BAB II TINJAUAN PUSTAKA
II.1. Gambaran Mikrokontroler Mikrokontroler adalah sebuah sistem mikroprosesor di mana di dalamnya terdapat CPU, ROM, RAM, input/output, Clock Osilator dan peralatan internal lainya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi (teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai. Sehingga kita tinggal memprogram isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik yang membuatnya.(Sumber : Ardi Winoto ; 2010 : 3) ATMEL
AVR
MCS
AT89Cxx
AT89Sxx
ATtiny
ATMega
AT86RFxx
AT90Sxx
x Gambar II.1. Diagram Blok Contoh Perkembangan Mikrokontroller ATMEL (Sumber: Afrie Setiawan; 2011: 1)
8
9
Gambar II.2 Blok diagram mikrokontroler ATMEGA8535 (Sumber: Afrie Setiawan; 2011: 6)
II.2.
Pengenalan CodeVision AVR CodeVision AVR adalah sebuah compiler c yang telah dilengkapi dengan
fasilitas integrated development environment (IDE) dan didesain agar dapat meng hasilkan kode program secara otomatis untuk mikrokontrolel Atmel AVR.
10
Program ini dapat berjalan dengan menggunakan system oprasi Windows 2000, XP, Vista dan Windows 7. integrated development environment (IDE) telah dilengkapi dengan fasilitas pemrograman chip melalui metode In-System programming sehingga dapat secara otomatis mentransfer file program ke dalam chip mikrokontroler AVR setelah sukses dikomplasi. Software In-System
programming
dihubungkan dengan developmen board
didisain untuk bekerja ketika
STK500, STK600, AVRISP, AVRISP
mkII, AVR Dragon, AVRProg (AVR910 aplication note), Atmel JTAGICE mkII, Kanda System STK200, STK300, dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-SIP, futurlec HRAVR and MicroTronic ATCPU, mega2000. CodeVisionAVR dapat menghasilkan kode program secara otomatis melalui fasilitas CodeVisionAVR Automatic Program Generator. Dengan adanya fasilitas ini maka penulisan program dapat dilakukan dengan cepat dan lebih efisien. Seluruh kode dapat diimplementasikan dengan fungsi sebagai berikut: 1. Indentifikasi sumber reset. 2. Mengatur memori akses eksternal. 3. Inisialisasi port input/output. 4. Inisialisasi interupsi eksternal. 5. Inisialisasi timer/counter dan watchdog timer. 6. Inisialisasi USART dan interupsi buffer untuk komunikasi serial. 7. Inisialisasi komparator analog dan ADC. 8. Inisialisasi interface SPI dan two wire interface (TWI).
11
9. Inisialisasi interface CAN. 10. Inisialisasi 1 wire bus dan sensor suhu. 11. Inisialisasi modul LCD. (Sumber: Syahban Rangkuki; 2011: 126-128)
Gambar II.3. Tampilan CodeVisionAVR (Sumber: Syahban Rangkuki; 2011: 129)
II.3.
Fungsi Aktuator Aktuator adalah bagian yang berfungsi sebagai penggerakdari perintah
yang diberikan oleh input. Aktuator biasanya merupakan peranti elelektromekanik yang menghasilkan daya gerakan. (Sumber: Widodo Budiharto; 2010: 45) II.3.1. Motor DC Magnet Permanen Motor arus searah DC adalah suatu mesin yang berfungsi untik mengubah tenaga listrik arus searah menjadi gerak atau energi mekanik. Konstruksi dasar motor DC terdiri dari 2 bagian utama, yaitu rotor dan stator . Rotor adalah bagian yang berputar atau armature, berupa koil dimana arus listrik dapat mengalir.
12
Stator adalah bagian yang tetap dan menghasilkan medan magnet dari koilnya.(Sumber: Widodo Budiharto; 2010: 46)
II.4. Sensor Suhu LM35 Sensor LM35 merupakan sensor temperatur yang berbentuk rangkaian terintegrasi dan mempunyai output berupa tegangan yang berubah linier dan proporsional terhahadap temperatur (skala celcius) yaitu
10
mV/0C. LM35 tidak
memerlukan kalibrasi eksternal untuk menghasilkan akurasi ± ¼ 0C pada suhu ruangan. Batasan suhu yang akan diukur 2 – 40 0C. Suhu=2C Suhu=40C
Vout = 10 mV/Cx2C=20mV=0,02V Vout = 10 mV/Cx40C=400mV=0,4V
(Heri Andrianto ; 2008 : 133)
Gambar II.5 Sensor Suhu LM35 (Sumber: Heri Andrianto ; 2008 : 134) Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35 : 1. Memliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/0C, sehingga dapat kalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5 0C pada suhu 250C. 3. Memliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -550C sampai +1500C.
13
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,10C pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah, yaitu 0,1 W beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya ± ¼ 0C. Kelebihan dan Kelemahan IC Temperatur sensor Tipe LM35: 1.
2.
Kelebihan : a.
Rentang suhu yang jauh, antara 55 sampai +150 0C.
b.
Low self-heating, sebesar 0,008 0C.
c.
Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V.
d.
Rangkaian tidak rumit.
e.
Tidak memerlukan pengondisian sinyal.
Kekurangan : a.
Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi.
b.
Aliran arus (drain) kurang dari 60 µA.
c.
Pemanasan diri (self heating) rendah 0,08 0C.
(Sumber: Afrie Setiawan ; 2010 : 28)
II.4.
LCD 2X16 LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampilan LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
14
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun yang berwarna. Teknologi LCD membeerikan lebih keuntungan dibandingkan degan teknologi CRT, karena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relatif kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan (menurut penulis) ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD. LCD dimanfaatkan silicon atau galiaum dalam bentuk Kristal cair sebagai pemedar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom adalah sebuaj LED terdapat sebuah bidang latar(backplane), yang merupakan llempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda transparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan. (Sumber: Afrie Setiawan ; 2010 : 24-25)
15
Gambar II.6. Bentuk LCD 2x16 (Sumber: Heri Andrianto; 2008 : 69) Adapun keterangan dari pin-pin tersebut adalah : Tabel II.1. Tabel pin-pin LCD PIN 1 2 3
Nama Pin VSS VCC VEE
4
RS
5
R/W
6
E
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BPL GND
Fungsi Ground voltage +5V Contrast Voltage Register Select 0 = write mode 1 = read mode Read / Write, to choose write or read mode 0 = write mode 1 = read mode Enable 0 = start to lacht data to LCD character 1 = disable Data bit ke-0 (LSB) Data bit ke-1 Data bit ke-2 Data bit ke-3 Data bit ke-4 Data bit ke-5 Data bit ke-6 Data bit ke-7 Back Plane Light Ground voltage
(Sumber: Heri Andrianto; 2008: 71)
16
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (bebarapa mikro ampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah sinar cahaya yang remang-remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED) harus dipasang di belakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data dengan 2 baris tampilan pada display. Keuntungan dari KCD ini adalah : 1.
Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2.
Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit kontrol.
3.
Ukuran modul yang propesional.
4.
Daya yang digunakan relatif sangat kecil.
(Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 25)
II.5. Relay Relay merupakan komponen output yang paling sering digunakan pada beberapa peralatan elektronika dan di berbagai bidang lainnya. Relay berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada kolinya. Ada 2 macam relay berdasarkan tegangan untuk menggerakan koilnya, yaitu AC dan DC.
17
Pada perangkat yang dibuat digunakan relay DC dengan tegangan koil 12VDC, arus yang diperlukan sekitar 20 sampai dengan 30 mA. Ada berbagai macam jenis relay berdasarkan pole-nya. Pada perancangan kali ini dipakai Single Pole Double Throw (SPDT) dan Double Pole Double Throw (DPDT) yang berfungsi untuk menghubungkan untuk menghubungkan dan memutuskan arus unutk menggerakkan peralatan di luar rangkaian. Pada dasarnya relay adalah sebuah kumparan yang dialiri arus listrik sehingga kumparan mempunyai sifat sebagai magnet. Magnet sementara tersebut digunakan untuk menggerakan suatu sistem saklar yang terbuat dari logam sehingga pada saat relay dialiri arus listrik maka kumparan akan terjadi kemagnetan dan menarik logam tersebut, saat arus listrik diputus maka logam akan kembali pada posisi semula.
Gambar II.7. Bentuk fisik relay (Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 21)
18
II.6.
Bahasa C Software atau perangkat lunak merupakan salah satu komponen utama
dalam sistem mikrokontroler. Kerja mikrokontroler bergantung dari software yang telah ditanam di dalam memorinya. Software mikrokontroler berupa rangkaian instruksi yang diprogram sesuai keinginan programmer. Bahasa assembler merupakan bahasa yang langsung dimiliki oleh mikrokontroler. Bahasa C termasuk dalam bahasa tingkat tinggi yang instruksinya mudah untuk dipahami. Saat ini telah banyak mikrokontroler yang mempunyai Complier Bahasa C. Complier inilah yang menerjemahkan bahasa C menjadi object Code untuk didownload ke ROM mikrokontroler. Beberapa keuntungan penggunaan bahasa C dibandingkan assembler : a.
Lebih cepat dalam implementasi software karena operasi yang panjang dengan bahasa assembler bisa ditulis lebih pendek dan lebih mudah dengan bahasa C.
b.
Intruksi bahasa C tidak sebanyak assembler dan mudah diingat.
c.
Kita tidak disibukkan dengan pengalokasikan variabel ke register-register mikrokontroler.
d.
Program yang sama bisa digunakan oleh banyak tipe mikrokontroler karena banyak vendor yang membuat complier C.
e.
Alur program lebih mudah dipahami dan dimodifikasi bahkan oleh program lain.
f.
Banyak orang yang menggembangkan software dengan bahasa C sehingga banyak referensi program bila dibutuhkan.
19
g.
Bahasa C bisa dikombinasikan dengan bahasa assembler bila dibutuhkan.
(Sumber: Bagus Hari Sasongko; 2012 : 21)
II.7.
Pembuatan Kabel Downloader Keunggulan yang di miliki oleh mikrokontroler AVR dibandingkan oleh
mikrokontroler MCS pada cara memasukan program (upload program) dari computer ke chip mikrokontroler terletak pada kemudahannya. Mikrokontroler MCS membutuhkan perangkat tambahan berupa Downloader yang terdiri dari IC tambahan utuk proses koneksi antara mikrokontroler dengan komputer, sedangkan mikrokontroler AVR dapat langsung di program dari port paraler komputer menuju pin mikrokontroler AVR. (Sumber: Afrie Setiawan; 2010: 10)
II.8. Simbol-Simbol Flowchart
Simbol-simbol flowchart yang biasanya dipakai adalah simbol-simbol flowchart standar yang dikeluarkan oleh ANSI dan ISO. Simbol-simbol ini dapat dilihat pada Standar berikut ini atau terdapat pada tabel II.2. Tabel II.2. Simbol-Simbol Flowchart Simbol
Arti
Keterangan
Input/Output
Merepresentasikan Input data atau Output data yang diproses atau Informasi.
Proses
Mempresentasikan operasi
20
Penghubung
Keluar ke atau masuk dari bagian lain flowchart khususnya halaman yang sama
Anak Panah
Merepresentasikan alur kerja
Penjelasan
Digunakan tambahan
Keputusan
Keputusan dalam program
Predefined Process
Rincian operasi tempat lain
Preparation
Pemberian harga awal
TerminalPoints
Awal / akhir flowchart
Dokumen
untuk
komentar
berada
di
I/O dalam format yang dicetak
Magnetic Tape
I/O yang menggunakan pita magnetic
Magnetic Disk
I/O yang menggunakan disk magnetic
Magnetic Drum
I/O yang menggunakan drum magnetic
21
Manual Input
Display
Manual Operation (Sumber : Jogiyanto ; 2006 : 796-803)
Input yang dimasukkan secara manual dari keyboard
Output yang ditampilkan
Operasi Manual
pada
terminal
