BAB II LANDASAN TEORI
2.1.
Sistem Minimum AVR USB Sistem minimum ATMega 8535 yang didesain sesederhana mungkin yang memudahkan dalam belajar mikrokontroller AVR tipe 8535, dilengkapi internal downloader sehingga dapat langsung mendownload / memasukkan program ke dalam chip 8535 semudah memasang USB. Spesifikasi : - Sistem minimum AVR analog 40 pin - Internal downloader USB AVR. - Terdapat ekstra power 5V. - Tidak membutuhkan power tambahan saat mendownload program - Kompatibel dengan ATMega 16. - Kompatibel dengan software CodeVisionAVR V2.03.4, AVR Studio4 dan AVR OSP II.
2.1.1. Mikrokontroller ATMega 8535 ATMega 8535 adalah mikrokontroller kelas AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) keluarga ATMega. Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua intruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar
6
intruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda dengan MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock dalam mengeksekusi intruksi.
2.1.2. Arsitektur ATMega 8535
Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional ATMega 8535
7
Arsiktektur ATMega 8535 dari gambar 2.1. dapat terlihat beberapa bagian : 1.
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
2.
ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
3.
Tiga buah timer / counter
4.
CPU 32 register
5.
Watchdog timer dengan oscilator internal
6.
SRAM sebanyak 512 byte
7.
Memori Flash sebesar 8 kb
8.
Sumber Interrupt internal dan eksternal
9.
Port SPI (Serial Pheriperal Interface)
10.
EEPROM on board sebanyak 512 byte
11.
Komparator analog
12.
Port
USART
(Universal
Shynchronous
Ashynchronous
Receiver Transmitter)
2.1.3. Fitur ATMega 8535 1. Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Ukuran memory
flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM
sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel 4. Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps 5. Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik
8
2.1.4. Konfigurasi Pin ATMega 8535
Gambar 2.2. Pin ATMega 8535
Konfigurasi Pin ATMega 8535 : 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya 2. GND merupakan pin ground 3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC 4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu timer / counter, komparator analog dan SPI 5. Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan timer oscillator 6. Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroller 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal 9. AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC
9
2.1.5. Peta Memori Mikrokontroller ATMega 8535 AVR ATMega 8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Sebagai tambahan, ATMega 8535 memiliki fitur EEPROM memory untuk penyimpanan data. Semua tiga ruang memori adalah regular dan linear.
2.1.6. Memori Data ATMega 8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu: 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal. Register untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroller menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 sampai $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan
untuk
mengatur
fungsi
terhadap
berbagai
peripheral
mikrokontroller, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada gambar 2.3. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.
10
Gambar 2.3. Konfigurasi Data AVR ATMega 8535
2.1.7. Memori Program Memori program yang terletak dalam Flash EEPROM tersusun dalam word karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATMega 8535 memiliki 4 Kbyte x 16-bit Flash EEPROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash.
11
Gambar 2.4. Memori Program ATMega 8535
ATMega 8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.
2.1.8. ADC (Analog to Digital Converter) Mikrokontroller ATMega 8535 memiliki fasilitas Analog to Digital Converter yang sudah dikemas dalam chip. Fitur ADC internal inilah yang menjadi salah satu kelebihan mikrokontroller ATMega 8535 bila dibandingkan mikrokontroller yang lain. Dengan adanya ADC internal ini kita tidak akan direpotkan lagi dengan kompleksitas hardware saat membutuhkan proses perubahan sinyal dari analog ke digital seperti yang harus dilakukan jika memakai IC ADC eksternal. ATMega 8535 memiliki resolusi yang mencapai 10-bit dengan 8 chanel. ADC ini bekerja dengan teknik successive approximanition.
12
Rangkaian internal ADC ini memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Tegangan AVCC harus sama dengan VCC +/- 0.3 V. AVCC terdapat pada pin 30, sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input ADC untuk resolusi 8-bit (256) adalah : “ Kode Digital = (Vinput / Vref ) x 256”.
2.2.
Sensor Suhu & Kelembaban (DHT11) Kelembaban merupakan suatu tingkat keadaan lingkungan udara basah yang disebabkan oleh adanya uap air. Tingkat kejenuhan sangat dipengaruhi oleh temperatur. Jika tekanan uap parsial sama dengan tekanan uap air yang jenuh maka akan terjadi pemadatan. Secara matematis kelembaban relative (RH) didefinisikan sebagai prosentase perbandingan antara tekanan uap air parsial dengan tekanan uap air jenuh. Kelembaban dapat diartikan dalam beberapa cara. Relative Humidity secara umum mampu mewakili pengertian kelembaban. Untuk mengerti Relative Humidity pertama harus diketahui Absolut Humidity. Absolut Humidity merupakan jumlah uap air pada volume udara tertentu yang dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan. Jika tekanan uap parsial sama dengan tekanan uap air yang jenuh maka akan terjadi pemadatan. DHT11 merupakan sensor dengan kalibrasi sinyal digital yang mampu memberikan informasi suhu dan kelembaban. Sensor ini tergolong komponen yang memiliki tingkat stabilitas yang sangat baik. Sensor dengan kualitas terbaik, respon pembacaan yang cepat, dan kemampan anti-interference. DHT11 memiliki fitur kalibrasi yang sangat akurat. Koefisien kalibrasi ini disimpan dalam OTP program memory, sehingga ketika internal sensor mendeteksi sesuatu, maka module ini membaca koefisien sensor tersebut. Ukurannya yang kecil, dengan transmisi sinyal hingga 20 meter, membuat produk ini cocok digunakan untuk banyak aplikasi-aplikasi pengukuran suhu dan kelembaban.
13
Gambar 2.5. Sensor DHT 11
2.2.1. Karakteristik DHT11 DHT11 memiliki output digital yang sudah terkalibrasi. Sensor ini terdiri dari komponen pengukur kelembaban tipe resistive dan pengukuran suhu via NTC serta terhubung dengan 8 bit uC sehingga memberikan hasil yang cukup baik, kecepatan respon yang cukup, memiliki ketahanan yang baik terhadap interferensi. Interface yang digunakan adalah single write serial interface yang cukup cepat dan mudah. Ukuran sensor yang kecil, kebutuhan komsumsi daya yang rendah dan mampu mentransmisikan outputnya dalam jarak 20 meter.
Gambar 2.6. Bentuk Sensor DHT 11 Jika jarak sensor ke uC kurang dari 20 meter maka perlu dipasang resistor pull up 5K di pin data nya. Sedangkan jika jarak lebih dari 20 meter 14
maka perlu disesuaikan besarnya resistor pull up tersebut. Catu daya yang diperlukan DHT11 ini berkisar 3.5V sampai 5V. Akses ke sensor hanya diperbolehkan lebih dari 1 detik setelah catu daya pertama kali diberikan. Perlu pula ditambahkan kapasitor 100nF diantara pin VCC dan GND untuk filter catu daya. Tabel 2.1. Technical Specifications
Tabel 2.2. Detailed Specifications
Typical Applicatio
15
Gambar 2.7. Typical Application Note: 3Pin – Null; MCU = Micro-computer Unite or single chip Computer
2.3.
Liquid Crystal Display (LCD) Kemampuannya dari LCD untuk menampilkan tidak hanya angkaangka, tetapi juga huruf-huruf, kata-kata dan semua sarana simbol, lebih bagus dan serbaguna daripada penampil-penampil menggunakan 7–segment light emiting diode (LED) yang sudah umum. Modul LCD mempunyai basic interface yang cukup baik, yang mana sesuai dengan minimum system 8031. sesuai juga dengan keluarga mikrokontroler yang lain. Bentuk dan ukuran modul- modul berbasis karakter banyak ragamnya, salah satu variasi bentuk dan ukuran yang tersedia dan dipergunakan pada peralatan ini adalah memakai 16 x 2 karakter (panjang 16, baris 2, karakter 32) dan 16 pin. Akses pin yang tersedia mempunyai delapan jalur hubungan data, tiga jalur hubungan kontrol, tiga jalur catu daya dan pada modul LCD dengan fasilitas back-lighting terdapat dua jalur catu untuk back-lighting sehingga mereka dapat ditampilkan dalam kondisi cahaya yang kecil. Ketika power dinyalakan, display menampilkan sederet persegi gelap, mungkin hanya pada sebagian display. Sel-sel karakter ini sebenarnya merupakan bagian yang mati. Modul display mereset sendiri pada bagian awal ketika power dinyalakan, yang mana layar jadi kosong sehingga karakter-
16
karakter tidak dapat terlihat. Dengan demikian perlu untuk memberikan perintah pada poin ini, untuk menyalakan display. Sebuah register penuh dari perintah yang dapat dikirim diberikan pada Tabel 2.3., bersamaan dengan pasangan dan nilai-nilai heksadesimal. Tabel 2.3. Kode Kontrol Perintah Pada LCD
Untuk memasukkan dan menampilkan karakter – karakter pada layar LCD dapat dilakukan dengan cara memberikan perintah-perintah dalam biner atau heksadesimal sesuai dengan kode-kode yang berkaitan atau sesuai dengan karakter-karakter dalam tabel standar karakter LCD. Tabel 2.4. memperlihatkan tabel standar karakter LCD.
17
Tabel 2.4. Standar Karakter LCD
2.3.1. Fungsi Pin-Pin Modul LCD Modul LCD berukuran 16 karakter X 2 baris dengan fasilitas backlighting memiliki 16 pin yang terdiri dari 8 jalur data, 3 jalur kontrol dan
18
jalur-jalur catu daya. Gambar 2.8. menunjukkan susunan pin-pin pada modul LCD.
Gambar 2.8. Susunan Pin-Pin Modul LCD Pin 1 dan 2 Merupakan sambungan catu daya, Vss dan Vdd. pinVdd dihubungkan dengan tegangan positif catu daya, dan Vss pada 0V atau ground. Meskipun data menentukan catu 5 Vdc (hanya pada beberapa mA), menyediakan 6V dan 4.5V yang keduanya bekerja dengan baik, bahkan 3V cukup untuk beberapa modul. Pin 3 Merupakan pin kontrol Vee, yang digunakan untuk mengatur kontras display. Idealnya pin ini dihubungkan dengan tegangan yang bisa dirubah untuk memungkinkan pengaturan terhadap tingkatan kontras display sesuai dengan kebutuhan. Pin 4 Merupakan Register Select (RS), masukan yang pertama dari tiga command control input. Dengan membuat RS menjadi high, data karakter dapat ditransfer dari dan menuju modulnya.
19
Pin 5 Read/Write (R/W), untuk memfungsikan sebagai perintah write maka R/W low atau menulis karakter ke modul. R/W high untuk membaca data karakter atau informasi status dari registernya. Pin 6 Enable (E), input ini digunakan untuk transfer aktual dari perintahperintah atau karakter antara modul dengan hubungan data. Ketika menulis ke display, data ditransfer hanya pada perpindahan high atau low. Tetapi ketika membaca dari display, data akan menjadi lebih cepat tersedia setelah perpindahan dari low ke high dan tetap tersedia hingga sinyal low lagi. Pin 7-14 Pin 7 sampai 14 adalah delapan jalur data (D0 sampai D7) dimana data dapat ditransfer ke dan dari display. 2.3.2. Pengalamatan LCD Ketika power modul di-on-kan, kursor diposisikan pad awal baris pertama. Ini adalah alamat 00H. masing-masing waktu sebuah karakter dimasukkan, kursor bergerak ke alamat selanjutnya 01H, 02H dan seterusnya. Sebuah alamat awal yang baru bergerak ke alamat selanjutnya, harus dimasukkan sebagai sebuah perintah. Dengan cara mengirimkan sebuah perintah Set Display Address, nilai 80H. Dengan dua line karakter, baris yang pertama dari karakter, baris pertama mulai pada alamat 00H dan baris ke dua pada alamat 40H. Hubungan antara tata letak alamat-alamat terlihat pada Gambar 2.9. berikut ini.
20
Gambar 2.9. Lokasi alamat pada LCD
21
