BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1. Walet 2.1.1.
Penjelasan Walet Keberadaan burung walet (Collocalia fushipaga) serta keistimewaan sarangnya sudah dikenal sejak ratusan tahun silam. Walet menyukai terbang tinggi dan kurang suka berputar-putar di tempat yang rendah. Tubuh walet mempunyai panjang badan dari kepala sampai ekor sekitar 15cm. Panjang sayap walet sekitar 9 cm. Bentangan sayap walet dari ujung sayap yang satu ke ujung sayap yang lainnya adalah sekitar 26 cm. Khasiat sarang walet bagi kesehatan tubuh dipopulerkan oleh orang Cina sejak Dinasti Ming. Harga sarang burung walet relatif tinggi, selain karena khasiatnya yang istimewa, tetapi juga karena sulit diperoleh. Pada awalnya, walet hidup secara alami di gua-gua. Sejalan dengan perkembangannya, manusia membuat rumah untuk tempat tinggal walet. Di habitat alaminya, walet tinggal dia gua-gua pantai berkarang yang terjal atau bukit yang curam mulai dari dataran rendah sampai ketinggian 600 m dpl. Di dalam gua, walet jantan dan betina akan membuat sarang secara bergantian dengan menggunakan air liurnya. Pembuatan sarang bertujuan agar pasangan walet dapat kawin setelah pembuatan sarang selesai dibuat. Walet basanya berkembang biak pada bulan September-April. Bulan-bulan tersebut merupakan musim hujan sehingga suhu udara rendah dan kelembapannya tinggi, makanan berupa serangga pun berlimpah. Sarang walet dibuat di langit-langit gua yang tinggi dan gelap. Keberadaan sarang di langit-langit gua ini disebabkan
kebiasaan
walet
yang
membuat
sarang
sambil
menggelantung. Selain itu, walet meletakan sarangnya di langit-
6
7 langit yang tinggi agar terhindar dari binatang pengganggu dan cahaya. Memperhatikan factor habitat, kebiasaan hidup, dan kesulitan memanen sarang walet maka orang mulai memikirkan untuk membuat rumah sebagai tempat tinggal walet. Kondisi rumah walet, diupayakan semirip mungkin dengan kondisi gua di alam sehinggawalet mau tinggal di dalamnya. Bagi pengusaha atau pengelola rumah walet, upaya memindahkan habitat walet dari gua ke rumah ini terutama karena tergiur harga sarang walet yang mahal, pengelolaan yang lebih mudah, dan kualitas sarang yang lebih bagus. Walet akan memilih tempat bersarang, misalnya, dirumah penduduk yang kondisi iklim mikro dalam rumah tersebut cocok atau sesuai dengan habitat mikro walet. Namun, suatu saat karena suatu hal bisa saja walet-walet tersebut pindah ke rumah lain yang dirasa lebih baik. Jadi, walet akan dating dan pergi semaunya sendiri. Yang dapat dilakukan manusia adalah mengupayakan agar burung-burung walet tersebut mau tinggal didalam gedung dan berkembang biak didalamnya dengan cara-cara sebagai berikut. 1. Membangun gedung yang cocok atau sesuai dengan habitat walet. 2. Mengupayakan secara persuasive agar walet mau masuk dan bersarang di dalam rumah yang sudah disediakan. 3. Memilih lokasi yang didukung oleh sumber makanan yang berlimpah. 4. Menjamin keamanan fisik burung dari gangguan binatang penggangu. 5. Mengupayakan agar walet tetap kerasan tinggal dan berkembang biak di gedung tersebut, diantaranya dengan menyediakan extra fooding (makanan tambahan).
8
Gambar 2.1 Walet
Gambar 2.2 Denah Ruang Walet
2.1.2.
Suhu Suhu yang ideal dalam sebuah gedung walet berkisar antara 28-29oC. Suhu yang terlalu dingin tidak disukai walet. Berbeda
9 dengan burung seriti yang dapat berkembang biak secara produktif di daerah dingin. Di sisi lain, suhu gedung yang terlalu tinggi akan berpengaruh pula terhadap produktifitas, sarang yang dihasilkan akan berukuran kecil.
2.1.3.
Kelembapan Sesuai dengan habitatnya, walet menyukai tempat yang lembab. Kelembapan yang ideal yang disukai walet adalah 80-90%. Kelembapan yang terlalu tinggi akan merusak sarang walet, yaitu warna sarang menjadi kuning atau keruh dan terbentuknya “Sarang Karet” (sarang walet yang telah berubah menjadi kenyal mirip dengan bahan karet). Sarang walet kurang laku dijual karena tidak dapet dikonsumsi. Kelembapan yang terlalu tinggi juga akan menyebabkan sirip-sirip akan mengeluarkan jamur kayu. Disisi lain, kelembapan yang terlau rendah, juga berakibat buruk, yaitu sarang yang dibuat oleh walet akan cepat kering sehingga sarang tersebut tidak sempurna bentuknya.
2.1.4.
Cahaya Walet cenderung memilih tempat bersarang dengan intensitas cahaya yang sangat rendah. Dihabitat asalnya, yaitu di dalam guagua alam, walet lebih menyukai ruang yang gelap dibandingkan dengan ruang atau bagian gua yang terang atau remang-remang. Perlu diketahui, bahwa walet mempunyai echo location, yaitu kemampuan untuk mendeteksi lokasi atau ruang dan benda-benda yang berada di depannya dengan menangkap pantulan suara yang dikeluarkannya. Kemampuan ini memungkinkan walet terbang dalam kegelapan dan mengenali sarangnnya dengan baik. Sarang yang dikeluarkan dan ditangkap oleh walet dikeluarkan dari organ belakang tenggorokannya yang disebut cyrinx.
10 2.1.5.
Keamanan Walet mempunyai perilaku yang peka, agresif, liar, dan tidak adaptif. Karena itu, walet akan memilih tempat yang gelap dan tersembunyi. Hal itu jelas merupakan indikasi bahwa walet membutuhkan rasa aman, nyaman, dan tenang dalam berkembang biak. Gedung walet yang ideal haruslah dapat memberikan jaminan keamanan bagi burung-burung tersebut. Sumber-sumber munculnya gangguan haruslah diatasi dengan tepat. Sumber gangguan dapat berupa binatang predator, seperti tikus, tokek, kecoa, elang, burung hantu, dan kelelawar. Selain itu, gangguan juga dapat muncul dari datangnya perampok atau pencuri yang masuk ke gedung walet. Pencurian sarang walet pada malam hari jelas membuat walet mengalami stress. Jika itu terjadi berulang-ulang, koloni walet akan kabur, mencari lokasi lain yang lebih aman.
2.1.6.
Tembok Gedung walet sebaiknya menggunakan dinding tembok. Hal itu akan menjaga kestabilan suhu dan kelembapan di dalam ruangan. Ukuran ketebalan antara 25-30 cm. tembok disusun dengan bata merah membujur. Di dalam bangunan yang menggunakan tembok setebal 25-30cm, kondisi iklim mikro cenderung lebih sejuk dan lebih lembab. Tetap, dinding tembok dapat juga dibuat dengan ketebalan yang lebih pendek, selama kondisi suhu dan kelembapan dapat diatur sedemikian rupa sehingga sesuai dengan habitat walet, tidak jadi masalah. Kepentingan menebalkan dinding gedung walet, selain berkaitan dengan faktor suhu dan kelembapan, juga berkaitan dengan faktor keamanan. Ini terutama untuk gedung walet yang sudah berproduksi. Tembok yang tebal sekurang-kurangnya merupakan sebuah langkah antisipasi dalam mengamankan gedung dari ulah para pembobol gedung walet.
11 2.1.7.
Lubang Ventilasi Lubang ventilasi dibuat untuk membuat sirkulasi udara di dalam gedung dapat berganti secara normal. Lubang ventilasi ini sangat penting agar sirkulasi udara di dalam gedung senantiasa lancar. Hal itu akan membuat ruangan-ruangan dalam gedung walet tidak pengap. Ruang yang berventilasi sedikit akan membuat sirkulasi menjadi terhambat. Kondisi di dalam ruangan pun menjadi tidak sehat. Ini akan mempengaruhi kesehatan walet maupun kualitas sarang. Kebutuhan lubang ventilasi tergantung dari besar-kecilnya ruangan di dalam gedung walet tersebut. Setiap gedung walet tidak sama ukurannya. Dengan demikian, jumlah lubang ventilasi yang dibutuhkan juga tidak sama. Jumlah lubang ventilasi itu berhubungan dengan tinggi-rendahnya angka kelembapan. Apabila jumlah lubang ventilasi terlalu banyak, angka kelembapan menjadi turun. Apabila lubang ventilasi terlalu sedikit, angka kelembapan akan naik. Lubang-lubang ventilasi dapat menggunakan pipa PVC atau paralon. Umumnya ukuran yang digunakan 4 dim. Namun, lubang ventilasi ini juga berpotensi untuk dilalui binatang pengganggu seperti tikus atau tokek. Untuk itu biasanya lubang ventilasi ini ditutup dengan ram kawat. Lubang ventilasi dengan menggunalan pipa PVC haruslah disambung dengan pipa lengkung (kni). Tujuan digunakannya kni adalah agar cahaya yang masuk melalui pipa PVC dapat dibelokkan ke bawah sehingga ruangan menjadi redup atau gelap. Dengan kata lain, manfaat digunakannya kni adalah untuk menekan cahaya yang masuk ke dalam ruangan.
2.1.8.
Lubang Pintu Lubang pintu adalah tempat walet keluar masuk gedung tiap harinya. Penentuan arah pintu yang tepat, dan ukuran lebar
12 sempitnya, akan sangat berpengaruh dalam budidaya walet. Lubang pintu biasanya diletakan di bagian atas tembok gedung. Ada kalanya, untuk lebih menunjang keberhasilan budi daya, bagian dalam lubang pintu dilengkapi dengan semacam “cerobong” untuk menekan cahaya yang masuk. Berkaitan
dengan
cahaya,
beberapa
hal
yang
perlu
diperhatikan mengenai pintu walet, yaitu : •
Jumlah pintu walet tidak perlu banyak. Pintu masuk yang telalu banyak tidak hanya membuat ruangan menjadi terlalu terang, tetapi suhu dan kelembapannya juga menjadi labil, mudah terpengaruh oleh kondisi di luar rumah walet.
•
Ukuran pintu walet yang ideal adalah 15 cm x 30 cm. untuk pemancing awal pintu walet dapat dibuat lebih besar, setelah itu pintu walet dapat dikecilkan sedikit semi sedikit.
•
Jika mungkin, sebaiknya pintu walet dibuat menghadap utara atau selatan agar cahaya matahari tidak banyak masuk ke ruangan pada pagi hari dan sore hari.
Gambar 2.3 Denah Lubang Pintu Walet
13 Jumlah pintu untuk walet di sebuah gedung dikenal dengan istilah pintu tunggal dan pintu majemuk. Untuk penjelasan lebih lanjut mengenai pintu tunggal dan pintu majemuk dapat dilihar dari penjelasan lanjutan dibawah ini :
2.1.8.1.
Pintu Tunggal Sebuah gedung walet yang hanya menggunakan satu buah pintu dinamakan pintu tunggal. Pertimbangan menggunakan pintu tunggal kemungkinan disebabkan hal-hal berikut : a. lokasi gedung walet yang sempit atau terjepit diantara gedunggedung walet yang lain sehingga hanya satu bagian depan yang memungkinkan dibuat pintu burung. Sebagai contoh, bangunan ruko (rumah toko) yang difungsikan untuk budi daya walet biasanya menggunakan pintu tuggal. b. Ukuran gedung walet yang tidak terlalu luas, sehingga lebih baik menggunakan satu pintu saja. Hal itu dimaksudkan agar cahaya atau sinar yang masuk ke dalam gedung tidak terlalu banyak.
2.1.8.2.
Pintu Majemuk Sebuah gedung walet yang menggunakan lebih dari satu pintu disebut menggunakan pintu majemuk. Pertimbangan menggunakan pintu majemuk ini disebabkan hal-hal berikut : a. Bangunan gedung walet masih baru, sehingga masih sedang dalam proses awal memancing walet agar masuk gedung. Jumlah pintu yang lebih dari satu memang memiliki kelebihan, yaitu walet bebas memilih pintu mana saja yang lebih disukai. Dalam sebuah bangunan beru kadang-kadang terdapat 6-8 buah pintu masuk. Namun, akibat terlalu banyak pintu, cahaya di dalam gedung menjadi terang, dan suhu di dalamnya juga relative naik.
14 b. Bangunan walet yang luas dan bertingkat harus menggunakan lebih dari satu buah pintu masuk walet. Apalagi apabila populasi walet di gedung tersebut sudah sangat banyak.
2.1.8.3.
Pintu Lebar Gedung walet yang masih baru biasanya menggunakan pintu lebar. Pintu lebar ini ada yang menggunakan ukuran lebar 80 cm dan panjang 100 cm. Ukuran pintu yang lebar di gedung yang masih kosong membuat walet yang hendak coba-coba untuk masuk ke dalam gedung tidak memiliki rasa takut sama sekali. Pembuatan pintu yang lebar ini didasari pada pengalaman bahwa walet yang bersarang di rumah hunian penduduk melewati pintu utama rumah atau jendela yang terbuka, yang jelas memiliki ukuran cukup lebar. Dengan ukuran pintu yang lebar, walet dengan bebas bisa keluar masuk gedung.
2.1.8.4.
Pintu Sempit Gedung walet yang populasi waletnya banyak biasanya menggunakan ukuran pintu yang sempit. Alasannya dengan ukuran pintu yang sempit, cahaya dan sinar yang masuk dapat ditekan
serendah mungkin. Sinar yang terlalu banyak masuk akan membuat ruang menjadi terang dan suhu ruangan juga akan naik. Selain itu, ukuran pintu yang sempit dimaksudkan untuk menyulitkan para pencuri yang masuk melalui pintu burung. Banyak pencuri yang berhasil memasuki gedung lewat pintu ini. Karena itu, ukuran pintu yang sempit, lebar sekitar 14 cm atau 15 cm dan panjang sekitar 40 cm atau 60 cm, dimaksudkan sebagai langkah pencegahan terhadap pencurian sarang burung walet.
15 2.2. Mikrokontroler AVR 2.2.1.
Penjelasan Mikrokontroler AVR AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang beredar di pasaran saat ini. AVR merupakan mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang berbasiskan arsitektur Harvard dimana program dan data disimpan secara terpisah. Alat-alat yang berbasiskan arsitektur Havard menyimpan program pada memori yang permanent atau semi permanent dan data pada memori yang volatile. Hal ini sangat cocok untuk diterapkan pada embedded system (sistem digital), karena memori yang menyimpan program terlindungi
dari
spike-spike
tegangan
yang
terjadi
karena
ketidakstabilan dan faktor-faktor lingkungan yang mungkin saja dapat merusak program yang tersimpan. AVR terdiri dari tiga keluarga, yaitu : •
AVR Tiny, ciri-cirinya adalah sebagai berikut : 9 Memiliki memori sebesar 1-8 kB (kilo Byte). 9 Mempunyai pin bervariasi dari 8-20 pin. 9 Jumlah
perangkat
yang
dapat
terhubung
ke
mikrokontroler terbatas. •
AVR Mega, ciri-cirinya adalah sebagai berikut : 9 Memiliki memori sebesar 4-256 kB 9 Mempunyai pin bervariasi dari 28-100 pin. 9 Memiliki instruksi-instruksi yang lebih bervariasi dan lebih banyak. 9 Jumlah
perangkat
yang
dapat
terhubung
ke
mikrokontroler lebih banyak. •
AVR yang dirancang secara khusus, merupakan AVR jenis AVR Mega yang mempunyai fitur-fitur khusus yang tidak dimiliki oleh AVR jenis lain, seperti USB controller, LCD controller, dan lainlain.
16 2.2.2.
Fitur-fitur AVR •
Memiliki On-chip In System Programmable Flash Memory yang digunakan sebagai program memory. Semua jenis mikrokontroler AVR memiliki fitur ini. Dengan adanya fitur ini, maka EEPROM atau RAM eksternal untuk menyimpan program memory tidak perlu dipasang lagi. Selain itu, fitur ini juga memungkinkan untuk menuliskan program ke dalam mikrokontroler selagi mikrokontroler tersebut dipasang di tengah-tengah rangkaian. Hal ini memungkinkan proses pembaharuan perangkat lunak di dalam mikrokontroler menjadi lebih mudah dan lebih cepat.
•
Memiliki 32x8 general purpose register. Kumpulan register yang banyak berarti veriabel-variabel dapat disimpan di dalam CPU dari
pada
di
dalam
memory.
Hal
ini
akan
membuat
mikrokontroler lebih jarang mengakses memori, sehingga menghemat waktu lebih banyak dan program pun akan berjalan lebih cepat. •
Memiliki
EEPROM
dan
RAM
hampir
pada
semua
mikrokontroler. EEPROM dan RAM berfungsi sebagai tempat menyimpan data. •
Mempunyai kecepatan operasi clock 0 MHz sampai 10 MHz. kebanyakan instruksi bekerja dalam satu siklus clock dan hal ini merupakan peningkatan kinerja sebesar hampir 10 kali dari mikrokontroler konvensional yang bekerja pada kecepatan clock yang sama.
•
Memiliki rangkaian Power On RESET.
•
Memiliki On-chip Timer yang dapat diprogram.
•
Memiliki sumber interrupt baik internal maupun eksternal.
•
Memiliki watchdog timer yang dapat diprogram dengan osilator yang independent. Fitur ini digunakan untuk memulihkan keadaan apabila perangkat lunak mengalami crash.
17 •
Memiliki mode operasi SLEEP dan POWER DOWN. Hal ini membuat mikrokontroler menghemat daya listrik apabila dalam keadaan tidak sedang bekerja.
•
Memiliki On-chip RC Clock Oscillator. Menggunakan fitur ini dapat menghemat jumlah komponen yang harus digunakan.
•
Memiliki jangkauan komponen yang luas (dari mokrokontroler sederhana dengan hanya 8 pin sampai mikrokontroler yang memiliki 68 pin). Hal ini dapat membuat user dapat memilih mikrokontroler yang sesuai dengan kebutuhan aplikasi yang ingin dikembangkan.
2.2.3.
Arsitektur AVR Mikrokontroler
AVR
menggunakan
arsitektur
Havard,
dimana bus memori data dan program dipisah. Bus memori data berukuran 8 bit dan menghubungkan hampir semua komponen peripheral dengan register file. Data yang terdapat dalam program memori mempunyai ukuran 16 bit dan diteruskan ke Instruction Register. Hal ini berlaku sama pada semua jenis mikrokontroler AVR, dan berbeda hanya pada jumlah komponen peripheral yang dimiliki, juga jumlah program memory dan data memory. Program memory menggunakan flash memory yang besarnya bervariasi antara mikrokontroler yang satu dengan mikrokontroler yang lainnya. Sebagai contoh, AT90S1200 memiliki program memory yang besarnya 1Kbyte yang disusun sebagai 64 kbit x 16 bit. Program memory diakses setiap siklus clock dan sebuah instruksi dimasukan ke Instruction Register, lalu diteruskan ke register file, memilih register mana yang akan digunakan oleh ALU untuk melaksanakan perintah. Hasil dari Instruction Register juga didecode oleh Instruction Decoder untuk memutuskan mana signal pengandali yang akan diaktifkan untuk menyelesaikan instruksi yang sedang dijalankan.
18 Program
memory,
selain
menyimpan
instruksi,
juga
menyimpan interrupt vector yang dimulai dari alamat $0000. program yang ingin dijalankan seharusnya dimulai pada lokasi memory di luar yang telah dimaksudkan untuk interrupt vector. Jumlah dari interrupt vector ini bervariasi dari mikrokontroler yang satu dengan mikrokontroler yang lain. Sebagai contoh, AT90S1200 mempunyai 3 vektor dan AT90S8515 mempunyai 13 vector. Namun, data memory dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu : a. Sebuah Register File dengan lebar 8 bit. b. 64 buah I/O register dengan lebar masing-masing 8 bit. Tidak semua mikrokontroler memiliki semua 64 register tersebut. Register-register ini merupakan bagian dari On-chip SRAM dan bias diakses sebagai SRAM dengan alamat $20h dan $5Fh atau sebagai I/O register dengan alamat dari $00h sampai $3F. c. SRAM internal, terdapat hamper disemua mikrokontroler AVR, kecuali pada mikrokontroler sederhana. Jumlah dari SRAM ini bervariasi dari 128 Byte sampai 4 kByte. SRAM digunakan untuk stack dan juga menyimpan variable. Selama interrupt dan panggilan-panggilan subroutine, nilai program counter pada saat tersebut akan disimpan pada stack. Ukuran dari stack ini dibatasi oleh SRAM yang tersedia. Lokasi dari stack yang sedang dipakai ditunjukan oleh stack pointer. Stack pointer berukuran 1 byte pada mikrokontroler yang sederhana, seperti AT90S2313 dan 2 byte pada mikrokontroler yang cukup besar, seperti AT80S8515. Stack pointer harus diinialisasi setelah reset sebelum stack dapat digunakan. Untuk mikrokontroler yang tidak mempunyai SRAM di dalamnya, tersedia hardware stack untuk menyimpan alamat program yang dikembalikan. Namun, hardware stack hanya bisa menyimpan sampai 3 alamat. d. SRAM eksternal, hanya tersedia pada mikrokontroler yang cukup besar dari keluarga mikrokontroler AVR. Mikrokontroler tersebut
19 mempunyai port-port untuk mengakses data eksternal dan memori eksternal dapat mengakses SRAM-SRAM eksternal yang tersedia. e. EEPROM, tersedia hampir di semua mikrokontroler AVR dan diakses pada pemetaan memori yang berbeda. Alamat awal selalu dimulai dari $0000. Berbagai mikrokontroler mempunyai beragam ukuran EEPROM, mulai dari 64 Byte sampai 4 kByte. EEPROM ini dapat ditulis dan dibaca oleh semua program. Sebagai informasi, EEPROM dapat ditulis sampai kira-kira 100.000 kali Hampir semua instruksi pada mikrokontroler berukuran 1 word (2 byte) dan memerlukan 1 lokasi program memory. Banyak instruksi yang berkerja pada 1 siklus clock dan sedikit yang bekerja pada 2 atau lebih siklus clock. Pelaksanaan dalam 1 siklus clock ini dicapai dikarenakan penggunaan pipeline 2 tingkat. Pipeline ini bekerja dengan mengambil instruksi yang baru sementara instruksi yang lain sedang dikerjakan. Dengan demikian, proses instruction fetch dan instruction decode dilakukan secara bersama-sama.
20
Gambar 2.4 Diagram Blok dari Arsitektur AVR
2.2.4.
Register AVR Semua mikrokontroler AVR memiliki general-purpose register sebanyak 32 buah. Register-register ini dinamakan R0 sampai R31. Register file dibagi menjadi dua bagian, dimana masingmasing memiliki 16 buah register, R0 sampai R15 dan R16 sampai R31. Semua instruksi yang bekerja pada register memiliki akses langsung dan akses yang bersifat single-cycle. Pengecualian terjadi
21 pada instruksi-instruksi SBCI, SUBI, CPI, ANDI, ORI, dan LDI. Instruksi-instruksi ini hanya bekerja pada R16 sampai R31. Register R0 dan R26 sampai R31 memiliki fungsi-fungsi tambahan. R0 digunakan dalam instruksi LPM (load program memory), sementara R26 sampai R31 digunakan sebagai pointer register yang sering digunakan dalam instruksi indirect.
2.3. LCD (Liquid Crystal Display) 2.3.1.
Penjelasan dan jenis-jenis LCD LCD (liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD terdiri dari lapisan-lapisan cairan kristal diantara dua pelat kaca. Film transparan yang dapat menghantarkan listrik atau back plane, diletakkan pada lembaran belakang kaca. Bagian trasparan dari film yang dapat menghantarkan arus listrik pada bagian luar dari karakter yang diinginkan dilapiskan pada pelat bagian depan. Pada saat terdapat tegangan antara segmen dan back plane, bagian yang berarus listrik ini mengubah transmisi cahaya melalui daerah di bawah segmen film. Berdasarkan jenis tampilan, LCD dapat dikelompokkan menjadi beberapa jenis, yaitu : •
Segment LCD LCD jenis ini terbentuk dari beberapa seven-segment display atau sixteen segment display, namun ada juga yang menggunakan gabungan dari keduanya. LCD jenis ini sering dipakai pada jam digital dan alat ukur digital
•
Dot Matrix Character LCD LCD jenis ini terbentuk dari beberapa dot matrix display berukuran 5x7 atau 5x9, yang membentuk sebuah matriks yang lebih besar dengan berbagai kombinasi jumlah kolom dan baris. Kombinasi ini menentukan jumlah karakter yang dapat
22 ditampilkan oleh LCD tersebut, seperti 2 baris x 20 karakter atau 4 baris x 20 karakter. •
Graphic LCD LCD jenis ini masih terus berkembang sampai saat ini. Resolusi LCD jenis ini bervariasi, diantaranya 128x64, 128x128, 240x64, 240x128. sekarang ini, graphic LCD banyak dipakai pada
handycam, laptop, telepon selular (cellphone), monitor
komputer, dan lain-lain.
2.3.2.
Register LCD Register-register yang terdapat dalam LCD adalah sebagai berikut : •
IR (Instruction Register), digunakan untuk menentukan fungsi yang harus dikerjakan oleh LCD serta pengalamatan DDRAM atau CGRAM.
•
DR (data register), digunakan sebagai tempat data DDRAM atau CGRAM yang akan dituliskan ke atau dibaca oleh komputer atau sistem minimum. Saat dibaca, DR menyimpan data DDRAM atau CGRAM, setelah itu data alamat berikutnya secara otomatis ke DR. Pada waktu menulis, cukup lakukan inisialisasi DDRAM atau CGRAM sejak alamat awal tersebut.
•
BF (Busy Flag), digunakan untuk memberi tanda bahwa LCD dalam keadaan siap atau sibuk. Apabila LCD sedang melakukan operasi internal, BF di-set menjadi 1, sehingga tidak akan menerima perintah dari luar. Jadi, BF harus di-cek apakah telah direset menjadi 0 ketika akan menulis LCD (memberi data pada LCD). Cara untuk menulis LCD adalah dengan mengeset RS menjadi 0 dan mengeset R/W menjadi 1.
•
AC (address counter), digunakan untuk menunjuk alamat pada DDRAM atau CGRAM dbaca atau ditulis, maka AC secara
23 otomatis menunjukkan alamat berikutnya. Alamat yang disimpan AC dapat dibaca bersamaan dengan BF. •
DDRAM (Display Data Random Access Memory), digunakan sebagai tempat penyimpanan data sebesar 80 byte. AC menunjukan alamat karakter yang sedang ditampilkan.
•
CGROM (Character Generator Read Only Memory), pada LCD telah terdapat ROM untuk menyimpan karakter-karakter ASCII (American
Standard
Code
for
Interchange
Information),
sehingga cukup memasukan kode ASCII untuk menampilkannya. •
CGRAM (Character Generator Random Access Memory), sebagai data storage untuk merancang karakter yang dikehendaki. Untuk CGRAM terletak pada kode ASCII dari 00h sampai 0Fh, tetapi hanya delapan karakter yang disediakan. Alamat CGRAM hanya 6 bit, 3 bit untuk mengatur tinggi karakter dan 3 bit tinggi menjadi 3 bit rendah DDRAM yang menunjukan karakter, sedangkan 3 bit rendah sebagai posisi data CGRAM untuk membuat tampilan satu baris dalam dot matrix 5x7 karakter tersebut, dimulai dari atas. Sehingga karakter untuk kode ASCII 00h sama dengan 09h sampai 07h dengan 0Fh. Dengan demikian, untuk perancangan satu karakter memerlukan penulisan data ke CGRAM sampai delapan kali.
•
Cursor and Blink Control Circuit, merupakan rangkaian yang menghasilkan tampilan kursor dan kondisi blink (berkedipkedip).
24 Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD
Berikut ini adalah blok diagram dari LCD 20x4 yang digunakan,
Gambar 2.5 Blok Diagram LCD
25
2.4. Photodioda Photodioda merupakan suatu dioda semiconductor yang mempunyai fungsi sebagai photodetector. Photodioda tersebut satu paket dengan windows atau koneksi fiber optik untuk menghalangi cahaya yang akan masuk ke bagian sensitif dari alat tersebut.photodioda ini juga biasanya digunakan tanpa window untuk deteksi vacuum UV atau X-rays.
Gambar 2.6 Simbol Photodioda Prinsip dari cara kerja photodioda yang merupakan persimpangan antara struktur p-n atau struktur n-p. Ketika suatu proton menerima cukup energi ke dioda maka electron-electron tersebut menciptakan mobile elektron dan lubang pengisian electron positif. Jika terjadi suatu penyerapan dalam persimpangan atau terjadi penyebaran didalamnya. Ini akan membawa jalan elektron tersebut dari persimpangan tersebut.
Gambar 2.7 Respon Photodioda
26 Photodioda
juga
bisa
digunakan
bias
dibawah
nol
(mode
photovoltaic) atau pembiasan balik (mode photoconductive). Dalam bias nol, cahaya tersebut jatuh ke dioda sebab terdapat jalur lintasan arus dalam alat tersebut, penting untuk menyerang bias yang mana merupakan penyebab terjadinya
‘dark
current’
(arus
hitam)
dalam
melawan
langsung
photocurrent. Ini biasanya dikenal dengan efek photovoltaic dan merupakan basis dari sel solar (solar cell). Dalam faktanya solar cell hanya merupakan nomor besardari photodioda besar. Tabel 2.1 Bahan pembuat Photodioda
Gambar 2.8 Photodioda
2.5. Relay
Gambar 2.9 Relay
27 Relay merupakan rangkaian yang bersifat elektronis sederhana dan tersusun oleh •
saklar.
•
medan elektromagnet (kawat koil).
•
poros besi.
Gambar 2.10 Blok Diagram Relay Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus listrik melalui koil, lalu membuat medan magnet sekitarnya merubah posisi saklar sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. Disinilah keutamaan komponen sederhana ini yaitu dengan bentuknya yang minimal bisa menghasilkan arus yang lebih besar Komponen sederhana ini dalam perkembangannya digunakan (atau pernah digunakan) sebagai komponen dasar berbagai perangkat elektronika, lampu kendaraan bermotor, jaringan elektronik, televisi, radio, bahkan pada tahun 1930an pernah digunakan sebagai perangkat dasar komputer yang keberadaannya kini digantikan oleh mikroprosesor seperti IntelCorp. Dan AMD. Semua itu karena pemakaian relay mempunyai Keuntungan yaitu ; •
Dapat mengontrol sendiri arus serta tegangan listrik yang diinginkan
•
Dapat memaksimalkan besarnya tegangan listrik hingga mencapai batas maksimalnya
•
Dapat menggunakan baik saklar maupun koil lebih dari satu, disesuaikan dengan kebutuhan
28 2.6. I2C I2C merupakan singkatan dari Inter-Integrated Circuit, yang disebut dengan I-two-C. I2C merupakan protokol yang digunakan pada multi-master serial computer bus yang diciptakan oleh Philips yang digunakan untuk saling
berkomunikasi
dengan
perangkat
low-speed
lainnya
yang
diaplikasikan pada motherboard, embedded system, atau cellphone. Jalur I2C bus hanya merupakan 2 jalur yang disebut dengan SDA line atau SCL line, dimana SCL merupakan jalur untuk clock dan SDA line merupakan jalur untuk data. Semua peralatan yang akan digunakan dihubungkan seluruhnya pada jalur SDA line dan SCL line dari I2C bus tersebut. Jenis komunikasi yang dilakukan antar peralatan dengan menggunakan protokol I2C mempunyai sifat serial synchronoushalf duplex bidirectional, dimana yang data ditransmisikan dan diterima hanya melalui satu jalur data SDA line (bersifat serial), setiap penggunaan jalur data bergantian antar perangkat (bersifat bidirectional). Sumber clock yang digunakan pada I2C bus hanya berasal dari satu perangakat master melalui jalur clock SCL line (bersifat synchronous). Kedua jalur SDA dan SCL merupakan driver yang bersifat ”open drain”, yang berarti bahwa IC yang digunakan dapat mendrive outputnya low, tetapi tidak dapat mendrive menjadi high. Untuk dapat mendapatkan output yang high maka harus disediakan resistor pull-up pada tegangan power supply sebesar 5 volt terhadap jalur SDA dan SCL tersebut. Jika resistor-resistor tersebut tidak ada, maka jalur SCL dan SDA akan selalu mendekati low – mendekati 0 volt dan jalur-jalur I2C bus tidak dapat bekerja. Nilai resistor yang digunakan berkisar antara 1K8Ω hingga 47KΩ. Biasanya nilai 1K8, 4K7 dan 10K merupakan nilai-nilai yang umum digunakan tetapi semua nilai yang berada dalam range nilai di atas dapat digunakan dan bekerja dengan baik. Kecepatan transfer dari protokol I2C ditentukan oleh besarnya clock speed yang digunakan pada jalur SCL line. Kecepatan clock standar yang diberikan pada jalur SCL line pada I2C sebesar 100 KHz. Philips sebagai pencipta protocol I2C ini membuat standar kecepatan I2C lainnya yaitu Fast
29 Mode yang mempunyai kecepatan clock sebesar 400 KHz dan High Speed Mode yang mempunyai kecepatan hingga sebesar 3.4 MHz. Untuk melakukan transmisi data pada sebuah jalur I2C bus, dimulai dengan mengirimkan sebuah start sequence dan diakhiri dengan mengirimkan stop sequence. Start sequence dan stop sequence menandakan awal dan akhir dari proses trasmisi data dengan perangkat yang lainnya dalam sebuah jalur I2C bus. Berikut merupakan gambar dari start sequence dan stop sequence.
Gambar 2.11 Start Sequence dan Stop Sequence Transmisi data antar perangkat terjadi setelah start sequence dan sebelum stop sequence. Data yang ditransmisikan sejumlah 8 bit dengan MSB (Most Significant Bit) yang dikirim terlebih dahulu hingga kepada LSB (Least Significant Bit) kemudian selalu terdapat tambahan satu bit yang meupakan Acknowledgement bit (ACK bit). ACK bit digunakan untuk mengetahui kondisi transmisi data, jika ACK bit berupa kondisi low maka perangkat yang ada sudah menerima data dan siap untuk menerima data yang selanjutnya, sedangakan ACK bit berupa kondisi high maka perangkat yang ada sudah tidak dapat melakukan transmisi data dan master harus mengirimkan stop sequence untuk menghentikan komunikasi yang sedang berlangsung. Pada saat berlangsung komunikasi antar perangkat dalam sebuah jalur I2C bus, bit data dikirimkan pada saat jalur SCL line dalam kondisi high dan pergantian bit data terjadi pada saat jalur SCL line dalam kondisi low, yang seperti dilihat pada gambar berikut.
30
Gambar 2.12 Kondisi Pergantian Bit Pada Transmisi Data I2C Pada sebuah jalur I2C bus ditunjukan untuk mengendalikan beberapa perangkat slave dengan menggunakan sebuah perangkat master. Setiap perangkat slave pada jalur I2C bus masing-masing mempunyai alamat I2C yang berbeda-beda. Jumlah pengalamatan yang umumnya digunakan pada sebuah protokol I2C sebesar 7 bit alamat, sehingga sebuah jalur I2C bus dapat digunakan perangkat slave sebanyak 27 perangkat dengan alamat antara 0 sampai dengan 127. Pada saat mengirimkan 7 bit alamat sebuah perangkat slave selalu mengirimkan 8 bit data, yaitu 7 bit alamat + 1 bit R/W (Read/Write). Bit R/W digunakan untuk memberitahukan kepada perangkat slave yang dipanggil tindakan yang akan dilakukan perangkat master kepada perangkat slave tersebut, dimana saat Read, perangkat master akan melakukan pembacaan data dari perangkat slave tersebut dan Write, perangkat master akan melakukan pengiriman data pada perangkat slave tersebut. Untuk melakukan Read maka pada bit R/W diberikan kondisi logic high, sedangkan untuk melakukan Write maka pada bit R/W diberikan kondisi logic low. Pengiriman alamat perangkat slave pada sebuah sequence protocol I2C dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.13 Pengiriman Alamat Perangkat Slave Pada Sequence Protokol I2C
31 Untuk melakukan write pada sebuah perangkat slave maka langkah-langkah yang harus dilakukan oleh sebuah perangkat master sebagai berikut: o Mengirimkan start sequence. o Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W low. o Mengirimkan (write) command register yang diinginkan. o Mengirimkan (write) data byte ke perangkat slave. o [Optional, mengirimkan (write) data bytes lainnya]. o Mengirimkan stop sequence.
Gambar 2.14 Write Pada Sebuah Perangkat Slave Untuk melakukan read pada sebuah perangkat slave, pertama kali perangkat master harus memberitahukan internal address perngakat slave yang ingin dibaca. Jadi untuk melakukan read dari sebuah slave, sebenarnya dimulai dengan melakukan write pada perangkat slave tersebut. Untuk melakukan read pada sebuah perangkat slave maka langkah-langkah yang harus dilakukan oleh sebuah perangkat master sebagai berikut: o Mengirimkan start sequence. o Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W low.
32 o Mengirimkan (write) commend register yang diinginkan. o Mengirimkan start sequence kembali (repeated start). o Mengirimkan alamat perangkat slave dengan bit R/W high. o Membaca (read) data byte dari perangkat slave o [Optional, membaca (read) data bytes lainya] o mengirimkan stop sequence.
Gambar 2.15 Read Pada Sebuah Perangakat Slave
