggunaannya
adalah pada rangkaian adaptor, DC power supply (Catu Daya DC). Jenis-jenis
dioda dan penggunaannya :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.12 simbol dioda
II.1.7 Photodioda
Photodioda adalah piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n
untuk mendeteksi cahaya.
Photodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Photodioda
adalah piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya
terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan
intrinsik disebut p-i-n atai PIN photodioda. Cahaya diserap di daerah
pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole,
kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.
Photodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:
1. Mode potovoltaik: seperti solar sel,
penyerapan pada photodioda
menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang
dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier,
dan range
perubahannya sangat kecil.
mode potokonduktivitas : disini, photodioda diaplikasikan sebagai tegangan
revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada
dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran
menghasilkan arus poto. ( hal ini juga bagus untuk
Universitas Sumatera Utara
1. mengaplikasikan tegangan mendekati nol). Ketergantungan arus poto pada
kekuatan cahaya dapat sangat linier .
Karakteristik bahan photodioda:
1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang
bagus antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900
nm).
2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas
baik antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).
3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap,
kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik
antara 1300 sampai 1600nm).
Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 2.13 Gambar Photodioda dan Simbolnya, Serta Grafik Karakteristiknya
Universitas Sumatera Utara
II.1.8 Dioda Pemancar Cahaya Infra merah (LED infra merah)
LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik.
Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan
lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya
atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian.
Proses pemancara cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan
terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain
misalnya Galium Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon
energi cahaya dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari
LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak tampak seperti yang
dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah.
VCC
5V
330W
Gambar 2.14 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED
Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium
Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias
maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron
yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar
Universitas Sumatera Utara
keluar dari permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang
dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam
betuk radiasi energi.
II.1.9 LCD 2 x 16
LCD liquid cell display merupakan suatu alat yang dapat menampilkan
karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka
sekaligus. LCD didalamnya terdapat sebuah mikroprosesor yang mengendalikan
tampilan, kita hanya perlu membuat program untuk berkomunikasi
ukuran lcd ada berbagai macam seperti :
·
lcd 16 x 2 ada 16 colom dan 2 baris
·
lcd 16 x 4 ada 16 colom dan 4 baris
Gambar 2.15 LCD 16 x 2
Dalam antarmuka lcd dengan mcs maka kita harus menembakan command yang
berisi perintah dan data yaitu berupa text yang kita ingin tampilkan. Supaya lcd
dapat menampilkan text maka yang perlu dilakukan adalah mengirimkan
Universitas Sumatera Utara
format hex data dalam bentuk asci. Misal 0 dengan mengirimkan 48
desimal dan A mengirimkan 65 desimal.
Untuk mengunakan lcd pertama kali kita harus mengkonfigurasi lcd itu
seperti keinginan kita.
konfigurasi berarti ktia harus menembakan command
PIN PIN LCD
1. Ground
2. VCC
3. Contrast
4. RS
5. RW
6. EN
7. D0 – D7
8. Anoda (untuk backlight, lampu background)
9. Katoda
Universitas Sumatera Utara
Pin RS memberi informasi apakah kirim data atau instruksi
0 = instruksi
1 = data
Pin RW
0 = Write (tulis ke lcd)
1 = Read (baca dari lcd)
D0 -D7 = pin komunikasi
Anoda = supply VCC untuk background,
katoda = berikan ground
Kombinasi dari pin RS dan RW
RS / RW
0 0
0 1
1 0
1 1
: Operation
IR Write Command
IR Read ………
DR write data
DR read ………
Universitas Sumatera Utara
II.2 Perangkat Lunak
II.2.1 Instruksi-instruksi AT89C2051
Beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC
mikrokontroler AT89C2051 antara lain adalah:
II.2.2 Karakter dalam BASCOM
Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter
alphabet (A-Z dan a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter spesial.
Tabel 2.4 Karakter Spesial
karakter
Nama
Blank
‘
Apostrophe
*
Asterisk (symbol perkalian)
+
Plus sign
,
Comma
-
Minus sign
.
Period (decimal point)
/
Slash (division symbol) will be handled as\
:
Colon
“
Double quotation mark
;
Semicolon
<
Less than
=
Equal sign (assignment symbol or relational operator)
>
Greater than
\
Backspace (integer or word division symbol)
Universitas Sumatera Utara
II.2.3 Tipe Data
Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan
daya
tampungnya.
Hal
ini
berhubungan
dengan
penggunaan
memori
mikrokontroler. Tabel 2.10 berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut
keterangannya.
Tabel 2.5 Tipe data BASCOM
Tipe Data
Ukuran (byte)
Range
Bit
1/8
-
Byte
1
0 – 255
Integer
2
-32,768 - +32,767
Word
2
0 – 65535
Long
4
-214783648 - +2147483647
Single
4
-
String
hingga 254 byte
-
II.2.4 Variabel
Variabel
dalam
sebuah
pemrograman
berfungsi
sebagai
tempat
penyimpanan data atau penampungan data sementara, misalnya menampung hasil
perhitungan, menampung data hasil pembacaan register, dan lainnya. Variabel
merupakan pointer yang menunjukkan pada alamat memori fisik dan
mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variable:
1.
Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.
2.
Karakter biasa berupa angka atau huruf.
3.
Nama variabel harus dimulai dengan huruf.
4.
Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunkan oleh
BASCOM
seagai perintah, pernyataan, internal register, dan nama
operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain).
Sebelum digunakan, maka variable harus dideklarasikan terlebih dahulu.
Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variable
(data). Cara pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ (dimensi) diikuti
nama tipe datanya. Contoh pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:
Dim nama as byte
Dim tombol1 as integer
Dim tombol2 as word
Dim tombol3 as word
Dim tombol4 as word
Dim Kas as string*10
II.2.5 Alias
Dengan menggunakan alias, variable yang sama dapat diberikan nama
yang lain. Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya,
alias digunakan untuk mengganti nama variable yang telah baku, seperti port
mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
LEDBAR alias PortA.1
Tombol1 alias PinB.1
Tombol2 alias PinB.2
Dengan deklarasi seperti diatas, perubahan pada tombol akan mengubah
kondisi PortA.1. Selain mengganti nama port, kita dapat pula menggunakan alias
untuk mengakses bit tertentu dari sebuah variable yang telah dideklarasikan.
Dim LedBar as byte
Led1 as LedBar.0
Led2 as LedBar.1
Led3 as LedBar.2
II.2.6 Konstanta
Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula konstanta.
Konstanta meruupakan variabel pula. Perbedaannya dengan variable biasa adalah
nilai yang dikandung tetap. Dengan konstanta, kode program yang kita buat akan
lebih mudah dibaca dan dapat mencegah kesalahan penulisan pada program kita.
Misalnya, kita akan lebih mudah menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama
seperti variable, agar konstanta bisa dikenali oleh program, maka harus
dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut adalah cara pendeklarasian sebuah
konstanta.
Dim A As Const 5
Dim B1 As Const &B1001
Cara lain yang paling Mudah:
Const Cbyte = &HF
Universitas Sumatera Utara
Const Cint = -1000
Const Csingle = 1.1
Const Cstring = “test”
II.2.7 Array
Dengan array, kita dapat menggunakan sekumpulan variable dengan
nama dan tipe yang sama. Untuk mengakses variable tertentu dalam array, kita
harus menggunakan indeks. Indeks harus berupa angka dengan tipe data byte,
integer, atau word. Artinya, nilai maksimum sebuah indeks sebesar 65535.
Proses pendeklarasian sebuah array variabel sama dengan variabel, namun
perbedaannya kita pun mengikutkan jumlah elemennya. Berikut adalah contoh
pemakaian array:
Dim kelas(10) as byte
Dim c as Integer
For C = 1 To 10
a© = c
PortA.1 = a©
Next
Program diatas membuat sebuah array dengan nama ‘kelas’ yang berisi 10
elemen (1-10) dan kemudian seluruh elemennya diisikan dengan nilai c yang
berurutan. Untuk membacanya, kita menggunakan indeks dimana elemen
disimpan. Pada program diatas, elemen-elemen arraynya dikeluarkan ke PortA.1
dari mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
II.2.8 Operasi-operasi Dalam BASCOM
Pada
bagian ini
akan
dibahas
tentang
cara
menggabungkan,
memodifikasi, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah
pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM
dan bagaimana sebuah pernyataan terbentuk dan dihasilkan dari operator-operator
berikut:
a. Operator Aritmatika
Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi +
(tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
b. Operator Relasi
Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat
digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita
buat. Operator relasi meliputi:
Tabel 2.6 Operator Relasi
Operator
Relasi
Pernyataan
=
Sama dengan
X=Y
<>
Tidak sama dengan
X <> Y
<
Lebih kecil dari
X<Y
>
Lebih besar dari
X>Y
<=
Lebih kecil atau sama dengan
X <= Y
>=
Lebih besar atau sama dengan
X >= Y
Universitas Sumatera Utara
C. Operator Logika
Operator digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit
dan operasi bolean. Dalam BASCOM, ada empat buah operator logika,
yaitu AND, OR, NOT, dan XOR. Operator logika bisa pula digunakan
untuk menguji sebuah byte dengan pola bit tertentu, sebagai contoh:
Dim A As Byte
A = 63 And 19
Print A
A = 10 or 9
Print A
Output
16
11
D. Operator Fungsi
Operasi fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.
Universitas Sumatera Utara