BAB II TINJAUAN TEORITIS

Bab II Tinjauan Teoritis

BAB II

TINJAUAN TEORITIS

2.1

Telemetri berasal dari bahasa Yunani, yaitu tele yang berarti jarak jauh,

Sistem Telemetri

dan metron yang berarti pengukuran. Telemetri adalah sebuah teknologi memungkinkan melakukan pengukuran parameter suatu objek dan mengirimkan

data hasil pengukuran ke sistem penerima yang letaknya jauh secara fisik[4]. Pertama kali telemetri digunakan untuk pengukuran sebuah objek dari jarak jauh,

objek tersebut berupa benda, ruang serta kondisi alam. Hasil pengukurannya dikirimkan ke tempat lain melalui proses pengiriman data, baik dengan menggunakan kabel maupun tanpa menggunakan kabel (wireless), selanjutnya data tersebut dapat langsung dimanfaatkan. Secara umum sistem telemetri terdiri atas enam bagian pendukung, yaitu objek ukur, sensor, pemancar, saluran transmisi, penerima dan tampilan.[4]

Gambar 2. Prinsip Dasar Telemetri

2.1.1

Aplikasi Sistem Telemetri Terdapat tiga aplikasi sistem telemetri adalah sebagai berikut: 1.

Telecommand Telemetri yang dapat digunakan untuk memberikan perintah kendali jarak jauh yang dilakukan secara real time.

Agung Nugraha, 091331036 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012

5


2.

Telemetri yang dapat digunakan untuk memonitor nilai dari suatu

objek yang berada pada jarak berjauhan.

3.

Tracking Telemetri yang digunakan untuk memonitor lokasi sistem dari jarak jauh atau remote.

Telemetri monitoring

2.2

Komunikasi Connection Oriented

Komunikasi connection oriented adalah mode komunikasi data dimana

diharuskan untuk membentuk (establish) terlebih dahulu sebuah koneksi antara

remote host dengan server sebelum data akan dikirim[6]. Hal tersebut pun serupa

terjadi

pada jaringan telepon analog, ketika pemanggil akan berkomunikasi

dengan yang dipanggil, maka antara pemanggil dan yang dipanggil akan terbentuk sebuah koneksi terlebih dahulu sebelum memulai percakapan. Pembentukan koneksi meliputi dial number, receive dial tone, wait for calling signal, dan lainlain. Proses ketika sistem pengirim membentuk sebuah connection oriented dengan sistem penerima disebut three way handsake. Akibatnya, antara end to end akan terbentuk lintasan virtual (logical).

Gambar 3. Establishment Connection


6


Keterangan:

1. Host A menginisialisasi sebuah koneksi dengan mengirimkan sebuah

paket SYN (synchronize) dengan initial squence numberi ke host B. 2. Ketika host B menerima paket SYN, paket SYN tersebut akan

dikembalikan dan ditambah dengan ACK oleh host B ke host A.

3. Ketika host A menerima paket SYN dan ACK, host A akan mengirim kembali paket ACK ke host B. 4. Host B menerima paket ACK maka koneksi telah terbentuk (establish).

2.3

Sensor Sensor adalah alat untuk mendeteksi/mengukur sesuatu besaran, yang

digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan kimia menjadi tegangan dan arus listrik[5]. Sensor dalam teknik pengukuran dan pengaturan secara elektronik berfungsi mengubah besaran fisik (misalnya: temperatur, gaya, kecepatan putaran) menjadi besaran listrik yang proposional.

2.3.1

Sensor Suhu (LM35) IC LM35 adalah suatu piranti yang dapat memberikan tegangan keluaran

(output) yang berubah-ubah secara linier seiring dengan perubahan suhu (temperatur) yang juga terjadi secara linier. Sensor suhu tipe LM35 dapat beroperasi dengan menggunakan tegangan sumber antara 4 sampai 30 volt DC dan untuk menghindari self heating yang berlebih digunakan catu daya sebesar 5 Vdc. Keluaran sensor suhu LM35 merupakan faktor skala linier terhadap suhu sebenarnya sebesar 10 mV/°C, dengan jangkauan maksimum yang dapat diukur antara -55 sampai 150 °C. LM 35 ini memiliki kelebihan-kelebihan sebagai berikut: dikalibrasi langsung dalam celcius memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C memiliki ketepatan 0,5°C pada suhu + 25°C jangkauan maksimal suhu antara 55°C sampai +150°C cocok untuk aplikasi jarak jauh bekerja pada tegangan catu 4 sampai 30 Volt


7


memiliki arus drain kurang dari 60 μA

pemanasan sendiri yang lambat (low self – heating), 0,08°C di udara diam

ketidaklinearan hanya sekitar ±14°C

memiliki impedansi keluaran yang kecil, 0,1 W untuk beban 1 mA.

Gambar 4. Sensor Suhu LM35

2.3.2

Gambar 5. Pin Out LM35

Sensor Getar (Piezoelektrik) Piezoelektrik adalah material yang memproduksi medan listrik ketika

dikenai regangan atau tekanan mekanis[3]. Sebaliknya, jika medan listrik diterapkan maka material tersebut akan mengalami regangan atau tekanan mekanis. Piezoelektrisitas adalah sebuah fenomena saat sebuah gaya yang diterapkan pada suatu segment bahan menimbulkan muatan listrik pada permukaan segmen tersebut. Sumber fenomena ini adalah adanya distribusi muatan listrik pada sel-sel kristal. Nilai koefisien muatan piezoelektrik berada pada rentang 1 ± 100 pC/Newton. Kata piezoelektrik berasal bahasa Latin, piezein yang berarti diperas atau ditekan dan piezo yang bermakna didorong. Bahan piezoelektrik ditemukan pertama kali pada tahun 1880-an oleh Jacques dan Pierre Curie.

Gambar 6. Piezoelektrik

Material piezoelektrik adalah keramik yang terpolarisasi, seperti materialquartz (SiO2) atau barium titanate (BaTiO3) yang akan menghasilkan


8


medan listrik dan material berubah dimensinya akibat gaya mekanik[3]. Keramik

yang terpolarisasi disini yaitu beberapa bagian molekul bermuatan positif dan

sebagian yang lain bermuatan negatif dengan elektroda-elektroda yang menempel pada dua sisi yang berlawanan. Pada saat medan listrik melewati material, molekul yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan

dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena tersebut dikenal dengan electrostriction (efek piezoelektrik).

Efek piezoelektrik terjadi jika medan listrik tebentuk ketika material

dikenai tekanan mekanik. Pada saat medan listrik melewati material, molekul

yang terpolarisasi akan menyesuaikan dengan medan listrik, dihasilkan dipole yang terinduksi dengan molekul atau struktur kristal materi. Penyesuaian molekul akan mengakibatkan material berubah dimensi. Fenomena tersebut dikenal dengan electrostriction (efek piezoelektrik).Berikut ini adalah ilustrasi sederhana yang menunjukkan ide dasar terjadinya piezoelektrik.

Gambar 7. Mekanisme Piezoelektrik

Keterangan: 1.

Pada keadaan normal, muatan pada kristal piezoelektrik adalah seimbang walaupun susunan kristalnya tidak simetris.

2.

Akibat diberi muatan, meninggalkan muatan pada permukaan Kristal (secara spesifik, momen elektrik dipole garis yang memisahkan muatan yang berlawanan mendorong satu sama lain).


9


3.

aliran muatan di dalam kristal.

Jika kristal ditekan material (mekanisme 3), anda sedang menciptakan

4.

Sebagai akibatnya, timbul muatan positif dan negatif pada permukaan

kristal. Dengan demikian, tegangan akan dihasilkan dan itulah yang

dimaksud piezoelectricity.

2.4

Mikrokontroler ATMega 8535

Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit (16-bits word)

dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Mikrokontroler

AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing).Secara umum, AVR dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan keluarga AT86RFxx (Wardhana, 2006).

2.4.1

Arsitektur AVR ATMega 8535 Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut:

1.

Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, PortB, PortC dan PortD

2.

ADC 10 bit sebanyak 8 saluran

3.

Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan

4.

CPU yang terdiri atas 32 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 sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi 11. Antarmuka komparator analog 12. Port USART untuk komunikasi serial


10


2.4.2

Blok Diagram AVR ATMega 8535 Blok diagram fungsional mikrokontroler ATMega8535 ditunjukan pada

Gambar 8.

Gambar 8. Diagram Blok ATMega 8535

2.4.3

Fitur AVR ATMega 8535 Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki fitur sebagai berikut:

1.

Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.


11


2.

Kapasitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM sebesar

3.

512 byte. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran.

4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.

2.4.4

Konfigurasi Pin AVR ATMega 8535 Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega8535 sebanyak 40 pin dapat

pada Gambar 9. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional dilihat

konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:

1.

VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2.

GND merupakan pin ground.

3.

PortA (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, yaitu Timer/Counter, komparator analog dan SPI.

5.

Port C (PC0-PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog dan Timer Oscilator.

6.

Port D (PD0-PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupasi eksternal dan komunikasi serial.

7.

RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8.

XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal

9.

AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.


12


Gambar 9. Konfigurasi Pin ATMega 8535

2.5

LCD LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak

digunakan karena mempunyai tampilan yang menarik. Modul LCD Character dapat dengan mudah dihubungkan dengan mikrokontroler seperti ATMega 8535.

Gambar 10. Bentuk Fisik LCD

LCD memanfaatkan silikon gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matriks adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan 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 lempengan kaca bagian depan.


13


Beberapa keuntungan dari LCD adalah sebagai berikut: 1.

Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat mudah untuk membuat program tampilan.

2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.

3.

Ukuran modul yang proporsional.

4.

Daya yang digunakan relatif sangat kecil.

Tabel 1. Pin LCD dan Fungsi

PIN

Nama

Fungsi

1

VSS

Ground voltage

2

VCC

+5V

3

VEE

Contrast voltage

4

RS

Register Select 0 = Instruction Register 1 = Data Register

5

R/W

Read/ Write, to choose write or read mode 0 = Write mode 1 = Read mode

6

E

Enable 0 = Start to lacht data to LCD character 1= Disable

7

DB0

Data bit 0

8

DB1

Data bit 1

9

DB2

Data bit 2

10

DB3

Data bit 3

11

DB4

Data bit 4

12

DB5

Data bit 5

13

DB6

Data bit 6

14

DB7

Data bit 7

15

BPL

Back Plane Light

16

GND

Ground voltage


14


2.5.1 Prinsip Kerja Menggunakan LCD

Modul LCD mempunyai 3 jalur kontrol yang bernama RS, R/W, dan E.

jalur RS digunakan untuk memberi tahu kepada LCD apakah kata yang di-inputkan berupa suatu instruksi atau suatu data. Jika yang dikirimkan adalah sebuah instruksi maka RS harus dibuat 0, sedangkan jika yang dikirimkan merupakan

sebuah data maka RS harus dibuat 1. Jalur R/W digunakan untuk memilih operasi read atau write. Read artinya membaca data dari sebuah LCD sedangkan write artinya menuliskan data pada Untuk menuliskan suatu data ke LCD maka jalur R/W dapat harus diberi LCD.

logik 0. Terakhir adalah jalur E dimana jika jalur ini berlogika tinggi maka proses

penulisan pada LCD akan diaktifkan. Kata instruksi yangdikirimkan ke LCD akan memberi tahu apa yang harus dilakukanoleh kontroler LCD.

2.6

BASCOM AVR BASCOM AVR merupakan salah satu bahasa pemrograman basic berasas

tinggi. Kelebihan dari bahasa berasas tinggi adalah relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan bahasa manusia sehingga mudah dimengerti dan tidak tergantung mesinnya.

2.6.1 Pengaturan Karakter Karakter dasar dari BASCOM terdiri dari alphabet, numeric, dan karakter khusus. Karakter alphabet terdiri dari huruf kapital A-Z dan huruf kecil a-z. Numerik terdiri dari 0-9. Huruf A-H dapat digunakan sebagai angka heksadesimal. Berikut karakter yang mempunyai arti khusus pada BASCOM. Tabel 2. Karakter Khusus pada BASCOM

Karakter ENTER

Nama Terminates input of a line Blank (or space)

„

Single quotation mark (apostrophe)

*

Asterisks (multiplication symbol)

+

Plus sign


15


Tabel 2. Karakter Khusus pada BASCOM (lanjutan)

Karakter

Nama

,

Comma

-

Minus sign

.

Period (decimal point)

/

Slash (division symbol) will be handled as \

:

Colon

“

Double quotation mark

;

Semicolon

<

Less than

=

Equal sign (assignment symbol or relational

operator)

2.6.2

>

Greater than

\

Backslash (integer/word division symbol)

^

Exponent

BASCOM Statement BASCOM statement terdiri dari dari dua, “executable” dan non-

executable. Sebuah executable statement mendahulukan alir logika sebuah instruksi dengan memberitahukan kepada program apa yang harus dilakukan selanjutnya. Non-executable statement melakukan tugas seperti mengalokasikan memori untuk variabel, mendeklarasikan, dan mendefinisikan jenis variabel.

2.6.3

Tipe Data Tabel 3. Tipe Data pada BASCOM

Tipe

Jangkauan

Bit

0 atau 1. Kumpulan dari 8 bit disebut byte

Byte

Menyimpan 8 bit bilangan biner tidak bertanda dengan range nilai 0-255.

Integer

Menyimpan 16 bit bilangan biner bertanda dengan range nilai -32.768 – 32.767.


16


Tabel 3. Tipe Data pada BASCOM (lanjutan)

Tipe

Jangkauan

Word

Menyimpan 16 bit bilangan biner tidak bertanda dengan range nilai 0-65.535

Long

Menyimpan 32 bit bilangan biner bertanda dengan range nilai

-2.147.483.648 to 2.147.483.647

Single

Menyimpan 32 bit bilangan biner bertanda

dengan range nilai

1,5 x 10–45 to 3,4 x 1038 Double

Menyimpan 64 bit bilangan biner bertanda dengan range nilai 5,0 x 10–324 to 1,7 x 10308

String

Data string disimpan sebagai byte (hingga 254 byte)

2.6.4 Variabel Variabel

dalam

sebuah

pemrograman

berfungsi

sebagai

tempat

penyimpanan data atau penampungan data sementara, misalnya untuk menampung hasil perhitungan, menampung data hasil pembacaan programmable, dan lainnya. Variabel merupakan pointer yang menunjukkan pada alamat memori fisik dan mikrokontroler. Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel: 1) Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter. 2) Karakter biasa berupa angka atau huruf. 3) Nama variabel harus dimulai dengan huruf. 4) Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunkan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internalprogrammable, dan nama operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain). Sebelum digunakan, maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu. Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel (data). Cara pertama adalah menggunakan pernyataan „DIM‟ (dimensi) diikuti nama tipe datanya. Contoh pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:


17


Dim nama as byte

Dim tombol1 as integer

Dim tombol2 as word

2.6.5

Konstanta Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula konstanta. Dengan

menggunakan konstanta, kode program yang dibuat akan lebih mudah dibaca dan dapat mencegah kesalahan penulisan pada program. Misalnya, akan lebih mudah menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama seperti variabel, agar konstanta

bisa dikenali oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut

adalah cara pendeklarasian sebuah konstanta. Dim A As Const 5 Dim B1 As Const &B1001 Cara lain yang paling Mudah: Const Cbyte = &HF Const Cint = -1000

2.6.6

Operator Operator-operator

yang

tersedia

di

BASCOM

berfungsi

untuk

menggabungkan, memodifikasi, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan. Operator yang tersedia adalah sebagai berikut: a.

Operator Aritmatika Bahasa Basic menyediakan lima operator aritmatika, yaitu: * : untuk perkalian / : untuk pembagian % : untuk sisa pembagian (modulus) + : untuk pertambahan - : untuk pengurangan

b.

Operator Hubungan (Perbandingan) Operator

hubungan

digunakan

untuk

membandingkan

hubungan antara dua buah operand atau sebuah nilai atau variabel.


18


Operator dalam bahasa Basic:

=

Equality

X=Y

<>

Inequality

X <> Y

<

Less than

X

>

Greater than

X>Y

<=

Less than or equal to

X <= Y

>=

Greater than or equal to

X >= Y

c.

Operator Logika

Jika operator hubungan membandingkan hubungan antara dua buah

operand,

maka

operator

logika

digunakan

untuk

membandingkan logika hasil dari operator-operator hubungan.

Operator logika ada empat macam, yaitu :

d.

NOT

Logical complement

AND

Conjunction

OR

Disjunction

XOR

Exclusive or

Operator Bitwise Operator bitwise digunakan untuk memanipulasi bit dari data yang ada di memori. Operator bitwise dalam Bahasa Basic : Shift A, Left, 2 : Pergeseran bit ke kiri Shift A, Right, 2 : Pergeseran bit ke kanan Rotate A, Left, 2 : Putar bit ke kiri Rotate A, Riht, 2 : Putar bit ke kanan

2.6.7

Instruksi Dasar Instruksi yang dapat digunakan pada editor BASCOM AVR relatif cukup

banyak dan bergantung dari tipe dan jenis AVR yang digunakan.Berikut ini beberapa instruksi-instruksi dasar yang dapat digunakan pada mikrokontroler ATMega 8535.


19


Tabel 4. Instruksi Dasar pada BASCOM

Instruksi

Keterangan

DO…LOOP

Perulangan

GOSUB

Memanggil prosedur

IF…THEN

Percabangan

FOR..NEXT

Perulangan

WAIT

Delay atau waktu tunda detik

WAITMS

Delay atau waktu tunda milidetik

WAITUS

Delay atau waktu tunda mikrodetik

SELECT…CASE

Pencabangan

2.7

Komunikasi Data Serial Dalam komunikasi data serial, data dikirim dengan bentuk pulsa listrik

kontinyu yang disebut bit. Data dikirim satu bit demi satu bit secara berurutan melalui kanal komunikasi yang telah ditentukan. Pada sisi penerima juga akan menerima data dalam bentuk bit-bit pulsa listrik yang kontinyu. Dalam komunikasi data serial ada dua metode yang digunakan, yaitu komunikasi serial asinkron dan komunikasi serial sinkron.

2.7.1

Komunikasi Serial Asinkron Komunikasi serial asinkron adalah komunikasi data yang memerlukan

start bit untuk menunjukkan mulainya data dan stop bit untuk menunjukkan selesainya data. Dalam teknik komunikasi serial asinkron, serial output line selalu pada level logika 1 (mark) kecuali pada saat data dikirim dan keadaan ini dinamakan marking. Setiap karakter dimulai dengan satu bit logika 0 (low). Bit yang pertama ini dinamakan start bit.

Gambar 11. Format Pengiriman Data secara Serial Asinkron


20


Setelah start bit, bit-bit data dikirim satu persatu yang dimulai mengirim

dengan Least Significant Bit (LSB). Data dapat berisi 5, 6, 7 atau 8 bit tergantung

pada sistem yang ada.Parity bit dikirim setelah bit-bit data. Parity bit digunakan untuk mendeteksi kesalahan pada data yang terjadi pada saat transmisi berlangsung. Setelah parity bit dikirim maka dikirim satu atau dua bit logika 1

(High) untuk menunjukkan bahwa data satu karakter sudah berakhir. Bit-bit ini dinamakan stop bit. Sebagai contoh, Gambar 12 menunjukkan pengiriman data 7B H (heksa) dalam bentuk serial asinkron dengan satu start bit, 8 bit data, tidak ada bit, dan dua stop bit. parity

Gambar 12. Contoh Pengiriman Data Serial Asinkron

2.7.2

Komunikasi Serial Sinkron Komunikasi serial sinkron digunakan untuk transmisi kecepatan tinggi.

Dalam sistem ini baik pengirim maupun penerima bekerja bersama-sama dan sinkronisasi dilakukan setiap sekian ribu bit data. Bit awal/akhir tidak dibutuhkan untuk tiap karakter. Sinkronisasi dilaksanakan dan dijaga baik pada waktu tidak ada data yang dikirm maupun sesaat sebelum pengiriman terjadi. Sinkronisasi terjadi dengan jalan mengirimkan pola data tertentu antara pengirim dan penerima. Pola data tertentu ini disebut karakter sinkronisasi (synchronization character). Pengirim akan mengirimkan sejumlah besar data. Penerima, yang mengetahui kode yang digunakan, akan memenggal data tersebut dan meneruskannya ke komputer. Transmisi ini lebih efisien karena sinkronisasi hanya dibutuhkan 16 sampai 32 bit, sementara data dapat mencapai beberapa ribu bit panjangnya. Karena pada mode asinkron tiap huruf mempunyai bit awal-akhir, jika terjadi kesalahan karena sinkronisasi maka hanya 1 karakter yang hilang


21


sedangkan mode sinkron 1 blok data akan hilang. Transmisi sinkron digunakan

untuk menyalurkan data secara blok.

Dalam transmisi ini tiap blok panjangnya sama. Waktu antara akhir dan bit terakhir suatu karakter dan awal bit pertama karakter berikutnya harus nol atau kelipatan dari waktu satu karakter. Untuk mencapai sinkronisasi pengirim harus

mengirim karakter khusus dan penerima harus mengenalinya. Transmisi sinkron menggunakan kemampuan satuan komunikasi data secara efisien karena transmisi hanya dilakukan bila telah dipunyai sejumlah blok data.

Gambar 13. Format Pengiriman Data Serial Sinkron

2.8

Komunikasi Serial USART Komunikasi serial pada mikrokontroler AVR menggunakan fasilitas

USART (Universal Synchronous and Asynchronous Receiver Transmitter) yang digunakan dalam aplikasi yang berhubungan dengan antarmuka serial PC ataupun mikrokontroler lain yang memiliki fasilitas komunikasi serial. Jalur komunikasi serial pada mikrokontroler AVR ATMega8535/16/32 terdapat pada pin Port D0 (RXD) dan Port D1 (TXD). Fitur-fitur dari USART pada ATMega8535/16/32: Full duplex operation Asynchronous and synchronous operation Master or slave clocked synchronous operation High resolution baud rate generator Supports serial frame with 5,6,7,8 or 9 data bits and 1 or 2 stop bits


22


Odd or even parity generation and parity check supported by hardware

Data OverRun detection Framing error detection

Noise filtering includes false start bit detection and digital ow pass filter Three separate interrupts on Tx complete , Tx data register empty, and Rx

complete

Multi-processor communication mode

Double speed asynchronous communication mode

Gambar 14. Diagram Blok Fasilitas Komunikasi Serial AVR

Terdapat beberapa register yang perlu ditentukan nilainya untuk melakukan konfigurasi pada USART AVR, yaitu: UBRR (USART Baud Rate Register) UBRR merupakan register 16 bit yang berfungsi melakukan penentuan kecepatan transmisi data yang akan digunakan. UBRR dibagi menjadi 2 yaitu UBRRH dan UBRRL seperti Gambar 15.


23


Gambar 15. Register UBRR

Bit penyusunnya dapat dijelaskan sebagai berikut: URSEL merupakan bit pemilih antara akses UBRR dan UCSRC. Hal ini

disebabkan keduanya menempati lokasi yang sama. Untuk UBRR,bit ini bernilai 0.

UBRR [11..0] merupakan bit penyimpan konstanta kecepatan komunikasi serial. UBRRH menyimpan 4 bit tertinggi data pengaturan baud rate dan UBRRL menyimpan 8 bit sisanya. Data yang dimasukkan ke UBRRH dan UBRRL dihitung menggunakan rumus sesuai Tabel 5. U2X merupakan bit pada register UCSRA. Tabel 5. Rumus Perhitungan UBRR untuk Berbagai Mode Operasi

Mode Operasi

Rumus Menghitung

Rumus Menghitung

Baud Rate

Nilai UBRR

Asynchronous Normal fosc / 16 (UBRR + 1)

fosc / 16 BAUD - 1

Mode (U2X=0) Asynchronous Double fosc /8 (UBRR + 1)

fosc / 8 BAUD - 1

Speed Mode (U2X=1) Synchronous

Master fosc /2 (UBRR + 1)

fosc / 2 BAUD - 1

Mode UCSRB (USART Control and Status Regiser B). USCRB merupakan register 8 bit pangatur aktivasi penerima dan pengirim USART. Komposisinya separti Gambar 16.

Gambar 16. Register UCSRB


24


Bit penyusunnya dapat dijelaskan sebagai berikut:

RXCIE mengatur aktivasi interupsi penerimaan data serial. Bernilai awal 0 sehingga proses penerimaan data berdasar pada sistem pooling. Jika bernilai 1

dan RXC pada UCSRA bernilai 1 interupsi penerimaan data serial akan dieksekusi.

TXCIE mengatur aktivasi interupsi pengiriman data serial. Bernilai awal 0. Jika bernilai 1 dan jika bit TXC pada UCSRA bernilai 1, interupsi pengiriman

data serial akan dieksekusi. UDRIE mengatur aktivasi interupsi yang berhubungan dengan bit UDRE pada UCSRA. Bernilai awal 0. Jika benilai 1 maka interupsi akan terjadi jika

bit UDRE bernilai 1. RXEN merupakan bit aktivasi penerima serial ATMega 8535. Benilai awal 0. Jika bernilai 1, maka penerima data serial diaktifkan. TXEN merupakan bit aktivasi pengirim serial ATMega 8535. Benilai awal 0. Jika bernilai 1, maka pengirim data serial diaktifkan. UCSZ2 bersama dengan bit UCSZ1 dan UCSZ0 di register UCSRC menentukan ukuran karakter serial yang dikirimkan. Pada saat awal, ukuran karakter diset pada 8 bit. UCSRC (USART Control and Status Register C). UCSRC merupakan register 8 bit yang dipergunakan untuk mengatur mode dan kecepatan komunikasi serial yang dilakukan. Komposisinya seperti Gambar 17.

Gambar 17. Register UCSRC

Bit penyusunnya dapat dijelaskan sebagai berikut: URSEL merupakan bit pemilih akses antara UCSRC atau UBRR. Bernilai awal 1 sehingga secara normal akan selalu mengakses register UCSRC. UMSEL merupakan bit pemilih mode komunikasi serial antara sinkron dan asinkron. Bernilai awal 0 sehingga modenya asinkron. Jika bernilai 1, maka modenya sinkron.


25


UPM[1..0] merupakan bit pengatur paritas. Bernilai awal 00 sehingga paritas

tidak dipergunakan. Detail nilainya dapat dilihat pada tabel. SBS merupakan bit pemilih ukuran bit stop. Bernilai awal 0 sehingga bit stop

yaitu 1 bit. Jika bernilai 1, maka jumlah bit stop yaitu 2. UCSZ1 dan UCSZ0 merupkan bit pengatur jumlah karakter serial.

UCPOL merupakan bit pengatur hubungan antara perubahan data keluaran

dan data masukkan serial dengan clock sinkronisasi. Hanya berlaku untuk

mode sinkron. Untuk mode asinkron, bit ini diset 0.

Proses membangun hubungan komunikasi data serial membutuhkan suatu

kecepatan data (data transfer rate) yang sesuai, baik di sisi komputer maupun di

sisi mikrokontroler. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk membangun hal tersebut pada mikrokontroler, yaitu nilai baud rate yang dipergunakan, setting format data stop bit, dan pengaturan beberapa register seperti RXEN, TXEN, dan RXCIE. Tabel 6. Nilai UBRR dengan Beberapa Nilai Kristal

2.9

Modulasi FSK Modulasi Frequency Shift Keying (FSK) atau pengiriman sinyal melalui

penggeseran frekuensi. Metoda ini merupakan suatu bentuk modulasi yang memungkinkan gelombang modulasi menggeser frekuensi output gelombang pembawa. Pergeseran ini terjadi antara harga-harga yang telah ditentukan semula


26


dengan gelombang output yang tidak mempunyai fasa terputus-putus. Dalam

proses modulasi ini besarnya frekuensi gelombang pembawa berubah-ubah sesuai

dengan perubahan ada atau tidak adanya sinyal informasi digital. Dalam proses ini frekuensi pembawa digeser kesamping sehingga memperoleh kerapatan frekuensi yang berbeda-beda, proses ini ditujukan untuk memperoleh bit 1 dan bit 0.

Bentuk dari modulasi FSK mirip dengan hasil modulasi FM. Secara konsep, modulasi FSK adalah modulasi FM, hanya disini tidak ada bermacammacam variasi/deviasi, yang ada hanya 2 kemungkinan saja, yaitu more atau less atau Low, Mark atau Space). Tentunya untuk deteksi pengambilan kembali (High

dari kandungan Carrier atau proses demodulasinya akan lebih mudah,

kemungkinan kesalahan (error rate) sangat minim/kecil[1].

Gambar 18. Modulasi Sinyal FSK

Gambar 19. Demodulasi Sinyal FSK

2.10

Modulasi Frekuensi (FM) Pada modulasi frekuensi sinyal informasi mengubah-ubah frekuensi

gelombang

pembawa,

sedangkan

amplitudanya

konstan

selama

proses

modulasi[1]. Proses modulasi frekuensi digambarkan pada Gambar 20:


27


Gambar 20. Sinyal FM

Besar perubahan frekuensi (deviasi (δ)), dari sinyal pembawa sebanding

dengan amplituda sesaat sinyal pemodulasi, sedangkan laju perubahan frekuensinya sama dengan frekuensi sinyal pemodulasi. Persamaan sinyal FM

dapat dituliskan sebagai berikut: eFM= Ec sin(ωct + mf sin ωmt)

(1)

dimana, eFM

= Nilai sesaat sinyal FM

Ec

= amplituda maksimum sinyal pembawa

ωc

= 2π fc dengan fc adalah frekuensi sinyal pembawa

ωm

= 2π fm dengan fm adalah frekuensi sinyal pemodulasi

mf

=

: indeks modulasi frekuensi

Spektrum frekuensi sinyal FM dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 21. Spektrum Sinyal FM

Terlihat dari Gambar 21, bandwidth sinyal FM adalah tak berhingga. Namun pada praktek biasanya hanya diambil bandwith dari jumlah sideband yang signifikan. Jumlah sideband signifikan ditentukan oleh besar indeks modulasinya, dapat dilihat dari Tabel 7:


28


Tabel 7. Tabel Fungsi Bessel

Ji

= nilai amplituda komponen frekuensi sideband ke i (i≠0)

Jo

= nilai amplituda komponen frekuensi sinyal pembawa (bukan sideband)

Β

= mf: indeks modulasi

Misalnya, untuk besar indeks modulasi 0,5, dari tabel didapat jumlah sideband signifikan adalah 2 (untuk satu sisi), sehingga bandwidht yang dibutuhkan jika fm = 2 kHz, dapat dihitung dari: BWFM = 2 x jumlah sideband signifikan x fm = 2 x 2 x 2k = 8 kHz 2.11

Modem FSK IC TCM 3105 Dengan menggunakan IC tunggal TCM 3105, dapat dengan mudah

membangun modem standar Bell 202 maupun CCITT V23. Rangkaian modem ini dapat mengirim data dengan laju data 75, 150, 600, dan 1200 baud, dapat menerima data pada laju 5, 75, 150, 600, dan 1200 baud (bit/sec). Rangkaian ini dijalankan dengan sumber daya listrik bertegangan 5 volt daya rendah.TCM 3105 adalah chip tunggal audio FSK modem yang menggunakan teknologi CMOS gerbang silikon.


29


Gambar 22. Konfigurasi Pin TCM 3105

2.11.1 Prinsip Kerja

IC Modulator demodulator (modem) TCM3105 dibuat dari 4 fungsi rangkaian, yaitu transmiter (modulator), reciever (demodulator), carrier detector (pendeteksi sinyal pembawa), dan control and timing (pengendali serta pewaktu).

Gambar 23. Bagian-bagian TCM 3105

2.11.2 Transmitter (pemancar) Transmitter merupakan FSK modulator, yang dilengkapi dengan penyaring dan penguat sinyal audio yang akan dikeluarkan ke TXA. Modulator adalah pembangkit frekuensi terpogram yang frekuensi outputnya tergantung variable pembagian dari frekuensi osilator 4,336 MHz.

2.11.3 Reciever (penerima) Sebuah amplifier yang dilengkapi tapis dan kendali penguatan sehingga amplitudo outputnya, kemudian diumpankan ke demodulator yang mengubah


30


sinyal analog menjadi sinyal data serial. Seberapa besar tegangan input dianggap

valid tergantung pengaturan RXB.

2.11.4 Carrier Detector

Pendeteksi adanya sinyal masukan, ambang validitas sinyal tergantung

besarnya tegangan pada CDL, Outputnya adalah CDT, yang akan berlogika 1 jika ada sinyal dan 0 jika tidak ada sinyal. Adapun fungsi-fungsi pin-pin pada IC tersebut adalah sbb: 1) VDD, masukan tegangan catu +5V 2) CLK, outputclock dengan frekuensi 16 x baud yang tinggi dari yang terpilih

(kirim atau terima). Misal setbaud rate kirim =1200, baud rate terima 75, maka CLK = 16 x 1200 Hz. Sebaliknya jika baud rate kirim 75, maka baud rate terima 1200, maka CLK 16 X 75 Hz. 3) CDT, Carrier detect, Ouput berlogika 1 jika ada sinyal yang benar diterima. Jika tidak ada sinyal yang diterima atau sinyal tidak valid berlogika 0. 4) RXA, input audio ke demodulator, harus terkoneksi secara AC. 5) TRS, Pemilih standar operasi (Bell202 atau CCITT), bersama TXR1 dan TXR2 menentukan (baud rate) pengirim data (modulator) dan penerima data (demodulator). 6) NC, tak tersambung. 7) RXB, mengatur tegangan bias output demodulator (RXD) 8) RXD, output demodulator, merupakan data digital yang diterima dari lawan komunikasi. 9) VSS, ground Catu Daya. 10) CDL, Carrier-detect level adjust untuk mengatur tegangan ambang sinyal masukan demodulator. Maksudnya seberapa besar sinyal audio yang dianggap valid masuk ke demodulator. 11) TXA, output modulator berupa audio yang frekuensinya tergantung sinyal data digital yang dimasukkan ke masukan modulator( TXD). 12) TXR2, pemilih laju data. 13) TXR1, pemilih laju data


31


14) TXD, masukan modulator, yaitu sinyal data serial digital yang mau dikirim

ke lawan komunikasi.

15) OSC1, sambungan ke osilator (pembangkit gelombang) dipasangi Xtal, 4.3 MHz.

16) OSC2, digunakan untuk koneksi ke kristal 4.3 MHz.

2.12

RadioTransceiver Radiotransceiver adalah pesawat pemancar radio sekaligus berfungsi

ganda sebagai pesawat penerima radio yang digunakan untuk keperluan

komunikasi. Pada proyek akhir ini radio transceiver yang digunakan adalah

Handy Talkie (HT) ICOM IC-V8. Pada radio HT, komunikasi terjadi secara half duplex, yaitu komunikasi dua arah secara bergantian antara transmit dan receive. Radio ICOM IC-V8 mempunyai spesifikasi sebagai berikut.

Gambar 24. ICOM IC-V8

Tabel 8. Spesifikasi ICOM IC-V8

Jangkauan Frekuensi

136 MHz – 174 MHz

Stabilitas Frekuensi

± 10 ppm (-10 oC s/d 60 oC)

Catu Daya

7,2 VDC

Sistem Modulasi

Variable

Reactance

Frequency

Modulation

Daya Output (at 7.2 V DC)

5,5 W (high) 0,5 W (low)

Deviasi frekuensi maksimal

± 5 kHz


32


Tabel 8. Spesifikasi ICOM IC-V8 (lanjutan)

Sistem Receiver

Double

Intermediate

Frequency 21,7 MHz (1st) 450 kHz (2nd)

(IF) Sensitivitas

(12

dB 0,16 µV

SINAD)

Super-

heterodyne System

Conversion

Sensitivitas Squelch

0,1 µV

Selektivitas

65 dB

Intermodulasi Rejection

65 dB

Image Rejection

75 dB

Daya Output Audio

0.3 W (10 % distorsi)


33

BAB II TINJAUAN TEORITIS

Recommend Documents