Perancangan PENGKODEAN NRZ-L DAN MANCHESTER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
SKRIPSI (Resume) Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan Mencapai derajat Sarjana S-1 Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh: Suisbiyanto Prasetya 06010007
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI ADISUTJIPTO YOGYAKARTA 2010
INTISARI SUISBIYANTO PRASETYA, Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Tenologi Adisutjipto, Agustus 2010, Pengkodean Nrz-L Dan Manchester Berbasis Mikrokontroler ATMega8535. Dosen Pembimbing : Freddy Kurniawan, S.T., M.T dan Dr. Mundilarno, M.Pd. Jenis pengkodean data digital ke sinyal digital yang dibuat menggunakan Mikrokontroler adalah pengkodean NRZ-L dan Manchester. Kedua jenis pengkodean ini sering digunakan dalam komunikasi data. Mikrokontroler yang digunakan
yaitu ATMega8535. Digunakan
mikrokontroler ATMega8535
dikarenakan mikrokontroler ini mudah dalam pemogramannya dan juga memiliki pengaturan timer yang bermacam-macam. Pada prototipe yang dibuat mendapat data masukan berasal dari tombol. Data dari tombol tersebut berupa data dengan format 8 bit. Data ini kemudian akan dikodekan menggunakan mikrokontroler, sehingga akan mengeluarkan sinyal hasil pengkodean berupa sinyal pengkodean NR-Z atau Manchester. Hasil pengkodean tersebut kemudian akan ditampilkan pada Osiloskop sebagai pembuktian. Kata
Kunci
:
Mikrokontroler,
Pengkodean
NRZ-L,
Pengkodean
Manchester
BAB I TINJAUAN PUSTAKA 1.1
Pengkodean Data Non Return to Zero Level (NRZ-L), yaitu suatu jenis pengkodean dengan
menggunakan tegangan negatif untuk mewakili bit 1 dan tegangan positif untuk
2
bit 0. Bentuk sinyal seperti terlihat pada gambar 2.2. Pada NRZ-L, selama interval bit tidak ada transisi tegangan dari positif ke negatif atau sebaliknya.
Gambar 1.1 Pengkodean NRZ-L Manchester yaitu suatu kode yang memiliki transisi pada setengah dari periode. Pengkodean manchester menggunakan pembalikan pada saat ditengahtengah interval bit, seperti digambarkan pada gambar 2.3. Apabila bit 1, sinyal diawali dengan tegangan negatif maka ditengah interval bit terjadi perubahan dari negatif ke positif. Sebaliknya apabila bit 0, sinyal diawali dengan tegangan positif maka ditengah interval bit akan terjadi perubahan dari positif ke negatif.
Gambar 1.2 Pengkodean Manchester 1.2
Mikrokontroler ATMega8535 Pada prinsipnya mikrokontroler hampir sama seperti komputer, hanya saja
terjadi perbedaan dalam bentuk dan penggunaan pada memori baik RAM (Random Access Memory) dan ROM (Read Only Memory). 1.3
Timer/Counter 1 Timer/Counter 1 adalah 16-bit timer/counter yang memungkinkan
program pewaktuan lebih akurat. Penggunaan Timer/Counter 1 dilakukan dengan mengakses register TCCR1A, register TCCR1B, register TIMSK (Timer/Counter 3
Interrupt Mask Register) dan Register TIFR (Timer/Counter Interrupt
Flag
Register).
1.4. Tampilan Menu (LCD) LCD
LMB162ADC
buatan
Shenzhen
TOPWAY
Technology
menggunakan karakter 2x16 dot matrik. LCD ini digunakan untuk menampilkan data yang ingin di kodekan dan memilih menu pengkodean. Modul LCD tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler ST7066U yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). BAB II PERANCANGAN DAN PRINSIP KERJA ALAT 2.1 Diagram Blok Sistem Perancangan pemodelan pengkodean NRZ-L dan Manchester dengan menggunakan mikrokontroler ATMega8535 merupakan suatu aplikasi dari mikrokontroler sebagai pengkode. LCD
KEYPAD (INPUT)
ATMEGA8535
OSILOSKOP (OUTPUT)
Gambar 2.1 Diagram Blok Pengkodean NRZ-L dan Manchester 4
Perangkat dari pemodelan ini terdiri dari tiga bagian utama, antara lain: a. Bagian input, pada bagian ini terdapat beberapa tombol yang berfungsi untuk memasukan data. Data yang dimasukan berupa data biner yaitu 0 dan 1 yang kemudian akan dikodekan. b. Bagian mikrokontroler ATmega8535, sebagai pengkode data. c. Bagian Output yang terdiri dari LCD yang digunakan sebagai penampil menu pengkodean dan keluaran ke Osiloskop sebagai penampil data yang telah dikodekan.
2.2 Perancangan Hardware dan Cara Kerja 2.2.1 Rangkaian Tombol Masukan Perancangan pemodelan pengkodean NRZ-L dan Manchester perlu adanya tombol-tombol yang digunakan sebagai input (masukan). Tombol-tombol tersebut digunakan untuk menulis bit 0 atau bit 1 yang kemudian akan dikodekan.
Gambar 2.2 Rangkaian Tombol 2.2.2
Rangkaian Mikrokontroler Mikrokontroler digunakan sebagai pemroses sinyal masukan. Data yang
diperoleh dari tombol akan diproses sehingga akan menghasilkan keluaran sinyal sesuai dengan yang diharapkan. Prototipe pengkodean ini menggunakan Mikrokontroler ATMega8535 sebagai pengkode.
5
5V
5V
2
R1 4.7K
SW9
40 39 38 37 36 35 34 33
PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
1 2 3 4 5 6 7 8
RST
9
PA0/ADC0 PA1/ADC1 PA2/ADC2 PA3/ADC3 PA4/ADC4 PA5/ADC5 PA6/ADC6 PA7/ADC7 PB0/T0 PB1/T1 PB2/AIN0 PB3/AIN1 PB4/SS PB5/MOSI PB6/MISO PB7/SCK
PC0/SCL PC1/SDA PC2 PC3 PC4 PC5 PC6/TOSC1 PC7/TOSC2 PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 PD3/INT1 PD4/OC1B PD5/OC1A PD6/ICP1 PD7/OC2
RESET AREF AVCC
C3 10nF
RST
12 13 22pF C1
1
J2
VCC
PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
10
U4
Y1 11,0592 MHz
XTAL2 XTAL1
GND GND
22 23 24 25 26 27 28 29
PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5
14 15 16 17 18 19 20 21
PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
1 2 Osiloskop
PC6 PC7
32 30 31 11
ATMega8535
22pF C2
Gambar 2.3 Rangkaian Sistem ATMega8535 2.2.3
Rangkaian Keluaran (Output) a) Display LCD Rangkaian display LCD yang digunakan pada perancangan system ini
menggunakan
modul
LCD
LMB162ADC
buatan
Shenzhen
TOPWAY
Technology. LCD ini menggunakan karakter 2x16 dot matrik. LCD ini digunakan untuk menampilkan data yang ingin di kodekan dan memilih menu pengkodean.
6
Gambar 2.4 Rangkaian LCD b) Osiloskop Osiloskop digunakan untuk menampilkan sinyal hasil pengkodean. Sinyal yang telah diolah oleh mikrokontroler kemudian akan dikeluarkan dan ditampilkan pada osiloskop.
Gambar 2.5 Rangkaian ke Osiloskop 2.3 Perancangan Software Untuk menjalankan perangkat keras tersebut diperlukan perangkat lunak yang berupa program bahasa assembly. Program ini terdiri dari source code yang berisi sekumpulan instruksi yang berfungsi untuk mengendalikan mikrokontroler yang akan diterjemahkan ke bahasa mesin dalam bentuk kode hexa. Pembuatan kode hexa tersebut menggunakan AVR Studio 4. Untuk mempermudah perancangan perangkat lunak, terlebih dahulu dibuat flow chart perintah-perintah yang harus dikerjakan oleh mikrokontroler, seperti pada gambar 2.6.
7
Inisialisasi LCD
Start
Pengkodean NRZ-L
Pengkodean Manchester
Pilih Pengkodean
Masukan Data
Tampilkan Sinyal ke Osiloskop
Selesai
Gambar 2.6 Diagram Alir Perancangan Program Pengkodean NRZ-L dan Manchester BAB III PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN 3.1
Pengujian Tombol Masukan Pengujian rangkaian tombol ini berfungsi untuk mengetahui cara kerja dari
tombol serta memperoleh data masukan dari tombol. Pengujian tombol yang dilakukan yaitu berupa pengecekan logika masukan ke mikrokontroler yang diperoleh dari penekanan tombol. Logika masukan tersebut dapat dilihat pada tampilan LCD.
(a)
(b)
Gambar 3.1 Tampilan Uji Tombol (a) bit 0 dan bit 1; (b) ENTER 8
3.2
Pengujian Pengkodean NRZ-L Data yang diperoleh dari tombol masukan kemudian akan diproses oleh
mikrokontroler. Data masukan yang diberikan berupa data biner yang berfariasi dengan format 8 bit. Selanjutnya mikrokontroler akan menghasilkan sinyal keluaran berupa pengkodean NRZ-L. Sinyal tersebut selanjutnya diuji untuk memperoleh sinyal NRZ-L yang sesuai dengan teori. Pengujian dilakukan dengan cara memberikan data masukan dari tombol masukan, kemudian mengamati keluaran yang dihasilkan.
Gambar 3.2 Tampilan Sinyal NRZ-L ASCII [C]
Gambar 3.3 Tampilan Sinyal NRZ-L ASCII [#]
Gambar 3.4 Tampilan Sinyal NRZ-L ASCII [;] 9
Tabel 3.1 Data Pengujian Pengkodean NRZ-L No
3.3
1
Data masukan (biner) 01000011
Sinyal Keluaran (biner) 10111100
Bit Interval (ms) 0,25
Bit Rate (Kbps) 4
2
00100011
11011100
0,25
4
3
00111011
11000100
0,25
4
Pengujian Pengkodean Manchester Pada penkodean Manchester dilakukan pengujian sama seperti pengujian
pengkodean NRZ-L. Data masukan yang diperoleh dari tombol akan dikodekan oleh mikrokontroler dan dikeluarkan sebagai sinyal Manchester. Pengujian yang dilakukan yaitu memberikan data masukan berupa data biner, kemudian mengamati keluaran yang dihasilkan.
Gambar 4.6 Tampilan Sinya Manchester ASCII [C]
Gambar 4.7 Tampilan Sinyal Manchester ASCII [#]
10
Gambar 4.8 Tampilan Sinyal Manchester ASCII [;] Tabel 3.2 Data Pengujian Pengkodean Manchester No
3.4
1
Data masukan (biner) 01000011
Sinyal Keluaran (biner) 1001101010100101
Bit Interval (ms) 0,125
Bit Rate (Kbps) 8
2
00100011
1010011010100101
0,125
8
3
00111011
1010010101100101
0,125
8
Pengujian Keseluruhan Sistem Pengujian keseluruhan sistem pengkodean NRZ-L dan Manchester ini
dilakukan dengan mengoneksikan semua rangkaian sistem yang ada. Dari semua pengujian yang telah dilakukan, diperoleh sinyal hasil pengkodean oleh Mikrokontroler berupa pengkodean NRZ-L dan pengkodean Manchester. Sinyal hasil pengkodean tersebut mempunyai spesifikasi seperti pada tabel 3.3. Tabel 3.3 Spesifikasi Sinyal Hasil Pengkodean Pengkodean
Bit Interval
Bit Rate
Format Kode Masukan
Format Kode Keluaran
NRZ-L
0,25 ms
4 Kbps
8 bit
8 bit
Manchester
0,125 ms
8 Kbps
8 bit
16 bit
11
Data
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
0
0
0,25 ms
Sinyal NRZ-L
1
0
Bit Rate = 4 Kbps
0,125 ms
Sinyal Manchester
1001101010100101 Bit Rate = 8 Kbps
Gambar 4.9 Sinyal Pengkodean NRZ-L dan Manchester BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1. Mikrokontroler selain dapat digunakan sebagai pengendali berbagai peralatan elektronika juga dapat digunakan sebagai pengkode. Pengkodean yang berhasil dilakukan oleh mikrokontroler ATMega8535 tersebut berupa pengkodean NRZ-L dan Manchester. 2. Pengaturan waktu tunda mikrokontroler sangat berpengaruh terhadap nilai interval bit yang dihasilkan oleh sinyal pengkodean. 4.2
Saran Dalam aplikasi peralatan ini dapat dilakukan pengembangan lebih lanjut,
dengan mengoptimalkan kekurangan yang terjadi, seperti:
12
1. Pengkodean yang dibuat dengan menggunakan mikrokontroler ini baru sebatas pengkodean NRZ-L dan Manchester. Prototipe ini dapat dikembangkan dengan menambahkan parameter pengkodean berupa pengkodean Bipolar-AMI, Pseudoternary, maupun pengkodean data lainnya agar prototipe ini dapat digunakan sebagai modul praktikum komunikasi data. 2. Penampil sinyal keluaran hasil pengkodean masih terbatas pada osiloskop, perlu adanya pengembangan lebih lanjut dengan membuat sinyal tersebut agar dapat ditampilkan ke komputer dengan perangkat antarmuka menggunakan RS232.
13
DAFTAR PUSTAKA Bartee, Thomas C., 1983, Digital Computer Fundamentals-Fifth Edition, Kin Keong Printing Co, Singapore. Farisi, Al., 2006, Perancangan Keypad Mesin Fotocopy Sederhana Menggunakan Atmel AVR Atmega8535, Yogyakarta. Green, DC., 2005, Komunikasi Data (Terjemahan), Penerbit ANDI, Yogyakarta. Soebakti, Hendrawan., 2007, Basic AVR Microcontroller Tutorial, Politeknik Batam, Batam. Sutanta, Edhy., 2005, Komunikasi Data dan Jaringan Komputer, Graha Ilmu, Yogyakarta. Wardhana, Lingga., 2006, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATMega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi, Penerbit ANDI, Yogyakarta. Winoto,
Ardi.,
2008,
Mikrokontroler
AVR
ATmega8/16/32/8535
dan
Pemogramannya dengan Bahasa C pada Win AVR, Informatika, Yogyakarta http://microchips-pic.blogspot.com/2009/02/bermain-dengan-timer-1-avr.html, diakses tanggal 10 Juni 2010 http://dhuzell.site90.com/mcuavr/dasardasar/topic20.htm, diakses tanggal 10 Juni 2010
14
