BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

2.1 Mikrokontroler AT89S51 2.1.1 Gambaran Umum Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang relatif murah untuk banyak aplikasi sistem kendali berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya. Sebagai perbandingan kapasitas memori, table 2.1 berikut ini akan menampilkan memori dari mikrokontroler seri AT89XX Tabel 2.1. Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XX Type RAM Flash Memory EEPROM AT89C51/

8 X 128 byte

4 Kbyte

Tidak

8 X 256 byte

8 Kbyte

Tidak

AT89C55

8 X 256 byte

20 Kbyte

Tidak

AT89S53

8 X 256 byte

12 Kbyte

Tidak

AT89S8252

8 X 256 byte

8 Kbyte

2 Kbyte

AT89S52 AT89C52/ AT89S52

Universitas Sumatera Utara

Mikrokontroler AT89S52 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah : a. Sesuai dengan produk-produk MCS-51. b. Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali. c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d. Tiga tingkat kunci memori program. e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram. g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S51) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk AT89S52). h. Memiliki 8 sumber interupsi(untuk AT89S51) & 6 sumber instruksi untuk AT89S52. i. Kanal serial terprogram. j. Mode daya rendah dan mode daya mati. 2.1.2 Karakteristik Mikrokontroler AT89S51 AT89S52 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S52 memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address register. RAM internal terdiri dari delapan buah register (R0-R7) yang membentuk register banks. Special Function Register yang berjumlah 21 buah


berada di alamat 80H-FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH.

IC AT89S51 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar di berikut ini ini :

Gambar 2.1. Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S51

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

Pada konstruksi mikrokontroler ini terdapat 4 port untuk I/O data dan tersedia pula akumulator , register, RAM, Stack Pointer, Arithmatic Logic Unit (ALU), Pengunci (Lacth), dan rangkaian osilasi yang membuat AT89S52 dapat beroperasi dengan sekeping IC. 2.1.3 Fungsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler AT89S51 a. VCC (Pin 40) Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc. b. GND (Pin 20) Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol “gnd”. c. Port 0 (Pin 39-Pin 32)


Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash programming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. d. Port 2 (Pin 21 – pin 28) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL. e. Port 3 (Pin 10 – pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :


Tabel 2.2. fungsi pin-pin pada port 3 mikrokontroller AT89S51 Nama pin P3.0 (pin 10)

Fungsi RXD (Port input serial)

P3.1 (pin 11)

TXD (Port output serial)

P3.2 (pin 12)

INTO (interrupt 0 eksternal)

P3.3 (pin 13)

INT1 (interrupt 1 eksternal)

P3.4 (pin 14)

T0 (input eksternal timer 0)

P3.5 (pin 15)

T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16)

WR (menulis untuk eksternal data memori)

P3.7 (pin 17)

RD (untuk membaca eksternal data memori)

f. RST (pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. g. ALE/PROG (pin 30) Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram Flash. h. PSEN (pin 29) Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal. i. EA (pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan


program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt. j. XTAL1 (pin 19) Input untuk clock internal. k. XTAL2 (pin 18) Output dari osilator.

2.1.4 Register Pada Mikrokontroler AT89S51 Register adalah penampung data sementara yang terletak dalam CPU. Pada mikrokontroler AT89S51, register-registernya adalah sebagai berikut : a. Register A ( Accumulator) Accumulator ialah sebuah register 8 bit yang merupakan pusat dari semua operasi accumulator, termasuk dalam operasi aritmatika dan operasi logika. b. Register B Register ini memiliki fungsi yang sama dengan register A. c. Program counter (PC) Program counter (Pencacah program) merupakan sebuah register 16 bit yang selalu menunjukkan lokasi memori instruksi yang akan diakses. d. Data pointer Data pointer atau DPATR merupakan register 16 bit yang terletak di alamat 82H untuk DPL dan 83H untuk DPH. Biasanya Data pointer digunakan untuk mengakses data atau source kode yang terletak di memori eksternal.


e. Stack Pointer (SP) Stack Pointer adalah register 8 bit yang mempunyai fungsi khusus sebagai penu njuk alamat atau data paling atas pada operasi penumpukan di RAM. Stack Pointer terletak di alamat 81H. Penunjuk penumpukan selalu berkurang dua tiap kali data didorong masuk kedalam lokasi penumpukan dan selalu bertambah dua tiap kali data ditarik keluar dari lokasi penumpukan. f. Program Status Word Program Status Word merupakan register yang berisi beberapa bit status yang mencerminkan keadaaan mikrokontroler. g. Bit Carry Flag (CY) Bit carry merupakan bit ke 8 yang memiliki dua fungsi : 1. Carry akan menunjukkan apakah operasi penjumlahan mengandung carry (sisa) atau apakah operasi pengurangan mengandung borrow (kurang). Apabila operasi ini mengandung carry, bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika mengandung borrow, bit ini akan di set agar bernilai nol (0). 2. Carry dimanfaatkan sebagai bit ke-8 untuk operasi pergeseran (shift) atau perputaran. h. Bit Auxiliary Carry (AC) Bit ini menunjukkan adanya carry (bawaan) dari bit ketiga menuju bit keempat atau dari empat bit rendah ke empat bit tinggi pada operasi aritmatika. Bit ini jarang digunakan dalam program, tetapi digunakan oleh mikrokontroler secara implisit pada operasi aritmatika bilangan BCD.


i. Bit Flag 0 (F0) Bit ini menunjukkan apakah hasil operasi bernilai nol atau tidak. Apabila hasil operasi adalah nol (0), bit ini akan diset agar bernilai 1, sedangkan apabila hasil operasinya bukan nol (0) maka bit ini akan di-reset. Bit ini juga digunakan pada perbandingan dua buah data. Jika kedua data bernilai sama maka bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika kedua data itu berbeda maka bit ini akan direset agar bernilai nol (0). j. Bit Register Select (RS) RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register ini merupakan register serbaguna. Lokasinya pada awal 32 byte RAM internal yang memiliki alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui simbol assembler (R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6 dan R7).

2.2 Sensor Temperatur LM35 Sensor suhu (temperatur) pada proyek akhir ini menggunakan LM35,dimana output dari LM35 ini dapat memberikan output 8-bit data yang menyatakan kondisi perubahan dari suhu lingkungan.Setiap terjadi perubahan suhu maka akan terjadi perubahan data output yang dihasilkan,dimana perubahan tersebut berupa perbedaan tegangan yang dihasilkan.LM35 sebagai pendeteksi temperatur memiliki karakteristik sebagai berikut : 1. Bekerja pada rating tegangan 4V s/d 30V. 2. Pembacaan temperatur berkisar antara -550C s/d 1500C. 3. Dengan kenaikan temperatur 1 maka tegangan output akan naik sebesar 10mV0C.


4. Memiliki arus drain kurang dari 60 uA. 2.2.1 Prinsip Kerja IC LM 35 IC LM 35 berfungsi sebagai sensor suhu. IC LM 35 dikemas dalam bentuk integrated circuit yang harga tahanannya merupakan fungsi temperatur, adanya temperatur akan menyebabkan harga dari IC LM 35 berubah. Energi panas dari elektroda akan menyebabkan perubahan temperatur IC LM 35 yang selanjutnya merubah harga tahanannya, karakteristik dari sensor ini adalah linier terhadap perubahan suhu artinya, jika terjadi perubahan suhu yang cenderung naik dan begitu pula sebaliknya. Tegangan out put dari sensor ini adalah  10 mV/0C setiap terjadi kenaikan suhu sebesar 10C dan range suhu mulai – 550C sampai dengan 1500C.

Gambar 2.2 Simbol Dan Bentuk Fisik IC LM 35 Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

LM 35 adalah sensor temperatur yang cukup presisi dan mudah di kalibrasi dengan impedansi yang kurang dari 1Ω, LM 35 beroperasi pada range arus sekitar 400µA sampai dengan 5 mA, mempunyai error kurang dari 1°C untuk range yang > 100°C, aplikasi sensor berkisar antara -55°C sampai +150°C, sehingga dapat dikatakan bahwa LM 35 memiliki output yang linier.


Di dalam LM 35 terdapat sebuah sambungan dengan sebuah pegangan untuk mengatur terminal untuk melakukan kalibrasi. Umpamanya T adalah sebuah temperatur yang tidak diketahui dan sementara Tr adalah temperatur referensi, maka dengan kalibrasi terhadap keluaran untuk membaca satu nilai temperatur dengan benar maka keluaran pada seluruh temperatur akan bernilai benar.

2.3. ADC (Analog to Digital Converter) ADC (Analog to digital Converter) adalah suatu rangkaian pengubah informasi dari tegangan

analog ke digital.A/D Converter ini dapat dipasang

sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang akan diumpankan kesuatu sistem minimum.Teknologi ADC ini telah banyak mengubah teknik-teknik konvensional analog dalam sistem-sistem kontrol,teknologi perekaman dan pembangkitan kembali sinyal-sinyal audio/video (recording and playing) dan berbagai aplikasi dalam multimedia dan instrumentasi lainnya.Permasalahan noise dalam sinyal (sebelumnya sulit dikikis habis jika hanya mengandalkan filter analog)dapat diatasi dengan sangat baik dengan filter digital

berbasis

ADC.Apalagi

faktor

penentu

keandalan

program

kemudinya.semakin handal programnya semakin handal pul;a kinerja filter tersebut. Rangkaian IC ADCmemiliki dua bagian utama,yaitu: 1. Bagian Sampling dan Hold,yang berfungsi menangkap atau menahan tegangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan kerangkaian pengonversi.


2. Rangkaian konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya). Gambar berikut menggambarkan bagaimana aliran sinya analog diubah ke sinyal digital.

Gambar 2.3 Diagram blok ADC 0804

Rangkaian diatas dioperasikan sebagai berikut.Pertama kontroler,dalam hal ini mikroprosessor menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE.Artinya ADC diaktifkan.Kemudian SOC (Start of Convenersion)dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital.Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC (end of conversion) yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di (PB7PB0).Program

yang

sesuai

harus

dibuat

mengikuti

prosedur

seperti

diatas.Artinya,program utama mikroprosesor harus dimuatai denga suatu programloop tertutup dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC.Meski tanda ini tidak harus diperhatikan,tetapi berakibat data yang dipaksa akan sering invalid karena CPU tidak dapat membedakan keadaan ambang (ketika ADC tengah

melakukankonversi)dan

keadaan

data

siap

(valid).Agar

lebih


efektif,fungsiinterrupt harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap.Ia hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt. Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan mengkonversi sinyal.Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai sangat bergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu.Makin cepat prosesnya,semakin berkualitas pula ADC tersebut.Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi (Convertion time).Jika suatu ADC disebut memiliki waktu konvensi 1,4udt(mikrodetik) maka secara teoritis dalam waktu 1 detik ia dapat mengonversi sinyal kontiniu sebanyak 714.285,7 kali.Dengan demikian,frekwensi input tertinggi yang masih dapat ditolerir untuk konversi adalah sekitar 714KHz/2 atau 357KHz. Namun demikian kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atauprosesor dalam mengolah data input-output secara tepat,dan bukan hanya karena kualitas ADCnya,misalnya permasalahan pada filter digtal dalam dunia speech processing dan regeneration.ADC yang dipakai mungkin sudah sangat cepat,bahkan melebihi spesifikasi untuk keperluan memproses sinyal input yang didefenisikan(misalnya speech diproses dengan ADC 1,4udt/conversion),tetapi terkadang algoritma filtering yang dikembangkan justru membuat untuk kerja sistem keseluruhan menjadi kedodoran.pelambatan justru terjadi dalam penerapan algoritma pemroses tertenetu misalnya identifikasi menggunakan neural network,optimasi menggunakan algoritma genetika,dan lain-lain.


Semua ADC bekerja dengan melakukan pencuplikan sinyal-sinyal analog.proses pencuplikan ini mirip dengan proses modulasi amplitudo,yang dapat memunculkan hasil-hasil yang tidak terduga kecuali lebar pita frekwensi sinyal analog sibatasi agar kurang setengah dari laju pencuplikan yang ada pada umumnya merupakan clock sinyal.Jika lebar pita sinyal-sinyal ini tidak dibatasi maka akan dihasilkan fenomena kerja rangkaian yang dikenal dengan istilah ’analising’.Analising sendiri merupakan keadaan dimana sinyal-sinyal yang didijilitisasin muncul sebagai sinyal yang memiliki frekwensi lebih rendah dari pada sinyal frekwensi asalnya atau dapat pula memiliki frekwensi yang berkebalikan (sinyal-sinyal dengan frekwensi tinggi muncul pada frekwensifrekwensi yang lebih tinggi). Untuk mengatasi efek analising ini,kita dapat menggunakan rangkaian tipis anti analising.Penggunaan rangkaian tipis anti analising ini dapat dihindari jika kita memnggunakan jenis konverter analog kedigital yang dikenal sebagai ADC sigma delta over sampling.ADC jenis ini melakukan proses pencuplikan sinyal analog pada laju yang sangat tinggi yang dapat mencapai hingga 256 kali frekwensi cock.Rangkaian konverter ini bekerja dengan menggunakan sebuah komparator

tunggal.Keluaran

logika

dari

komparator

ini

selanjutnya

diintegrasikan dan dikurangkan dari tegangan masukan .Hasil yang akan diperoleh adalah

sederetan

sinyal

1

dan

0

yang

berelasi

dengan

tegangan

masukan.Serangkaian digit biner ini kemudian digunakan untuk membangkitkan sinyal keluaran berkode biner.Dengan cara seperti kita dapat menghasilkan ADC 16 bit yang akurat.


Gambar 2.4 Konfigurasi PIN (Kaki) ADC 0804 Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.3.1.ADC Dengan Pendekatan Berurutan ADC dengan pendekatan berurutan merupakan slah satu ADC yang cukup populer penggunaanya.Kepopuleran ADC ini terutama disebabkan oleh karakteristik kecepatan yang cukup tinggi serta arsitektur rangkaianya yang tidak terlalu kompleks atau rumit.Prinsip kerja dasarnya ialah menggunakan konsep pendekatan bagi dan cari (devide and search) dalam mengonversi sinyal-sinyal digital.Pendekatan pencarian biner (binery search) merupakan pendekatan yang dijalankan membagi daerah penyusuran/pencarian menjadi setengahnya dalam setiap clock cycle.Dengan demikian ADC pendekatan berurutan akan memerlukan sejumlah 16 clock cycle yang mengonversi sebuah sinyal analog menjadi sinyal digital equivalen 16-bit. Rangkaian pencuplik dan penahan digunakan untuk mencuplik sinyal masukan analog dan mempertahankan nilai sinyal yang dicuplik selama proses konversi data berlangsung.Pada clock cycle pertama bit yang paling signifikan


(MSB/Most Significant Bit)dari register pendekatan berurutan atay SAR (Succesive Aproximation Register) diset agar bernilai sama dengan 1 .SAR kemudian dihubungkan pada terminal masukan konverter digital ke analog (ADC) untuk mengkonversi angka-angka biner SAR menjadi sebuah sinyal analog. Sinyal analog keluaran DAC ini kemudian diumpankan pada rangkaian komparator.Komparator akan membandingkan data keluaran DAC tegangan masukan yang tersimpan .Jika keluaran DAC adalah lebih kecil daripada tegangan masukan yang tersimpan maka bit yang paling signifikan register akan tetap bernilai logika 1.Sebaliknya jika keluaran DAC lebih besar dari pada tegangan masukan yang tersimpan maka bit yang paling signifikan register akan di reset ke nilai logika 0.Bit ini akan tetap tidak berubah untuk proses konversi data yang tersisa. Proses yang sama akan berulang kali kembali pada clock cycle yang kedua dengan bit yang paling signifikan berikutnya adalah MSB-1.Bit ini diset pada nilai logika sama dengan 1 dan dengan menggunakan DAC keluaran SAR akan dikonversi menjadi sinyal analog untuk selanjutnya dibandingkan dengan tegangan masukan yang tersimpan.Jika keluaran DAC adalah lebih rendah daripada tegangan masukan yang tersimpan maka bit MSB-1 dari register akan tetap bernilai logika 1.Jika tidak,bit bit MSB-1 akan direset kenilai logika 0.Bit ini akan dipertahankan agar tetap tidak berubah untuk proses konversi data yang tersisa.Pengulangan kembali proses ini untuk N cock cycle akan menghasilkan konversi sinyal analog kesinyal digital equivalen N-bit.Pada akhirnya N cock cycle,SAR akan mengandung nilai-nilai yang telah dikonversikan dari sinyal masukan analognya.


2.4. Resistor Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir.Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed Resistor dan Variable resistor dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material lain. Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil.Bahan-bahan tersebut mengantar arus listrik dengan baik,sehingga dinamakan konduktor.Kebalikanya dari bahan konduktif,bahan material seperti karet,gelas karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan elektron dan disebut sebagai insulator. 2.4.1 Fixed Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumya terbuat dari bahan carbon.Tipe resistor pada umumnya berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan.Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter.Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang dikeluarkan oleh ELA(Electronic Industries Association).


Tabel 2.3. Kode Warna Pada Resistor Warna

Cincin I

Cincin II

Cincin III

Cincin IV

Hitam

0

0

1

-

Coklat

1

1

10

-

Merah

2

2

100

-

Jingga

3

3

1000

-

Kuning

4

4

10000

-

Hijau

5

5

100000

-

Biru

6

6

1000000

-

Violet

7

7

10000000

-

Abu-abu

8

8

100000000

-

Putih

9

9

1000000000

-

Emas

-

-

0,1

5%

Perak

-

-

0,01

10%

Tanpa warna

-

-

-

20%

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang toleransi berwarna coklat,emas,atau perak.Biasnya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang menonjol,sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit kedalam.Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahuti berapa toleransi dari resistor tersebut.Jika anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.


Biasanya resistor dengan toleransi 5%,10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi).Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%(toleransi kecil memiliki 4 gelang(tidak termasuk gelang toleransi).Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukan besar nialai satuan,dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

Gambar 2.5 Resistor Carbon Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.4.2 Variable Resistor Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe.untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai dengan keinginan dengan

mudah

dan

sering

volume,bass,balance,dll.Sedangkan

digunakan

yang

kedua

untuk adalah

tipe

pengaturan semi-fixed

resistor.Nilai dari resistor ini biasanya dapat diubah pada kondisi tertentu saja.Contoh pengguanaan dari semi fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC,fine tune circuit,dll.Ada beberapa model pengaturan nilai variable resistor,yang sering digunakan adlah dengan caranya terbatas sampai 300 derajat putaran.Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkalikali untuk mendapatkan semua nilai resistor.Model ini dinamakan dengan ’Potensiometer dan Trimmer potensiometer’. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai daerah resistor variable,perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar grafik berikut:


Gambar 2.6 Grafik perubahan nilai pada potensiometer Pada saat tipe A diputar searah jarum jam,awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putaranya mencapai setengah atau lebih nilai perubahanyamenjadi sangat cepat.Tipe ini sangan cocok dengan karakteristik telinga manusia.Karena telinga manusia sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah,tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras.Biasanya tipe A ini juga disebut dengan ’Audio taper’ potensiometer.Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk aplikasi Balance Control,resistansce Value adjutsment in circuit,dll.Sedangkan untuk tipe C

perubahan

resistansinya

kebalikan dari tipe A.

Gambar 2.7 Potensiometer Gambar diakses dari http:/www.elektro art.com

2.5 Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.Struktru sebua kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh


suatu bahan dielektrik.Bahan-bahan dielektrik yang umumnya dikenal misalmya udara vacum,keramik,gelas dan lain-lain.Jika kedua ujung plat diberi tegangan listrik,maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.Muatan positif tidak dapat mengalir menuju kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju keujung katub positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.Muatan elektrik ini disimpan selama tidak ada ko duktif pada ujung-ujung kakinya.Dialam bebas phenaomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatanmuatan positif dan negatif diawan. Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC,Filter,dan penyimpan energi listrik.Didalamnya 2 buah plat elektroda yang saling berhadapan dipisahkan oleh sebuah insulator dinamakan dielektrik.Berikut ini adalah jenis-jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan alat ini.

2.5.1 Electrolytic Capasitor (ELCO) Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumuniaum yang menggunakan membran oksidasi yang tipis.Karakteristik utama dari elektrolit kapasitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya.dari karakteristik tersebut kita harus berhati-hati didalam pemasangannya pada rangkaian,jangan sampai terbalik.bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan ’Meledak’.Biasanya tegangan kerja dari kapasitor akan diberikan cztu daya dengan tegangan 5


Volt,berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2x5 = 10Volt.

Gambar 2.8 Electrolit Capasitor Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.5.2 Ceramic Capasitor Kapasitor

menggunakan

bahan

titanium

acid

barium

untuk

dielektiknya.karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekwensi tinggi.Biasanya digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal.Jelas komponen ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.9 Ceramic Capasitor Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.5.3 Nilai Kapasitor Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada bahan kapasitor tersebut.Untuk kapasitor jenis


elektrolit memang mudah,karena nialai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya.sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan.Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya.Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n,nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah. Tabel 2.4. Nilai Kapasitor 3rd Digit

multiplier

Letter

Tolerance

0

1

D

0,5pF

1

10

F

1%

2

100

G

2%

3

1,000

H

3%

4

10,000

J

5%

5

100,0000

K

10%

6,7

Not Used

M

20%

8

.01

P

+100,-0%

9

.1

Z

+80,-20%

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J,berarti nilai kapasitansinya adalah 47 +104 = 470.000 pF=0,47uF sedang toleransinya 5%,yang harus diingat di dalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF(pico Farad).


2.6. Transistor Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal.Terminal itu disebut emitor,basis,dan kolektor.Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda.Dioda satu dengan yang lain saling dengan cara menyambungkan salah satu dioda yang senama.Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN. Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium.oleh karena itu,dikatakan : 1.Transistor germanium PNP 2.Transistor germanium NPN 3.Transistor silikon PNP 4.Transistor silikon NPN Semua komponen didalam rangkaian transistor dengan simbol.Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukan arah yang melalui transistor. Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memamfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor. Sama

dengan

nol

atau

kolektor

dan

emiter

terhubung

secara

langsung(short).Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor dan emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal,tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt.Dengan dengan menganalogikan transistor sebagai saklar,transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar berikut:


Vcc

Vcc IC

R

RB

Saklar On

VCE

VB

IB

VBE

Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar ON

Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah : I max 

Vcc Rc

hfe . I B 

IB 

(2.13)

Vcc Rc

(2.14)

Vcc hfe . Rc

(2.15)

Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :

VB  VBE RB

(2.16)

VB = IB . RB + VBE

(2.17)

IB 

VB 

Vcc . R B  VBE hfe . Rc

Jika tegangan VB telah mencapai VB 

(2.13)

Vcc . R B  VBE , maka transistor akan hfe . Rc

saturasi, dengan Ic mencapai maksimum. Gambar 2.11 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi


tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.21 dikenal sebagai daerah saturasi. IC Penjenuhan (saturation)

IB > IB (sat) IB = IB (sat)

Vcc Rc

IB

Titik Sumbat (Cut off)

IB = 0

VCE

Gambar 2.11 Karakteristik daerah saturasi pada transistor

Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open).Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini. Vcc

Vcc IC

RB VB

VCE IB

R Saklar Off

VBE

Gambar 2.12 Transistor Sebagai Saklar OFF


Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan basis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :

IB 

IC hfe

(2.19)

IC = IB . hfe

(2.20)

IC = 0 . hfe

(2.21)

IC = 0

(2.22)

Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus : Vcc

= Vc + VCE

(2.23)

VCE

= Vcc – (Ic . Rc)

(2.24)

VCE

= Vcc

(2.25)

2.7 Dioda Sifat umum dioda adalah hanya dapat mengantarkan arus listrik ke satu arah saja,oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat menghantarkan arus listrik.prinsip ini biasnya digunakan sebagai pengaman alat elektronika yaitu untuk menunjukan benar atau salah penyambungan catu daya. Dioda memiliki dua elektroda (kaki) yaitu anoda dan katoda.Kaki-kaki ini tidak boleh terbalik dalam pemasangannya.Kaki katoda biasanya dekat dengan tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda. Jika P (anoda diberi tegangan positif dan N (katoda)diberi tegangan negatif maka pemberian tegangan ini disebut bias maju (biased forward) .Sebaliknya jika diberi tegangan yang terbalik yaitu P (anoda) diberi tegangan negatif dan N (katoda) diberi tegangan positif maka pemberian tegangan ini disebut bias mundur (biased reverse).Pada keadaan ini arus yang mengalir dalam


dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan.Pada saat diberi biased forward,dioda dapat dialiri dengan resistansi yang cukup kecil,yang dikenal dengan resistansi maju (forward),sebaliknya jika dioda diberi biased reverse,maka arus listrik akan mengalami resistansi yang amat besar dan disebut resistance reverse.

Gambar 2.13 Bias Maju Pada Dioda(Biased Forward)

Gambar 2.14 Bias Mundur Pada Dioda(Biased Reverse)

Dioda dapat dianggap suatu voltage sensitive electronic switch,dimana dioda akan menutup atau dalam kondisi on jika anoda lebih positif dari katoda dan


dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya.Macam-macam dioda yang harus diketahui adalah : 1. Dioda Penyearah (Rectifier) 2. Dioda Zener 3. Dioda Cahaya (LED-Light Emiting Dioda) Ad.1. Dioda Penyearah (rectifier) Dioda ini biasanya digunakan dalam power suplay,namun digunakan juga pada rangkaian radio sebagai detektor dan lain-lain.Prinsip kerja dari dioda penyearah adalah sebagai berikut : Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor,saat melewati doida hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan melewati dioda,sehingga dioda akan menghantarkan selama ½ periode positif .Tetepi untuk setengah periode negatif, dioda dibias rverse dan terjadilah penyumbatan karen arus yang dapat mengalir.Dengan demikian, arus AC telah diserahkan oleh dioda menjadi arus yang searah (DC).

Gambar 2.15 Simbol Dioda Penyearah Ad. 2. Dioda Zener Dioda zener merupakan dioda yang banyak sekali digunakan setelah dioda penyearah.Lambang dari dioda zener adalah sebagai berikut :


Gambar 2.16 Simbol Dioda Zener

Ad. 3. Dioda cahaya (LED : Light Emitting Dioda) LED merupakan salah satu jenis dioda yang mengubah energi perpindahan elektron-elektron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya.Berwarna warninya cahaya yang dipancarkan ini dikarenakan jenis bahan yang digunakan berbeda beda.Bahan – bahannya antara lain gallium,arsen dan posfor.Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat oleh manusia,seperti untuk mesin hitung,jam digital,dan lain-lain.

Gambar 2.17 Simbol Dioda Cahaya(LED)

2.8 Perangkat Lunak 2.8.1 Bahasa Assembly MCS-51 2.8.1.1 Instruksi – Instruksi Mikrokontroler AT89S51 Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S52 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi, beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroler AT89S51 antara lain adalah: a. Instruksi MOV


Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung MOV 20h,#80h ........... ............ MOV R0,20h Perintah di atas

berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20

Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat. b. Instruksi DJNZ Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh , MOV R0,#80h Loop: ........... ............ DJNZ R0,Loop


............ R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya. c. Instruksi ACALL Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh : ............. ACALL TUNDA ............. TUNDA: ................. d. Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL TUNDA ............. TUNDA: ................. RET

e. Instruksi JMP

(Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop: ................. ..............


JMP Loop

f. Instruksi JB

(Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh, Loop: JB P1.0,Loop ................. g. Instruksi JNB

(Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh, Loop: JNB P1.0,Loop .................

h. Instruksi CJNE

(Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh, Loop: ................ CJNE R0,#20h,Loop ................


Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.. i. Instruksi DEC (Decreament) Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ DEC R0

R0 = R0 – 1

.............

j. Instruksi INC (Increament) Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h

R0 = 20h

................ INC R0

R0 = R0 + 1

.............


2.8.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.

Gambar 2.18 8051 Editor, Assembler, Simulator Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian diAssemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller.


2.8.3 Software Downloader Untuk

mengirimkan

bilangan-bilangan

heksadesimal

ini

ke

mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat di download dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.19 ISP- Flash Programmer 3.a Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

2.9 Bahasa Program Adapun program yang dibrikan pada rangkaian adalah sebagai berikut: ORG 0H MOV A,#00H LOOP: MOV P1,A ACALL DELAY


SJMP LOOP DELAY: MOV R7,20 DJNZ R7,$ RET ORG 0H MOV P3,00H LOOP: MOV R0,#00H LP: MOV A,R0 ACALL TAMPIL MOV P1,A ACALL DELAY INC R0 CJNE R0,#04,LP SJMP LOOP TAMPIL: INC A MOVC A,@A+PC RET DB 40H,79H,24H,30H,19H DELAY: MOV R6,#10H


TND2:MOV R5,#50H TND1:MOV R4,#20H DJNZ R4,$ DJNZ R5,TND1 DJNZ R6,TND2 RET END


BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

Recommend Documents