BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Antarmuka Mikrokontroller ke modul LCD LCD Display Module M1632 buatan Seiko Instrument Inc. adalah komponen display yang paling umum digunakan saat ini. LCD M1632 merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris, masing-masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. Proses mengirim/mengambil data dari M1632 bisa dijabarkan sebagai berikut: RS harus disiapkan dulu, untuk menentukan jenis data seperti yang telah dibicarakan diatas.
R/W di-nol-kan untuk menandakan akan diadakan pengiriman data ke M1632.Data yang akan dikirim disiapkan di DB0….DB7, sesaat kemudian sinyal E disatukan dan dinolkan kembali. Sinyal E merupakan sinyal sinkronisasi, saat E berubah dari 1 menjadi 0 data di DB0….DB7 diterima oleh M1632.
Untuk mengambil data dari M1632 sinyal R/W disatukan, menyusul sinyal E disatukan, pada E menjadi 1, M1632 akan meletakkan datanya di DB0….DB7, data ini harus diambil sebelum sinyal E dinolkan kembali. Untuk menghubungkan dengan mikrokontroller, pemakai LCD M1632
dilengkapi dengan 8 jalur data (DB0….DB7) yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur kerjanya M1632. Selain itu dilengkapi pula dengan E, R/W dan R/S seperti layaknya komponen yang kompetibel dengan mikroprosesor. RS (Register Select) dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim M1632, kalau RS=0 data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja M1632, sebaliknya kalau RS=1 data yang akan dikirim adlah kode ASCII yang ditampilkan. M1632 mempunyai seperangkat perintah untuk mengatur tata kerjanya,perangkat perintah tersebut meliputi perintah untuk menghapus 6
7
tampilan, meletakkan kembali kusor pada baris huruf pertama baris pertama, menghidupkan/mematikan tampilan dan lain sebagainya. Untuk tampilan dipergunakan LCD Dot Matrik 2 x 16 karakter. Sinyal-sinyal yang diperlukan oleh LCD adalah RS dan Enable, sinya l RS dan Enable dipergunakan sebagai input yang outputnya dipakai untuk mengaktifkan LCD. LCD akan aktif apabila mikrokontroller memberikan instruksi tulis pada LCD. Saat kondisi RS don’t care dan enable 0 maka LCD tetap pada kondisi semula, pengiriman data ke LCD dilakukan saat RS berlogika 0 dan enable berlogika 1. instruksi dikirim pada LCD bila keadaan RS berlogika 1 dan enable berlogika 1. Pin LCD ini untuk data terkoneksi pada
port D.2..5 mikrokontroller.
Kemudian untuk RS dihubungkan pada Port D.0, tulis/baca (Read/Write) diberi logika low karena disini LCD bersifat menulis data, dan yang terakhir Enable (E) dikendalikan dengan Port D.1. Gambar rangkaian LCD seperti terlihat dalam gambar 2.1.
8
Gambar 2.1. Rangkaian LCD LM1632
2.2. Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroller ATmega8535 merupakan mikrokontroller generasi AVR (Alfand Vegards Risk processor). Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC(Reduced Instruction Set Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalamkode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock.
2.2.1. Arsitektur ATmega8535 AVR termasuk kedalam jenis mikrokontroler RISC (Reduced Instruction Set Computing) 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang
9
berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16 bits words) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock. AVR atau sebuah kependekan dari Alf and Vegard’s Risc Processor merupakan chip mikrokontroler yang diproduksi oleh Atmel, yang secara umum dapat dikelompokkan ke dalam 4 kelas : •
ATtiny
•
ATMega
•
AT90Sxx
•
AT86RFxx Perbedaan yang terdapat pada masing-masing kelas adalah kapasitas
memori, peripheral, dan fungsinya. Dalam hal arsitektur maupun instruksinya, hampir idak ada perbedaan sama sekali. Dalam hal ini ATMEGA8535 dapat beroperasi pada kecepatan maksimal 16MHz serta memiliki 6 pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
10
Gambar 2.2. Diagram Blok Fungsional ATmega8535 (diambil dari data sheet ATmega8535)
11
Gambar 2.2 memperlihatkan bahwa ATmega8535 memiliki bagian sebagai berikut : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memori Flash sebesar 8 Kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 13. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2.2.2. Konfigurasi Pin ATmega8535
12
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ATmega8535 (diambil dari data sheet ATmega8535)
Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada Gambar 2.18. Secara fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut : 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. 2. GND merupakan pin ground. 3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan ADC. 4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus untuk Timer/Counter, Komparator analog, dan SPI. 5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untuk TWI, ``Komparator analog, dan Timer Oscilator. 6.Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin khusus untukKomparator analog, Interupsi eksternal, dan Komunikasi serial. 7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
13
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.2.3. Peta Memori ATmega8535 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 dengan fungsi umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F, register khusus untuk menangani I/O dan kontrolmikrokontroller menempati 64 alamat $20 hingga $5F, sedangkan SRAM 512 byte pada alamat $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan Gambar 2.4.
.
Gambar 2.4. Konfigurasi Memori Data ATmega8535 Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATmega8535 memiliki 4 Kbyte x 16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai
14
$FFF. AVR memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash.
Gambar 2.5. Memori Program ATmega8535
ATmega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF. 2.2.4. Status Register (SREG) Status Register merupakan register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroller.
15
Gambar 2.6. Status Register ATmega8535
a.
Bit 7 – I : Global Interrupt Enable Bit yang harus diset untuk meng-enable interupsi.
b.
Bit 6 – T : Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.
c. Bit 5 – H : Half Carry Flag d. Bit 4 – S : Sign Bit Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negative) dan flagV(twos complement overflow). e. Bit 3 – V : Twos Complement Overflow Flag Bit yang berguna untuk mendukung operasi aritmatika. f. Bit 2 – N : Negative Flag Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif. g. Bit 1 – Z : Zero Flag Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol. h. Bit 0 – C : Carry Flag Bit akan diset bila suatu operasi menghasilkan carry.
2.2.5 Analog-to-Digital Converter Atmega8535 ATmega8535 menyediakan fasilitas ADC dengan resolusi 10 bit. ADC ini dihubungkan dengan 8 channel Analog Multiplexer yang memungkinkan
16
terbentuk 8 input tegangan single- ended yang masuk melalui pin pada PortA. ADC memiliki pin supply tegangan analog yang terpisah yaitu AVCC. Besarnya tegangan AVCC adalah ±0.3V dari VCC. Tegangan referensi ADC dapat dipilih menggunakan tegangan referensi internal maupun eksternal. Jika menggunakan tegangan referensi internal, bisa dipilih on-chip internal reference voltage yaitu sebesar 2.56V atau sebesar AVCC. Jika menggunakan tegangan referensi eksternal, dapat dihubungkan melalui pin AREF. ADC mengkonversi tegangan input analog menjadi data digital 8 bit atau 10 bit. Data digital tersebut akan disimpan didalam ADC Data Register yaitu ADCH dan ADCL. Sekali ADCL dibaca, maka akses ke data register tidak bisa dilakukan. Dan ketika ADCH dibaca, maka akses ke data register kembali enable.
2.3
Sensor TGS 2620 TGS merupakan singkatan dari Taguchi Gas Sensor yang merupakan sensor
gas yang diproduksi oleh Figaro Inc. Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian sensor gas adalah sensor gas tersebut harus memiliki tingkat sensitivitas yang tinggi, respon yang cepat, pemakaian daya yang kecil, memiliki bentuk yang kecil dan sederhana. TGS mempunyai sebuah tahanan sensor yang nilainya bergantung pada keberadaan oksigen. Dengan meningkatnya keberadaan oksigen pada lapisan tin oxide akan meningkatkan level potential barrier yang juga meningkatkan nilai tahanan dari sensor. Perubahan keberadaan oksigen terhadap perubahan level potential barrier dan perubahan nilai tahanan diperlihatkan pada gambar 2.7. Gambar 2.7 (A) merupakan keadaan awal dimana banyak terdapat kandungan oksigen pada permukaan tin oxide yang mengakibatkan adanya resistansi yang tinggi pada grain boundary. Sedangkan pada gambar 2.7 (B) adalah saat dimana ada zat kimia yang dihembuskan pada sensor dimana jumlah oksigen berkurang mengakibatkan resistansinya turun.
17
(A)
(B)
Gambar 2.7 Intergrain Potential Barrier Elemen penginderaan terdiri dari lapisan semikonduktor oksida logam terbentuk pada substrat alumina dari chip penginderaan bersama-sama dengan pemanas terintegrasi. Dengan adanya gas terdeteksi, sensor's konduktivitas meningkat tergantung pada konsentrasi gas di udara. Sebuah rangkaian listrik sederhana dapat mengkonversi perubahan konduktivitas untuk menghasilkan sinyal output yang sesuai dengan konsentrasi gas. TGS 2620 ini memiliki sensitivitas yang tinggi terhadap uap pelarut organik serta uap volatile. Ia juga memiliki kepekaan terhadap berbagai gas yang mudah terbakar seperti karbon monoksida,
sehingga
sensor
tujuan
umum
yang
baik.
Karena miniaturisasi dari chip penginderaan, TGS 2620 memerlukan pemanas saat ini hanya 42mA dan perangkat ditempatkan dalam standar paket KE-5. Sensor ini membutuhkan tegangan masukan dua: pemanas tegangan (VH) dan tegangan rangkaian (VC). Tegangan pemanas (VH) diterapkan ke pemanas terintegrasi untuk menjaga elemen penginderaan pada suhu tertentu yang optimal untuk penginderaan. Sirkuit tegangan (VC) diterapkan untuk memungkinkan pengukuran tegangan (VRL) di sebuah resistor beban (RL) yang tersambung secaraseridengansensor. Sebuah rangkaian suplai daya umum dapat digunakan untuk kedua VC dan VH untuk memenuhi kebutuhan listrik sensor. Nilai dari resistor beban (RL) harus
18
dipilih untuk mengoptimalkan nilai ambang alarm, menjaga konsumsi daya (PS) dari semikonduktor di bawah batas 15mW. konsumsi Power (PS) akan tertinggi ketika nilai Rs sama dengan RL pemaparan pada gas.
Gambar 2.8 Rangkaian pengukuran Dasar 2.4.
Alkohol Alkohol adalah zat yang paling sering disalah gunakan manusia, alkohol
diperoleh atas peragian/fermentasi madu, gula, sari buah atau umbi-umbian. Dari peragian tersebut dapat diperoleh alkohol sampai 15% tetapi dengan proses penyulingan (destilasi) dapat dihasilkan kadar alkohol yang lebih tinggi bahkan mencapai 100%. Kadar alkohol dalam darah maksimum Dicapai 30-90 menit. Setelah diserap, alkohol/etanol disebarluaskan ke suluruh jaringan dan cairan tubuh. Dengan peningkatan kadar alkohol dalam darah orang akan menjadi euforia, namun dengan penurunannya orang tersebut menjadi depresi. Ada 3 golongan minuman berakohol yaitu golongan A; kadar etanol 1%5% (bir), golongan B; kadar etanol 5%-20% (anggur/wine) dan golongan C;
19
kadar etanol 20%-45% (Whiskey, Vodca, TKW, Manson House, Johny Walker, Kamput).
Efek yang ditimbulkan: Efek yang ditimbulkan setelah mengkonsumsi alkohol dapat dirasakan segera dalam waktu beberapa menit saja, tetapi efeknya berbeda-beda, tergantung dari jumlah / kadar alkohol yang dikonsumsi. Dalam jumlah yang kecil, alkohol menimbulkan perasaan relax, dan pengguna akan lebih mudah mengekspresikan emosi, seperti rasa senang, rasa sedih dan kemarahan. Bila dikonsumsi berlebihan, akan muncul efek sebagai berikut: merasa lebih bebas lagi mengekspresikan diri, tanpa ada perasaan terhambat menjadi lebih emosional (sedih, senang, marah secara berlebihan) muncul akibat ke fungsi fisik - motorik, yaitu bicara cadel, pandangan menjadi kabur, sempoyongan, inkoordinasi motorik dan bisa sampai tidak sadarkan diri. kemampuan mental mengalami hambatan, yaitu gangguan untuk memusatkan perhatian dan daya ingat terganggu. Pengguna biasanya merasa dapat mengendalikan diri dan mengontrol tingkahlakunya. Pada kenyataannya mereka tidak mampu mengendalikan diri seperti yang mereka sangka mereka bisa. Oleh sebab itu banyak ditemukan kecelakaan mobil yang disebabkan karena mengendarai mobil dalam keadaan mabuk. Pemabuk atau pengguna alkohol yang berat dapat terancam masalah kesehatan yang serius seperti radang usus, penyakit liver, dan kerusakan otak. Kadang-kadang alkohol digunakan dengan kombinasi obat - obatan berbahaya lainnya, sehingga efeknya jadi berlipat ganda. Bila ini terjadi, efek keracunan dari penggunaan kombinasi akan lebih buruk lagi dan kemungkinan mengalami over dosis akan lebih besar. Alkohol sering dipakai untuk menyebut etanol, yang juga
20
disebut grain alcohol; dan kadang untuk minuman yang mengandung alkohol. Hal ini disebabkan karena memang etanol yang digunakan sebagai bahan dasar pada minuman tersebut, bukan metanol, atau grup alkohol lainnya. Begitu juga dengan alkohol yang digunakan dalam dunia famasi. Alkohol yang dimaksudkan adalah etanol. Sebenarnya alkohol dalam ilmu kimia memiliki pengertian yang lebih luas lagi. Dalam kimia, alkohol (atau alkanol) adalah istilah yang umum untuk senyawa organik apa pun yang memiliki gugus hidroksil (-OH) yang terikat pada atom karbon, yang ia sendiri terikat pada atom hidrogen dan/atau atom karbon lain
