BAB 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Pengontrolan Suhu

BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1 Pengontrolan Suhu Perkembangan teknologi kontrol saat ini mulai bergeser kepada otomatisasi sistem kontrol yang menuntut pengunaan komputer, sehingga campur tangan manusia dalam pengontrolan sangat kecil. Umumnya untuk pengaturan pengontrolan suhu ruangan digunakan prinsip on-off, dimana pada saat seseorang memasuki ruangan

kipas

dinyalakan dan akan dimatikan apabila tidak ada manusia dalam ruangan. Dengan prinsip on-off, pengaturan suhu hanya berdasarkan pada kondisi ada tidaknya manusia dalam ruangan. Oleh karena itu diperlukan pengaturan suhu, baik untuk faktor kenyamanan maupun efisiensi pemakaian energi listrik.

Mengingat pentingnya

pengaturan pengaturan suhu ruangan. dalam tugas akhir ini dirancang pengendali suhu ruang-ruang yang secara fungsional berbeda, misalnya ruang tidur, ruang keluarga, dan ruang baca, dalam sebuah rumah

Kipas merupakan salah satu pendingin ruangan yang dapat menyejukkan ruangan sehingga menjadi nyaman sesuai set point yang diinputkan. Pada kipas yang berfungsi menyalurkan udara dingin ke ruangan. Kipas ini yang akan dikontrol kecepatannya untuk mengatur udara dingin yang akan disalurkan ke ruangan. Kipas yang tidak dikontrol kecepatannya akan menginputkan udara dingin terus menerus keruangan tanpa ada kontrol yang membatasi selama kipas tersebut on. Oleh karena itu dibuat pengontrol kecepatan kipas, agar udara yang disalurkan sesuai dengan yang dibutuhkan ruangan (sampai set point yang diinputkan) dan diharapkan dapat mengontrol kecepatan dengan step kecil dan respon yang baik. Sebagai pengendali intensitas cahaya digunakan mikrokontroller AT89S52 dengan sensor PIR yang menteksi adanya manusia dalam ruangan yang akan menyalakan kipas secara otomatis.

Universitas Sumatera Utara

2.2 Sensor PIR (Passive Infra Red) 2.2.1 Infra Merah

Cahaya merupakan suatu bentuk radiasi dari gelombang elektromagnetik yang pada prinsipnya sama dengan gelombang radio, misalnya infrared, ultraviolet, dan sinardimana yang membedakannya adalah panjang gelombang dan frekuensinya. Panjang gelombang dari cahaya tampak yakni 400 nm hingga 800 nm, dan ultraviolet memiliki panjang gelombang lebih pendek dari 400 nm, sedangkan sinar infra merah mempunyai panjang gelombang antara 0,76 μm – 100 μm. Dalam beberapa kasus, panjang gelombangnya bisa mencapai 3 μm – 100 μm yang disebut far-infrared. Hubungan antara frekuensi dan panjang gelombang dapat dirumuskan dengan: 𝒄

λ=𝒇

Dimana : c ≅ 3 x 108 m/s= kecepatan gelombang elektromagnetik dalam vakum λ = panjang gelombang (m) ƒ = frekuensi (Hz) Karakteristik

cahaya

Foton

dapat

ditemukan

dalam

gelombang

elektromagnetik pada frekuensi partikular dalam kuantisasi diskrit energi. Jika beberapa sumber mengeluarkan energi dari satu frekuensi , maka dinamakan quanta. Inilah yang dinamakan foton. Dirumuskan:

Dimana :

𝑾𝒑 =

Wp

= energi (eV)

c

= kecepatan cahaya(3 x 108 m/s2)

λ

= panjang gelombang (m)

h

= konstanta plank ( 6,62.10-34 Js)

f

= frekuensi S-1

𝒉𝒄

λ

= 𝒉𝒇

Infra merah dapat digunakan untuk memancarkan data maupun sinyal suara dimana keduanya membutuhkan sinyal carier untuk membawa sinyal data maupun sinyal suara hingga sampai pada receiver. Untuk transmisi sinyal suara biasanya


digunakan rangkaian voltage to frekwensi converter yang berfungsi untuk mengubah tegangan sinyal suara menjadi frekuensi.

2.2.2 Pengenalan Sensor PIR PIR (Passive Infra Red) merupakan sebuah sensor berbasiskan infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari LED Inframerah dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti LED Inframerah. Sesuai dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia.

Gambar 2.1 Bentuk fisik PIR 2.2.3 Fungsi Pin Sensor PIR Berikut ini adalah susunan pin/kaki dari pin-pin Sensor PIR yaitu: Tabel 2.1 Fungsi pin Sensor PIR Sensor PIR Port Control O/P Pin 4(I1) + V Pin 1 (VCC) GND Pin 2(GND)

Berikut adalah gambar deskripsi dari pin-pin Sensor PIR


gnd

vo vcc

Gambar 2.2 Pin Sensor PIR

2.2.4 Cara Kerja Sensor PIR Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 µm sampai 14 µm, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 µm sampai 10 µm ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Misalnya ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.


Berikut adalah diagram blok dari sensor PIR:

Gambar 2.3

Diagram

Blok Sensor PIR

Bagian- bagian dari sensor PIR yaitu: a) Fresnel Lens b) IR Filter c) Pyroelectric sensor d) Amplifier e) Comparator

Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan dari pancaran sinar inframerah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda diatas nol mutlak. Pancaran sinar inframerah inilah yang kemudian ditangkap oleh Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate menghasilkan arus listrik hal ini disebabkan pancaran sinar inframerah pasif ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk ketika sinar matahari mengenai solar cell.

Sensor PIR hanya bereaksi pada tubuh manusia hal ini disebabkan karena adanya IR Filter yang menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif. IR Filter mampu menyaring panjang gelombang sinar inframerah pasif antara 8 µm sampai 14 µm, sehingga panjang gelombang yang dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 µm sampai 10 µm ini saja yang dapat dideteksi oleh sensor. Misalnya ketika seseorang berjalan melewati sensor, sensor akan menangkap pancaran sinar inframerah pasif yang dipancarkan oleh tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga menyebabkan material pyroelectric bereaksi


menghasilkan arus listrik karena adanya energi panas yang dibawa oleh sinar inframerah pasif tersebut. Kemudian sebuah sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan oleh comparator sehingga menghasilkan output.

Gambar 2.4 Sebuah Objek melewati sensor PIR

Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.4 ketika ada sebuah objek melewati sensor, pancaran radiasi infra merah pasif yang dihasilkan akan dihasilkan akan dideteksi oleh sensor. Energi panas yang dibawa oleh sinar infra merah pasif ini menyebabkan aktif material pyroelektric di dalam sensor yang kemudian menghasilkan arus listrik. Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya. Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkan pancaran sinar inframerah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda beda. Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output. Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini dihadapkan dengan benda panas yang tidak memiliki panjang gelombang inframerah antara 8 µm sampai 14 µm Secara umum penggunaan PIR untuk aplikasi tadi hampir sama,sensor ini banyak di gunakan untuk security system, lighting control, temperature system dan pintu otomatis.Misalnya sensor ini digunakan untuk lighting control dan temperature control, ketika seseorang berada di sebuah ruangan sensor akan mendeteksi kehadiran


manusia dan kemudian menghidupkan lampu atau menghidupkan kipas dan ketika tidak ada orang yang dideteksi lampu akan mati. Masalah penempatan sensor juga harus diperhitungkan, jangan sampai ketika orang sudah ada di dalam ruangan tapi belum terdeteksi sehingga lampu tidak juga menyala atau kipas tidak juga menyala PIR untuk aplikasi lighting control dan temperature control tidak memerlukan power supply karena sensor ini langsung di koneksi langsung ke installasi listrik dengan sumber tegangan 220VAC.

2.3 Fotodioda Photodioda adalah dioda sambungan p-n yang secara khusus dirancang untuk mendeteksi cahaya yang biasnya terdapat pada lapisan instrinsik adntara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik tersebut disebut p-i-n atau PIN photodioda. Energi cahanya lewat melewati lensa yang mengekspos sambungan.

Photodioda dirancang beroperasi pada mode bias-balik. Arus bocor bias balik mengingkat dengan peningkatan level cahaya. Harga arus umumnya adalah dalam rentang mikroampere. Photodioda mempunyai respon waktu yang cepat terhadap berbagai cahaya.

Photodioda merupakan komponen yang dapat mengubah energi cahaya Inframerah menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik yang kualitasnya cukup baik. Semakin besar intensitas cahaya inframerah yang diterima maka sinyal pulsa listrik yang dihasilkan akan cukup baik. Pada prakteknya sinyal inframerah yang dierima intensitasnya sangat kecil sehingga diperlukan sebuah penguat. Ketika photodioda mendapat cahaya inframerah maka terdapat arus bocor yang relative kecil. Besar kecilnya arus bocor

ini bergantung kepada intensitas cahaya inframerah yang

mengenai fotodioda tersebut. Arus bocor yang dihasilkan fotodioda besarnya linier terhadap intensitas cahaya inframerah yang dimaksukkan dalam daerah penerimaan. Oleh sebab itu arus diubah menjadi tengangan agar didapatkan sinyalnya kembali. Untuk teknik pengubahan arus menjadi tegangan dapat dilihat pada gambar berikut ini.


vcc 22O KΩ 1O KΩ

- Vout

68O KΩ

Intensitas Cahaya

Gambar 2.5 Rangakaian Photodioda dan Grafik Lineraritasnya

Untuk mengubah arus menjadi tegangan digunakan sebuah resistor R1 dengan niali yang cukup besar. Besarnya nilai R harus disesuaikan agar tidak menyebabkan diode inframerah jenuh karena jika diode infra merah jenuh maka tidak ada sinyal carier yang diteruskan sehingga data yang ditransmisikan tidak dapat diterima lagi. Untuk mencegah agar tidak jenuh maka tegangan bias tidak boleh terlalu tinggi dan nilai R tidak boleh terlalu besar. Pada suatu kondisi tertentu jika cahaya selain cahaya inframerah

terlalu terang arus bocor dapat mencapai beberapa milliamper dan

resistansinya turun menjadi 10k sehingga untuk mencegah saturasi maka nilai R harus kurang daru 10. Dengan nilai R 10k ini dapat merubah tiap 10µA menjadi 10mV. Kondisi Ideal yang jauh berbeda dengan keaadan sebenarnya dimana sinyal yang diterima sangat lemah sehingga menghasilkan arus bocor yang sangat kecil sehingga R yang digunakan juga harus diganti dengan niali yang lebih besar untuk dapat mengkonversi arus menjadi tegangan.


2.4 Mikrokontroller AT89S52 Mikrokontroller AT89S52 adalah salah satu anggota dari keluarga MCS-51/52 yang dilengkapi dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory), yang memungkinkan memori program untuk dapat diprogram kembali. AT89S52 dirancang oleh Atmel sesuai dengan instruksi standar dan susunan pin 80C5. Mikrokontroller berteknologi memori non-volatile berkerapatan tinggi dari atmel ini mempunyai jumlah pin sebanyak 40 pin.

2.4.1 Sistem Minimum Mikrokontroller AT89S52 Mikrokontroller AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 buah kapasitor, 1 resistor ,1 kristal dan catudaya 5 V. Kapasitor 10 µF dan resistor 8k2Ω dibentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini mmikrokontroller At89S52 ini otomatis direset setelah menerima catudaya. Kristal dengan Frekuensi maksimum 11,0592 MHz dan kapasitor 30 pF dipakai untuk melengkapi rangkaian oscillator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroller mAt89S52.

Mikrokontroller AT89S52 memerlukan daya yang rendah dengan penampilan yang baik dengan menggunakan pengisi sistem yang dapat diprogram dengan mudah melalui ISP Memory Flash. Komputer dengan mikrokontroller dapat berhubungan secara langsung hanya dengan menggunakan kabel antar muka (konektor paralel). Dengan ISP Memory Flash mengijinkan program yang telah dibuat dapat diganti dengan program yang baru dengan cara menghapus data yang ada pada mikrokontroller lalu mengisi dengan program baru.

Mikrokontroller AT89S52 memiliki : 1. Sebuah CPU ( Central Processing Unit ) 8 Bit. 2. 256 byte RAM ( Random Acces Memory ) internal. 3. Empat buah port I/O, yang masing masing terdiri dari 8 bit 4. Osilator internal dan rangkaian pewaktu. 5. Dua buah timer/counter 16 bit 6. Lima buah jalur interupsi ( 2 buah interupsi eksternal dan 3 interupsi internal).


7. Sebuah port serial dengan full duplex UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). 8. Mampu melaksanakan proses perkalian, pembagian, dan Boolean. 9. EPROM yang besarnya 8 KByte untuk memori program. 10. Kecepatan maksimum pelaksanaan instruksi per siklus adalah 0,5 μs pada frekuensi 11. clock 24 MHz. Apabila frekuensi clock mikrokontroller yang digunakan adalah 12 MHz, maka kecepatan pelaksanaan instruksi adalah 1 μs

2.4.2 Arsitektur Mikrokontroller AT89S52

Di dalam mikrokontroller AT89S52, sudah terdiri dari: 1. Kompatibel dengan produk MCS-51 2. 8 Kbite In-System Reprogammable Flash Memory 3. Daya tahan 1000 kali baca/tulis 4. Fully Static Operation : 0 Hz dan 24 MHz 5. 128 x 8 bit RAM 6. 32 jalur I/O 7. Tiga level kunci program 8. Enam sumber interupt 9. Jalur serial dengan UART

2.4.3 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AT89S52 Berikut adalah gambar deskripsi dari pin-pin mikrokontroller AT89S52


(T2) P1.0 (T2 EX) P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST (RXD) P3.0 (TXD) P3.1 (INT0) P3.2 (INT1) P3.3 (T0) P3.4 (T1) P3.5 (WR) P3.6 (RD) P3.7 XTAL2 XTAL1 GRD

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

40

VCC

39 38

P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2)

37 36 35

P0.3 (AD3) P0.4 (AD4)

34 33 32

P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7)

31

EA/VPP ALE/PROG PSEN

30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 P2.4 P2.3 P2.2

(A13) (A12) (A11) (A10)

P2.1 (A9) P2.0 (A8)

Gambar 2.6 Deskripsi Pin AT89S52 Berikut ini adalah susunan pin/kaki dari Mikrokontroller AT89S52 yaitu: 1. VCC (Pin 40) merupakan Suplay tegangan 5 Volt 2. GND (Pin 20)adalah Ground 3. Port 0 (Pin 39 – Pin 32) dimana Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open colector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. 4. Port 1 (Pin 1 – Pin 8) dimana Port 1 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah yang di dalamnya terdapat Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programer yang terhubung ke komputer. 5. Port 2 (Pin 21 – Pin 28), Port 2 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups dan berfungsi memberikan logika 1. 6. Port 3 (Pin 10 – Pin 17), Port 3 merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka ini dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna

Tabel 2.2 Konfigurasi Port 3 mikrokontroller AT89S52 Nama Pin

Fungsi

P3.0 (Pin 10)

RXD alamat B0H; Untuk menerima data port serial

P3.1(Pin 11)

TXD alamat B1H; Untuk mengirim data port serial

P3.2(Pin 12)

INT0 alamat B2H; Interupsi eksternal 0

P3.3(Pin 13)

P3.3 sebagai INT1 alamat B3H; Interupsi eksternal 1


P3. 4(Pin 14)

T0 alamat B4H; Input Eksternal waktu/pencacah 0

P3.5(Pin 15)

T1 alamat B5H; Input Eksternal waktu/pencacah 1

P3.6(Pin 16)

WR alamat B6H; Jalur menulis memori data eksternal

P3.7(Pin 17)

RD alamat B7H; Jalur membaca memori data eksternal

7. RST (Pin 9), Reset akan aktif dengan memberikan high selama 2 cylce. 8. ALE/PROG (Pin 30), Address Latch Enable (ALE)/PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pin ini juga sebagai pulsa/sinyal input pemograman (PROG) selama proses pemograman 9. PSEN (PIN 29), Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi (fetching). 10. EA (Pin 31), External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroller akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal sedangkan apabila diset tinggi (H) maka mikrokontroller akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi program 11. XTAL1 (Pin 19), Input untuk Clock Internal 12. XTAL2 (Pin 18), Output dari Isolator


2.4.4

Struktur Memori

Struktur memori pada Mikrokontroller AT89S52 dapat dilihat pada gambar 2.7 di bawah ini:

Gambar 2.7 Struktur Memori Mikrokontroller AT89S52 Memori dari AT89S52 terbagi menjadi : a. RAM Internal, terdapat memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variable atau data yang bersifat sementara. b. Register bank, mikrokontroller AT89S52 mempunyai delapan buah register yang terdiri dari R0 hingga R7. Kedelapan register ini selalu terletak pada alamat 00h hingga 07h setiap kali sistem reset. c. Bit addressable RAM, atau sering juga disebut Scratch Pad Area adalah ruang data memory yang bebas digynakan user sebagai tempat penyimpanan variable atau sebagai alamat inisialisasi Stack Pointer. Berbeda dengan General Purpose RAM, bagian ini tidak hanya dapat diakses per byte namun juga secara per bit.


d. General Purpose RAM digunakan untuk keperluan umum dimulai dari alamat 30h hingga 7Fh dan dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tidak langsung. Pengalamatan langsung dilakukan ketika salah satu operand bilangan yang menunjukan lokasi yang diamati. Sedangkan pengalamatan secara tak langsung pada lokasi dari RAM internal ini adalah akses data dari memori ketiga alamat memori tersebut tersimpan dalam suatu register R0 atau R1. e. Register Fungsi Khusus, mikrokontroller AT89S52 mempunyai 21 Special Function Register yang terletak pada antara alamat 80h hingga FFh. Beberapa dari registerregister ini mampu dialamati dengan pengalamatan bit sehingga dapat dioperasikan seperti yang ada pada RAM yang lokasinya dapat dialamati dengan pengalamatan bit. Adapun yang menjadi register khusus yaitu : 1. Accumulator, merupakan register ini terletak pada alamat E0hm, register ini digunanakan untuk operasi aritmatik,operasi logika dan untuk proses pengambilan dan pengiriman data ke memori eksternal 2. Port, AT89S52 mempunyai empat buah port yaitu port 0, port 1, port 2, port 3 yang terletak pada alamat 80h, 90h, A0h, dan B0h. namun jika digunakan eksternal memori ataupun fungsi-fungsi special, seperti eksternal interup, serial ataupun eksternal timer, port 0, port 2, dan port 3 tidak dapat digunakan sebagai port dengan fungsi umum. Untuk itu disediakan port 1yang dikhususkan untuk port dengan fungsi umum. 3. Program Status Word atau PSW, terletak pada alamat D0h yang terdiri atas beberapa bit, seperti pada gambar 2.8 PSW 7

PSW 6 CY

PSW 5 PSW 4

AC

F0

PSW 3

RS1

PSW 2 PSW 1

RS0

0V

PSW0 -

P

Gambar 2.8 Alokasi bit PSW

2.4.5 Organisasi Memori Semua serpih tunggal dalam keluarga MCS-51 memiliki pembagian ruang alamat memperbolehkan memori data untuk diakses oleh alamat 8 bit. Sekalipun demikian, alamat data memori 16 bit dapat dihasilkan melalui register DPTR (Data Point Register).


Gambar 2.9 Arsitektur memori mikrokontroller AT89S52 a. Memori Program Pada EPROM 8 Kbyte, jika EA (External Access) bernilai tinggi, maka program akan menempati alamat 0000 H sampai 0FFF H secara internal. b. Memori Data Memori data internal dipetakan seperti pada gambar di bawah ini ruang memorinya menjadi tiga blok yaitu bagian 128 bawah, 128 atas, dan ruang SFR (Special Function Register)

Gambar 2.10 Pengalamatan Pada mikrokonroller AT89S52

Bagian RAM 128 byte bawah dipetakan menjadi 32 byte bawah dikelompokkan menjadi 4 bank dan 8 register (R0 sampai R7). Pada bagian 16 byte berikutnya, di atas bank-bank register, membentuk suatu blok ruang memori yang bisa teralamati per bit (bit addressable). Alamat alamat bit ini adalah 00 H hingga 7F H. Semua byte yang berada di dalam 128 bawah dapat diakses baik secara langsung maupun tidak langsung. Bagian 128 atas hanya dapat diakses dengan pengalamatan


tidak langsung. Bagian 128 atas dari RAM hanya ada di dalam piranti yang memiliki RAM 256 byte.

2.5 Modul LCD (Liquid Cristal Display)

Modul LCD merupakan modul keluaran yang digunakan sebagai tampilan pada aplikasi pengontrol suhu. Modul ini menggunakan LCD jenis M1632 yang mempunyai ukuran 2x16, maksudnya bahwa tampilan LCD mampu menampilkan 16 karakter dalam dua baris tampilan, sehingga tampilan yang dihasilkan sejumlah 32 karakter.

Gambar 2.11 LCD character 2x16

LCD display module M1632 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/ angka dua baris, masing – masing baris bisa menampung 16 huruf/ angka.

2.5.1 Spesifikasi LCD M1632 Beberapa Spesifikasi dari LCD (Liquid Cristal Display) M1632: 1.

Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.

2.

ROM pembangkit karakter 192 jenis.

3.

RAM pembangkit karakter 8 jenis ( diprogram pemakai ).

4.

RAM data tampilan 80 x 8 bit ( 8 karakter ).

5.

Duty ratio 1/16.

6.

RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikroprosesor


7. Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (display clear), posisi krusor awal (crusor home), tampilan karakter kedip (display character blink ), pengeseran krusor (crusor shift) dan penggeseran tampilan (display shif ). 8. Rangkaian pembangkit detak. 9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan. 10. Catu daya tunggal +5 volt.

Diagram blok tampilan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dilihat pada gambar 2.15 di bawah ini. Timing Signal 3 DB0 - 7 Serial Data

Controller

RS R/W E

Segmen Signal 16 Comon Signal

40

Segmen Driver 40

LCD (2 x16 )

VDD VSS VLC

Gambar 2.12 Diagram Blok LCD

2.5.2 Konfigurasi Pin LCD

Modul ini menggunakan LCD jenis M1632 yang mempunyai ukuran 2 x 16 maksudnya bahwa tampilan LCD mampu menampilkan 16 karakter dalam dua baris tampilan, sehingga tampilan yang dihasilkan sejumlah 32 karakter. Rangkaian Modul LCD diperlihatkan pada gambar 2.13 di bawah ini.

LCD 2 x 16 Gambar 2.13 Konfigurasi pin LCD 2 x 16


Pada gambar 2.13 diatas diperlihatkan rangkaian modul LCD yang akan dihubungkan dengan mikrokontroler, dimana didalamnya terdapat 16 terminal yang mempunyai fungsi masing-masing, yaitu : Tabel 2.3 Pin pada Tampilan LCD Pin LCD

Simbol

Level logika

I/o

Fungsi

1

VSS

-

-

Gnd

2

VCC

0/1

-

Pengatur Kontras

3

VEE

0/1

-

Input perintah (0)Input perintah (1)

4

RS

1

1

Tulis Baca (0/1) LCD

5

R/W

0/1

1

Sinyal Enable

6

E

0/1

I/O

Bus Data Baris 0 (LSB)

7

DB 0

0/1

I/O

Bus Data Baris 1

8

DB 1

0/1

I/O

Bus Data Baris 2

9

DB 2

0/1

I/O

Bus Data Baris 3

10

DB 3

0/1

I/O

Bus Data Baris 4

11

DB 4

0/1

I/O

Bus Data Baris 5

12

DB 5

0/1

I/O

Bus Data Baris 6

13

DB 6

0/1

I/O

Bus Data Baris 7

14

DB 7

0/1

I/O

Bus Data Baris 8

15-16

Back Light

-

I/O

Nyala LED

2.5.3 Stuktur Memori LCD

Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memori yang digunakan untuk menyimpan atau memproses data-data yaitu : 1. DDRAM

(Display Data Random Accsees Memory), merupakan memori tempat

karakter yang akan ditampilkan berada. Contoh karakter “A” atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada baris pertama kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut ditulis pada alamat 40h, karakter tersebut akan tammpil pada baris kedua kolom pertama LCD.


2. CGRAM(Character Generatr Random Accsees Memory), merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan. Akan tetapi isi memori akan hilang pada saat Power Supply tidak aktif sebingga pola karakter hilang. 3. CGROM (Character Generator Data Read Only Memory), merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat mengubah lagi , pola karakter tersebutpun tidak akan hilang walaupun power supply tidak aktif.

Beberapa perintah dasar yang harus dipahami adalah instalasi LCD Charakter: 1. Function Set berfungsi untuk mengatur interdace lebar data, jumlah dari baris dan ukuran font karakter. RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

0

0

0

0

1

DL

N

F

X

X

Dimana: X = Don’t care DL: mengatur lebar data DL = 1, lebar data interface 8 bit (DB7 s/d DB0) DL = 0, lebar data interface 4 bit (DB7 s/d DB4) Ketika menggunakan lebar data 4 bit, data harus dikirim dua kali N: Pengaktifan baris N = 0, 1 baris N=1, 2 baris F: Penentuan ukuran font karakter F = 0, 5 x 7 F = 1, 5 x 8 2. Entry Mode berfungsi mengatur increament/decrement dan mode geser RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

0

0

0

0

0

0

0

1

I/D

S

Dimana: I/D : Increment/ decrement dari alamat DDRAM dengan 1 ketika kode karakter dituliskan ke DDRAM. I/D = 0, decrement


I/D = 1, increment

S: Geser keseluruhan display ke kanan dan kiri S = 1, geser ke kiri atau ke kanan bergantung pada I/D S = 0, display tidak bergeser 3. Display On/Off berfungsi untuk mengatur status display ON atau OFF, cursor ON/OFF dan fungsi kursor Blink RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

0

0

0

0

0

0

0

D

C

B

Dimana: D: mengatur Dislay D= 1, Display is ON D= 0, Display OFF Pada kasus ini data display masih tetap berada di DDRAM dan dapat ditampilkan kembali secara langsung dengan mengatur D=1 C: Menampilkan Kursor C = 1, Kursor ditampilkan C = 0, Kursor yang akan ditampilkan B : Karakter ditunjukkan dengan kursor yang berkedio B = 1, kursor blink. 4. Clear Display berfungsi sebagai perinteh untuk menghapus layar RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

5. Geser Kursor dan Display berfumngsi untuk menggeser posisi kursor atau display ke ke kanan atau ke kiri tanpa menulis atau membaca data display. Fungsi ini digunakan untuk koreksi atau pencarian display. RS

R/W

DB7

DB6

DB5

DB4

DB3

DB2

DB1

DB0

0

0

0

0

0

1

S/C

R/L

X

X

R/L

Note

Catatan: X = Don’t care S/C


0

0

Shift Cursor position to the left

0

1

Shift Cursor position to the right

1

0

Shift the entire position to the left

1

1

Shift the entire position to the right

2.6 Relay

Relay

adalah

suatu

komponen

elektronik

yang

berfungsi

sebagai

saklar

elektromagnetik. Prinsip kerja dasar komponen ini adalah penggunaan lilitan kawat untuk menghasilkan medan elektromagnetik disekitar lilitan tersebut. Atau dengan kata lain relay hanya dapat berfungsi sebagai saklar on / off yang diatur oleh adanya gaya magnet dari kumparan yang dialiri arus.

Relay dapat dibedakan atas perbedaan nilai tegangan ambang yang digunakan untuk mengaktifkannya. Biasanya relay yang ada di pasaran dapat berjenis relay 6 volt dan 12 volt. Arus yang digunakan pada rangkaian relay adalah arus DC. Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Apabila lilitan kawat mendapatkan suplay arus listrik maka inti besi lunak akan kontak dan terjadi medan elektromagnetik disekitar lilitan yang akan menarik kedua switch penghantar untuk menjadi bersatu atau menjadi terpisah tergantung jenis relay yang digunakan. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Relay akan kembali pada posisi semula bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan dan pemakaian jenis relay ini tergantung keadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian.


Gambar 2.14 Skema Relay

Apabila arus listrik dimasukkan pada + Vcc maka kumparan pada relay akan bekerja yaitu terjadinya kemagnetan pada kumparan sehigga akan menarik saklar yang terbuat dari bahan logam sehingga pada normally open output akan terhubung dengan pin input, demikian sebaliknya .

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi : 1. Normally Open (NO) Relay yang berfungsi sebagai saklar yang selalu dalam keadaan terbuka bila tidak diberikan tegangan dan tertutup apabila mendapat tegangan sesuai dengan tegangan ambangnya. 2. Normally Close (NC) Relay yang berfungsi sebagai saklar yang selalu dalam keadaan tertutup bila tidak diberikan tegangan dan terbuka apabila mendapat tegangan sesuai dengan tegangan ambangnya, misalnya 6 Volt. 3. Change Over (CO) Relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup, apabila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A dan sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.


2.7 Sensor Suhu IC LM35 Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elekris tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150°C.

Sensor suhu IC LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan karena selain harganya cukup murah, linearitasnya juga lumayan bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ± ¼ °C pada temperatur ruangan dan ± ¾ °C pada kisaran -55 °C to +150 °C. LM35 dimaksudkan untuk beroperasi pada -55 °C hingga +150 °C, sedangkan LM35C pada -40 °C hingga +110 °C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket TO-220. Sensor LM35 umumnya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Gambar 2. 15 Bentuk Fisik LM 35

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 m A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.


Gambar 2.16 Rangkaian pengukur suhu Sensor suhu IC LM 35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat yang tegangan keluarannya linear dalam satuan celcius. Jadi LM35 memilik kelebihan dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dan keluarannya

untuk

mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. Sensor suhu IC LM 35 memiliki impedansi keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian membuat proses interface untuk membaca atau mengotrol sirkuit lebuh mudah. Pin V+ dari Sensor suhu IC LM 35 dihubungkan kecatu daya, pin GND dihubungkan ke Ground dan pin Vout- yang menghasilkan tegangan analog hasil pengindera suhu dihubungkan ke vin (+) dan ADC 0840.

2.7.1 Prinsip Kerja Sensor suhu IC LM 35 Sensor suhu IC LM 35 merupakan IC yang digunakan sebagai sensor suhu. IC tersebut mengubah kondisi suhu lingkungan disekitarnya menjadi sinyal listrik. Sinyal listrik keluaran Sensor suhu IC LM 35 ini memiliki nilai yang sebanding dengan suhu lingkungan dalam bentuk derajat celcius (ºC). Kerja dari sensor suhu LM35 ini adalah perubahan nilai tahanannya akan semakin besar apabila suhu lingkungannya semakin rendah dan nilai tahanannya akan menjadi kecil apabila suhu lingkungannya semakin tinggi. Maka adanya perubahan suhu akan menyebabkan nilai tahanan dari LM35 juga akan berubah. Pada saat LM35 aktif elektron-elektron pada pita valensi akan melakukan pergerakan dari katoda ke anoda sehingga menimbulkan perbedaan potensial. Perbedaan potensial inilah yang menjadi tegangan keluaran dari LM35. Dimana nilai tegangan LM35 akan semakin besar jika nilai suhu besar sebaliknya nilai


tegangan LM35 akan semakin kecil jika nilai suhu yang dibaca kecil. LM35 memiliki tingkat kelinieran yang tinggi dimana kenaikan 1ºC akan menghasilkan tegangan sebesar 10mV atau 10 mVolt/ºC.

2.8 ADC (Analog to Digital Converter)

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital. Proses pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem akusisi data. ADC merupakan piranti masukan, artinya mikrokontroler mendapatkan data dari ADC. ADC memerlukan sinyal write dan read. Sinyal write digunakan sebagai perintah bagi ADC untuk memulai konversi. A/D Converter ini dapat dipasang sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang akan diumpankan ke suatu sistem minimum. Terdapat 4 macam ADC yang memenuhi standar industri, yaitu integrating, tracking, flash/parallel dan successive approximation Jenis 0804 ini merupakan ADC yang sederhana dan mudah digunakan. IC ADC 0804 ini mempunyai 20 pin dengan konfigurasi seperti gambar berikut :

Gambar 2.17 Konfigurasi Pin IC ADC 0804

Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan (continue). Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa


rendah kepada masukan WR sesaat, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah. Pada penelitian ini, prinsip konversi yang digunakan adalah mode control. Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu: 1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi. 2. Rangkaian Konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya).

ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap

dan

mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai sangat tergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut. Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi (conversion time). Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atau prosesor dalam mengolah data input-output secara cepat, dan bukan hanya karena kualitas ADC-nya.


2.9 Perangkat Lunak

2.9.1 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram Mikrokontroller AT89S52 adalah bahasa assembly untuk MCS-51 yang merupakan salah satu keluaran dari mikrokontroller yang menggunakan teknologi CMOS. Angka 51 merupakn jumlah instruksi pada bahasa ini hanya 51 instruksi.

Keluarga MCS-51 mempunyai berbagai macam yang dikelompokkan antara lain: a. Tegangan Kerja Tegangan kerja AT89L55 buatan Atmel dapat beroperasi pada tegangan 2,7 V sampai 6 V. Dari seri P89LPC9XX buatan Philips dapat beropepeasri pada tengangan 2,5 V samapi 3,6 V b. Memori Beberapa tipe memori pada MCS-51: 1. One Time Programmable (OTP) / Mask ROM (Read Only Memory) 2. MTP Flash / EEPROM 3. Multiple Time Programmable (MTP) Ultra-Violet Eraseble Programmable ROM (UVEPROM) c. Fungsi Khusus Beberapa fungsi pada MCS-51 antara lain: 1. C8051F20 buatan Cygnal memiliki ADC hingga 12 bit 32 chanel 2. ATmega8535 ADC 10 bit 8 chanel. Fitur ini terdapat pada kit DT51 AVR low cost 3. P8LPC768 buatan Philips memiliki 8 keyboard, power on reset dan breown out detect

d. Timer/Counter Timer/ counter yang dimiliki MCS-51 dapat mencapai 5 buah seperti P8LPC768 buatan Philips, tipe yang lain memiliki fasilitas Pulse Width Modulation (PWM), Programmable Counter Array (PCA) dan Wathdog Timer

2.9.2 Instruksi Bahasa Assembly MCS-51


Assembler adalah sebuah program yang membaca file teks dari instruksi assembly dan dikonversi menjadi kode mesin. Kompiler adalah program juga melakukan pengkonversian namun untuk bahasa tingkat tinggi. Assembler lebih sederhana daripada kompiler. Setiap perintah bahasa assembly secara langsung mewakili satu instruksi mesin. Perintah bahasa tingkat tinggi lebih komplek dan memerlukan banyak instruksi mesin. Perbedaan penting lainnya antara assembly dan bahasa tingkat tinggi adalah, bahwa setiap perbedaan jenis CPU akan memiliki instruksi mesin tersendiri juga akan memiliki bahasa assembly tersendiri pula. Angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Instruksi-instuksi tersebut antara lain: 1. Instruksi MOV Perintah ini merupakan perintah dasar untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Contoh: mov mov r0,#20 h

cx, 02

; angka 2 disimpan di register cx

; isikan nilai 20 heksadesimal ke register r0, tanda ‘#’ sebelum

bilangan

mmenunjukkan

bahwa

bilangan

tersebut

adalah nilai [100], bx

; isi data dilokasi memomri 100 disimmpan di

alamat bx

2. Instruksi CALL Intruksi ini berfungsi memanggil surutin tertentu. a. Acall melakukan subrutin yang ditunjuk dengan jangkauan 2 Kbyte b. Lcall melakukan subrutin yang ditunjuk dengan jangkauan 64 Kbyte contoh: ……………… acall tunda ……………… tunda: ………………

3. Instruksi Ret Intruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah intruksi acall dilaksanakan. Contoh: acall tunda ……………………


tunda: ……………… ret

4. Intruksi Cjne (Compare and Jump if Not Equal) Intruksi ini melakukan perbandingan antara data sumber dengan data tujun, bila data sama akan dilanjutkan pada instruksi berikutnya, jika tidak akan lompat ke alamat yang dituju. Contoh: Cjne @R1,#00h, beda

5. Intruksi Djnz (Dcrement and Jump if Not Zero) Intruksi ini melakukan operasi pengurangan pada alamat register yang ditunjuk dengan nilai 1 dan jump jika hasil pengurangan tidak sama dengan 0 Contoh: Loop: Djnz 08h, loop Ret

6. Instruksi Jb (Jump on Bit set) Jika data bit sama dengan 1 maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi jika data sama dengan 0 program akan melanjutkan program di bawahnya. Contoh: Jb p2.2, lompat Add A, 20h Lompat: dec A

7. Intruksi Jbc (Jump onbit set then clear bit) Jika data bit sama dengan 1 maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi dan sekaligus mengubah bitnya dengan 0 8. Instruksi Jc (Jump on carry) Jika data bit pada carry flag sama dengan 1 maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi jika data sama dengan 0 program akan melanjutkan program di bawahnya. 9. Intrusksi Jmp Intruksi ini melakukan lompatan pada alamat kode yang ditunjuk.


10. Intruksi Jnb (Jump on bit set) Jika data bit sama dengan 0 maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi jika data sama dengan 1 program akan melanjutkan program di bawahnya. 11. Intruski Jnc (Jump on no carry) Jika data bit pada carry flag sama dengan 0 maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi jika data sama dengan 1 program akan melanjutkan program di bawahnya 12. Intruksi Jnz (Jump if not zero) Jika data pada akumulator tidak sama dengan 00h maka program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk intrusksi jika data sama dengan 00h program akan melanjutkan program di bawahnya 13. Intruksi Jz (Jump if Zero) Jika data pada akumulator

sama dengan 00h maka program akan melanjutkan

program selanjutnya tetapi jika data sama dengan 00h program akan melompat ke sub rutin yang ditunjuk. 14. Instruksi Clr (Clear) Intruksi ini akan memberikan data 0 pada register yang ditunjuk. Contoh: Clear A

; intruksi ini member data 0 pada A

15. Instruksi Cpl (Complement) Intruksi ini akan melakukan komplemen register yang ditunjuk. Contoh: Cpl A.1

;

data pada A.1 dikomplemenkan

16. Intruksi Subb Intruksi ini melakukan pengurangan data pada antara dua buah alamat register beserta dengan bit carry flagnya. 17. Intruksi Setb Intruksi ini melakukan operasi set pada bit pada alamat yang ditunjuk.

18. Instruksi Aritmatika Instruksi aritmatika meliputi: a. Penjumlahan (Addition) Contoh: Add A, R2

; data pada A dijumlahkan dengan data


Pada R2 dan hasilnya di simpan di A

b. Pengurangan (Subtraction) Contoh: SUB

CX, BX

;hasilnya disimpan di CX

DEC

CX

;hasil CX = CX + 1

c. Pembandingan (CMP / Comparison) Contoh: CMP

DL, BL

;bandingkan isi DL dengan BL

d. Perkalian (Multiplication) Perkalian antara AL (8 bit) atau AX (16 bit) dengan isi reg atau [alamat], hasilnya disimpan di AX (8 bit) atau DX-AX (16 bit). contoh: mul

dl

;isi al (8 bit) dikali dengan dl, hasil di ax

mul

bx

;isi ax (16 bit) dikali dengan bx, hasil di dx-ax

e. Pembagian (Division) contoh: div

dl

;isi ax dibagi dl,hasil di al

sisanya di ah.


BAB 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Pengontrolan Suhu

Recommend Documents