PERANCANGAN DAN PEMBUATAN RANGKAIAN MIKROKONTROLER DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA 8535 SEBAGAI TRAINING KIT LABORATORIUM TEKNIK ELEKTRO SKRIPSI
Oleh:
INDRA SETIADI 13110024 Disusun untuk memenuhi kelulusan Program Sarjana (S1) Pada Program Studi Teknik Elektro Universitas Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS BATAM BATAM 2012
KATA PENGANTAR Puji syukur yang tidak terhingga penulis haturkan kepada Allah SWT, atas limpahan kesehatan, ilmu dan nikmat iman sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan baik yang tidak terlepas dari bantuan dosen, rekan seprofesi dan rekan – rekan mahasiswa Universitas Batam terkhusus mahasiswa Teknik Elektro Uniba. Penulisan laporan skripsi ini dimaksudkan untuk melengkapi persyaratan kelulusan tingkat S1 Program Studi Teknik Elektro Universitas Batam. Dalam hal ini penulis mencoba untuk mengaplikasikan sebuah peralatan pelatihan Mikrokontroler yang dapat digunakan sebagai bahan ajar praktikum di laboratorium Teknik Elektro Universitas Batam. Dalam penulisan skripsi ini, tentunya banyak pihak yang telah memberikan bantuan baik moril maupun materil. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih yang tiada hingganya kepada : 1. Allah SWT, atas nikmat ilmu dan kesetan yang telah diberikan kepada penulis. 2. Kedua orang tua, atas doa, bimbingan dan nasehat yang telah diberikan kepada penulis, dan tak hentinya penulis selalu berdoa agar beliau diampunkan segala dosanya dan dimasukkan kedalam surganya. 3. Keluarga, Kasmawati, Saparudin, Azliana, Agus Salim atas segala partisipasinya dalam memberikan semangat dan motivasi kepada penulis. 4. Bapak Prof. Dr.Ir. Jemmy Rumengan,SE,MM, selaku Rekor Universitas Batam. 5. Ibu Veronica, ST, MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Batam. 6. Bapak Bambang Apriyanto, ST, selaku Kepala Program Studi Teknik Elektro Universitas Batam sekaligus pembimbing skripsi. 7. Bapak Jumadril JN, selaku pembimbing skripsi. 8. Seluruh Dosen-dosen Teknik Elektro Universitas Batam.
i
9. Keluarga besar Dinas Tata Kota Kota Batam. 10. Seluruh rekan-rekan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu atas terselesaikannya skripsi ini. 11. Seluruh Teman-teman senasib seperjuangan yang selalu memberikan bantuan dan dukungan kepada Penulis dalam meyelesaikan tugas akhir ini. Semoga amal dan ibadah diterima di sisi Allah SWT, atas bantuan moril, materil maupun spiritual demi terselesaikannya skripsi ini. Penulis sadar masih banyak kekurangan yang terdapat pada laporan skripsi ini, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun penulis harapkan dari semua kalangan.
Batam, Juli 2012 Penulis
ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR............................................................................................ i ABSTRAK ............................................................................................................ iii DAFTAR ISI......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ............................................................................................... vi DAFTAR GAMBAR........................................................................................... vii BAB I PENDAHULUAN...................................................................................... 1 1.1
Latar Belakang ................................................................................ 1
1.2
Tujuan Penelitian ............................................................................ 2
1.3
Manfaat Penelitian .......................................................................... 2
1.4
Rumusan masalah............................................................................ 3
1.5
Batasan Masalah.............................................................................. 3
1.6
Sistematika penulisan...................................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................... 5 2.1
Mikrokontroler ................................................................................ 5
2.2
Saklar (Switch)................................................................................ 9
2.2.1
Macam-Macam Saklar/Switch.................................................... 9 2.2.1
Macam-Macam Saklar/Switch............................................. 9 2.2.1.1
Saklar Manual ............................................................. 9
2.2.1.2
Saklar Mekanik ......................................................... 10
2.3
Keypad .......................................................................................... 13
2.4
LED ............................................................................................... 14
2.5
Seven Segment .............................................................................. 15
2.6
LCD............................................................................................... 16
2.7
Motor DC ...................................................................................... 17
2.8
Driver Motor DC........................................................................... 18
BAB III PERANCANGAN SISTEM ................................................................ 19 3.1
Perancangan Rangkaian ................................................................ 20
3.1.1
Perancangan Rangkaian Power Supply .................................... 20
3.1.2
Perancangan Minimum Sistem Mikrokontroler ....................... 22
iv
3.1.3
Perancangan Saklar/Switch ...................................................... 22
3.1.4
Perancangan Keypad ................................................................ 23
3.1.5
Perancangan LED ..................................................................... 24
3.1.6
Perancangan LCD ..................................................................... 25
3.1.7
Perancangan Seven Segment .................................................... 25
3.1.8
Perancangan Driver Motor ....................................................... 26
3.1.8
Perancangan Rangkaian Training Kit Mikrokontroler ............. 27
3.2
Perancangan Mekanik ................................................................... 28
3.3
Langkah-langkah Perancangan ..................................................... 29
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ............................................ 30 4.1
Pengujian....................................................................................... 30
4.1.1
Pengujian program LED pada rangkaian LED ......................... 31
4.1.2
Pengujian program display LCD pada rangkaian LCD ........... 35
4.1.3
Pengujian program motor DC pada rangkaian motor DC ....... 40
4.1.4
Pengujian program keypad pada rangkaian keypad ................. 44
4.1.5
Pengujian program saklar pada rangkaian saklar ..................... 50
4.1.6
Pengujian program 7 segment pada rangkaian 7 segment........ 55
4.2
Analisa Sistem............................................................................... 60
4.2.1
Analisa program LED pada rangkaian LED............................ 60
4.2.2
Analisa program display LCD pada rangkaian LCD.............. 60
4.2.3
Analisa program motor DC pada rangkaian motor DC .......... 61
4.2.4
Analisa program keypad pada rangkaian keypad .................... 61
4.2.5
Analisa program saklar pada rangkaian saklar ........................ 61
4.2.6
Analisa program 7 segment pada rangkaian 7 segment........... 62
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 63 5.1
Kesimpulan ................................................................................... 63
5.2
Saran.............................................................................................. 63
v
ABSTRAK Perancangan dan pembuatan
rangkaian mikrokontroler dengan
menggunakan mikrokontroler Atmega 8535 sebagai training kit laboratorium Teknik Elektro, merupakan sebuat alat pembelajaran dan pelatihan serta pengujian program simulasi dan aplikasi mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler Atmega8535. Training kit yang dirancang ini dapat digunakan untuk mempelajari dasar penggunaan aplikasi mikrokontroler dengan implementasinya ialah input dan output hardware yang diantaranya terdiri dari modul running LED, switch, keypad, driver Motor DC, display LCD, display seven segment. Desain dari training kit ini berbentuk sebuah kotak yang didalammnya sudah dimuat modul-modul yang terdiri dari tiga bagian yakni modul input, modul proses atau kontroler dan modul output, modul switch dan keypad digunakan sebagai inputan, minimum sistem Atmega 8535 sebagai modul proses atau kontroler, sedangkan output digunakan modul running LED, driver motor, display LCD dan display seven segment kesemuanya di atur dan difungsikan dengan melakukan perintah menggunakan rangkaian terpadu mikrokontroler Atmega 8535 yang berfungsi sebagai kontroler dari training kit.
Keyword: MIKROKONTROLER, ATMEL, ATMEGA 8535, TRAINING KIT.
iii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Kota Batam adalah kota terbesar di Kepulauan Riau dan merupakan kota dengan populasi terbesar ke tiga di wilayah Sumatra setelah Medan dan Palembang, Menurut rekap data penduduk Kota Batam per april 2012 yang dilansir Dinas Kependudukan dan Catatan Sipil Kota Batam dalam website http://skpd.batamkota.go.id/kependudukan/2012/05/03/data-penduduk-kotabatam-per-april-2012 saat ini jumlah penduduk Batam mencapai 1.153.860 jiwa. Metropolitan Batam terdiri dari tiga pulau, yaitu Batam, Rempang dan Galang yang dihubungkan oleh Jembatan Barelang. Batam merupakan sebuah kota dengan letak sangat strategis. Selain berada di jalur pelayaran internasional, kota ini memiliki jarak yang cukup dekat dengan Singapura dan Malaysia. Batam merupakan salah satu kota dengan pertumbuhan terpesat di Indonesia. Oleh karenanya dibutuhkan
kompetensi
disetiap bidang untuk mensejajarkan
persaingan yang semakin ketat di Kota Batam. Universitas Batam sebagai salah satu perguruan tinggi swasta yang ada dibatam memiliki kewajiban untuk memberikan output-output mahasiswa yang memiliki kompetensi dibidangnya masing-masing. Kompetensi ini yang diyakini sebagai salah satu alternatif pemecahan terkait rendahnya mutu pendidikan baik secara regional maupun nasional. Mata kuliah praktik mikrokontroler adalah merupakan salah satu mata kuliah wajib pada Program Studi Teknik Elektro di Universitas Batam pada semester II. Mata kuliah ini merupakan penunjang dari beberapa mata kuliah diantaranya kendali otomatis, kendali program maupun penunjang rancang bangun skripsi yang mengunakan mikrokontroler. Hal ini didasarkan atas kebutuhan lulusan Program Studi Teknik Elektro pada penggunaannya diindustri tempat mereka kelak bekerja. Metode pembelajaran yang digunakan selama ini adalah metode yang keberhasilan belajar tidak merata dan sangat tergantung pada keaktifan masingmasing, kenyataan ini menunjukkan bahwa permasalahan yang ada adalah karena
1
mahasiswa kurang memahami konsep mikrokontroler secara dalam sehingga penyerapan untuk pengaplikasian pada dunia industri kelak akan sangat minim, hal ini terkait dengan keterbatasan kompetensi yang nantinya akan diperoleh oleh mahasiswa ketika lulus dari bangku perkuliahan. Salah satu cara yang dilakukan untuk mencapai tujuan tersebut diatas adalah melakukan inovasi metode pembelajaran dan perubahan penggunaan modul praktik yang lebih mendekatkan dengan tipe mikrokontroler yang ada diindustri ataupun yang sering digunakan pada saat pembuatan proyek akhir untuk jenjang
diploma ataupun skripsi
untuk jenjang sarjana. Untuk itu dalam
kesempatan ini penulis akan merancang dan membuat sebuah alat pelatihan mikrokontroler dan menuliskannya dalam bentuk tulisan skripsi dengan judul “Perancangan Dan Pembuatan Menggunakan
Mikrokontroler
Rangkaian Mikrokontroler Dengan Atmega
8535
Sebagai
Training
Kit
Laboratorium Teknik Elektro “. 1.2 Tujuan Penelitian Adapun tujuan dalam merancang dan membuat Alat Pelatihan ini yaitu : 1. Sebagai salah satu syarat terakhir dari proses penyelesaian pendidikan Strata 1 di Universitas Batam. 2. Perangkat pembelajaran mata kuliah mikrokontroler yaitu perancangan dan pembuatan rangkaian mikrokontroler dengan menggunakan Atmega 8535 sebagai training kit laboratorium Teknik Elektro Universitas Batam. 3. Peningkatan pencapaian kompetensi mahasiswa pada mata kuliah mikrokontroler pada program studi Teknik Elektro Universitas Batam. 4. Sebagai bahan pembelajaran dan pelatihan serta pengujian berbagai macam program simulasi aplikasi mikrokontroler. 1.3 Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah dengan pencapaian kompetensi mahasiswa pada praktik mikrokontroler yang diharapkan dapat meningkatkan penguasaan konsep mikrokontroler sehingga pada akhirnya dapat memberikan kemampuan dan kompetensi yang dapat digunakan pada saat
2
pengerjaan
proyek
akhir
maupun
proyek-proyek
rumahan
yang
dapat
diimplementasikan dari penggunaan mikrokontroler ini.
1.4 Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang telah diuraikan di atas maka dapat dirumuskan permasalahan pada penelitian ini ialah merancang alat training kit mikrokontroler Atmega 8535 sebagai perangkat pembelajaran praktikum mata kuliah mikrokontroler pada program studi Teknik Elektro Universitas Batam agar kelak dapat memberikan kemampuan dan kompetensi mahasiswa Teknik Elektri Universitas Batam pada mata kuliah mikrokontroler.
1.5 Batasan Masalah Pada pembahasan penulisan skripsi ini penulis menitik beratkan kepada beberapa hal yakni : 1. Perancangan dan pembuatan training kit mikrokontroler Atmega 8535. 2. Penggunaan modul input dan modul output pada training kit mikrokontroler Atmega 8535. 3. Implementasi training kit mikrokontroler Atmega 8535 kepada user.
1.6 Sistematika Penulisan Sistematika penulisan merupakan bagian dari penulisan laporan yang mempunyai tujuan untuk mempermudah pembaca terhadap pemahaman pembaca terhadap isi yang terkandung di dalamnya, hal ini untuk menghindari kesalahan penafsiran. Penulisan laporan ini di kelompokkan menjadi beberapa bagian antara lain: BAB I. PENDAHULUAN Pendahuluan berisikan latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
3
BAB II. LANDASAN TEORI Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung dalam pembahasan tentang modul yang terdapat pada training kit mikrokontroler Atmega 8535. BAB III. PERANCANGAN SISTEM Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, dan skematik rangkaian . BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM Pada bab ini akan dibahas rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai cara untuk mengaktifkan rangkaian. BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari skripsi yang
dirancang
serta saran
apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama atau bahkan lebih baik dari yang telah penulih rancang.
4
5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler Menurut Fran Robin (2009:25) mikrokontroler merupakan sebuah chip yang mempunyai input dan output serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, salah satu jenis mikrokontroler keluaran dari atmel ialah mikrokontroler Atmega 8535, mikrokontroler Atmega 8535 merupakan keluarga dari AVR, arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertamakali dikembangkan pada tahun 1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Technology yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penamaan AVR sendiri merupakan kepanjangan dari Alf and Vegard RISC atau Advanced Virtual RISC. Beberapa kemudahan fasilitas yang dapat dilihat pada data sheet mikrokontroler Atmega 8535 keluaran dari atmel ini antara lain : 1.
Kemudahan program dengan menggunakan pemrograman bahasa C.
2.
Proses download program yang cepat, antar PC terhadap mikrokontroler.
3.
Frekuensi clock maksimum 16 MHz.
4.
Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD.
5.
Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input.
6.
Timer/Counter sebanyak 3 buah.
7.
CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register.
8.
Watchdog Timer dengan osilator internal.
9.
SRAM sebesar 512 byte.
10.
Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write.
11.
Interrupt internal maupun eksternal.
12.
Port komunikasi SPI.
6
13.
EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
14.
Analog Comparator.
15.
Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
Berikut konfigurasi pin Atmega 8535:
Gambar 2.1: Konfigurasi Pin Atmega8535 (Sumber : http://tinyurl.com/86r23jw) Penjelasan masing – masing pin Atmega 8535 adalah sebagai berikut: 1. Vcc merupakan pin catu daya. 2. GND merupakan pin ground. 3. Port A berfungsi sebagai masukan analog ke A/D Converter Selain itu Port A juga berfungsi sebagai port I/O dua arch 8 bit apabila ADC tidak digunakan. Pin pada port dilengkapi pula dengan resistor pull-up internal yang dapat diaktifkan untuk setian bit yang dipilih. Port P in PAO PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7
Fungsi Altematif ADCO (ADC input channel 0) ADC1 (ADC input channel 1) ADC2 (ADC input channel 2) ADC3 (ADC input channel 3) ADC4 (ADC input channel 4) ADC5 (ADC input channel 5) ADC6 (ADC input channel 6) ADC7 (ADC input channel 7) Tabel 2.1 : Fungsi Alternatif PORT A
4. Port B berfungsi sebagai port I/O dua arah 8 bit dengan resistor pull-up internal yang dapat diaktifkan untuk setiap bit yang dipilih.
7
Port Pin PBO PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7
Fungsi Altematif TO (Timer/Counter0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output) T1 (Timer/Counter1 External Counter Input) AINO (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input) AIN1 (Analog Comparator Negative Input) OCO (Timer/Counter0 Output Compare Match Output) SS (SPI Slave Select Input) MOST (SPI Bus Master Output/Slave Input) MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) Tabel 2.2 : Fungsi Alternatif PORT B
5. Port C berfungsi sebagai port I/O dua arah 8 bit dengan resistor pull-up internal yang dapat diaktifkan untuk setiap bit yang dipilih. Port Pin PCO PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7
Fungsi Altematif SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line) SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line) None None None None TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1) TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) Tabel 2.3 : Fungsi Alternatif PORT C
6. Port D berfungsi sebagai port I/O dua arah 8 bit dengan resistor pull-up internal yang dapat diaktifkan untuk setiap bit yang dipilih. Port Pin PDO PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7
Fungsi Altematif RXD (USART Input Pin) TXD (USART Output Pin) INTO (External Interrupt 0 Input) INT1 (External Interrupt 1 Input) OCIB (Timer/Cotriterl Output Compare B Match Output) OC1A (Timer/Counted Output Compare A Match ICP1 (Timer/Counterl Input Capture Pin) Output) 002 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output) Tabel 2.4 : Fungsi Alternatif PORT D
8
7. RESET berfungsi untuk mereset mikrokontroller. Aktif low. Artinya jika pin ini diberi input logika 0, maka mikrokontroller akan ter-reset. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC Berfungsi sebagai input power supply untuk Port A dan A/D Converter. Pin ini harus disambung pada Vcc dan sebaiknya dipasangi low pass filter. Jika tidak tersambung ke Vcc maka A/D Converter (analog to digital converter) tidak berfungsi. 10. AREF merupakan pin tegangan referensi analog untuk A/D Converter (analog to digital converter). Dalam struktur memori mikrokontroler Atmega8535 terdapat dua ruang memori utama yaitu memori program dan memori data. Selain itu Atmega 8535 memiliki EEPROM untuk menyimpan data. Semua ruang memori ini teratur dan linear. Memori program adalah memori yang menyimpan program actual mikrokontroller Atmega 8535 yang akan dijalankan. memori yang digunakan sejenis memori flash, dengan kapasitas sebesar 8 Kbyte. Memori flash ini memiliki daya tahan minimal 10.000 kali siklus baca/tulis. Terdapat 608 lokasi alamat Data Memori yang terdiri atas Register File, I/O Memori, dan internal data SRAM. Register File dan I/O Memori menempati 96 lokasi alamat dan 512 lokasi alamat untuk internal data SRAM. Peta data memori ditunjukkan Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Peta Data Memori (http://tinyurl.com/7aeuz7b)
9
Selain itu mikrokontroler Atmega 8535 memiliki memori data EEPROM sebesar 512 byte. Memori tersebut diorganisasikan sebagai ruang data secara terpisah, yang mana single byte dapat dibaca dan ditulis. Memori ini memiliki daya tahan paling sedikit 100.000 kali siklus baca/tulis. Mikrokontroler AVR memiliki jenis memori program flash yang dapat diprogram ulang. Pemrograman AVR tergolong mudah karena pemograman AVR menggunakan teknik ISP (InSystem Programing) yaitu kode hasil kompilasi berupa file HEX dapat langsung didownload pada mikrokontroler di dalam rangkaian aplikasi. Pada pemrograman ISP, jalur yang dibutuhkan untuk pemrograman hanya tiga jalur (mosi, miso dan SCK) untuk sinyal pemrograman.
2.2 Saklar (Switch) Saklar atau switch adalah sebuah alat yang berfungsi sebagai penghubung dan pemutus arus listrik. Dalam rangkaian elektronika dan rangkaian listrik saklar berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus listrik yang mengalir dari sumber tegangan menuju beban (output) atau dari sebuah sistem ke sistem lainnya.
Gambar 2.3 Simbol dan Bentuk Saklar Push-On (Sumber : http://tinyurl.com/c6p5og9) 2.2.1 Macam-macam Saklar/Switch 2.2.1.1 Saklar Manual Saklar manual cara mengoperasikannya ialah dengan memindahkan tuas saklar secara mekanis oleh operator. Biasanya saklar manual dipakai pada rangkaian elektronik dengan kapasitas daya yang kecil dan tegangan yang kecil agar tidak menimbulkan kemungkinan bahaya yang besar. Ukuran, bentuk dan cara pemasangannya sangat
bervariasi. Saklar manual biasanya
dipasang pada rangkaian kontrol. Saklar yang digunakan sebagai komponen elektronik biasanya berjenis Toggle, Push Button, Selector, dan Push wheel.
10
1. Saklar Toggle Saklar toggle adalah saklar yang menghubungkan atau memutuskan arus dengan cara menggerakkan toggle/tuas yang ada secara mekanis. Ukurannya relatif kecil dan digunakan untuk arus yang kecil pula. Biasanya terdapat pada rangkaian elektronik yang ukurannya kecil. 2. Saklar Push Button Pada umumnya saklar push button adalah tipe saklar yang hanya kontak sesaat saja saat ditekan dan setelah dilepas maka akan kembali lagi menjadi NO, biasanya saklar tipe NO ini memiliki rangkaian penguncinya yang dihubungkan dengan kontaktor dan tipe NO digunakan untuk tombol on. Push button ada juga yang bertipe NC, biasanya digunakan untuk tombol off. Terdapat 4 konfigurasi saklar push button: tanpapengunci (no guard), pengunci-penuh (full guard), extended guard, dan mushroom button. 3. Saklar Pemilih (Selector Switch, disingkat SS) Saklar jenis ini pada umumnya tersedia dua, tiga atau empat pilihan posisi, dengan berbagai tipe knop. Saklar pemilih biasanya dipasang pada panel kontrol untuk memilih jenis operasi yang berbeda, dengan rangkaian yang berbeda pula. Saklar pemilih memiliki beberapa kontak dan setiap kontak dihubungkan oleh kabel menuju rangkaian yang berbeda, misal untuk rangkaian putaran motor cepat dan untuk rangkaian putaran motor lambat. 2.2.1.2 Saklar Mekanik Saklar mekanik akan on atau off secara otomatis oleh sebuah proses perubahan parameter, misalnya posisi, tekanan, atau temperatur. Saklar akan On atau Off jika set titik proses yang
11
ditentukan telah tercapai. Saklar mekanik digunakan untuk automatisasi dan juga proteksi rangkaian. Terdapat beberapa tipe saklar mekanik, antara lain: Limit Switch, Flow Switch, Level Switch, Pressure Switch dan Temperature Switch. 1. Limit Switch (LS) Limit
switch
termasuk
saklar
yang
banyak
digunakan di industri. Pada dasarnya limit switch bekerja berdasarkan sirip saklar yang memutar tuas karena mendapat tekanan plunger atau tripping sirip wobbler. Konfigurasi yang ada dipasaran adalah: (a).Sirip roller yang bisa diatur, (b) plunger, (c) Sirip roller standar, (d) sirip wobbler, (e) sirip rod yang bisa diatur. Pada saat tuas tertekan oleh gerakan mekanis, maka kontak akan berubah posisinya. Contoh aplikasi saklar ini adalah pada PMS (Disconecting Switch) untuk menghentikan putaran motor lengan PMS. 2. Flow Switch (FL) Saklar ini digunakan untuk mendeteksi perubahan aliran cairan atau gas di dalam pipa, tersedia untuk berbagai viskositas. Pada saat cairan dalam pipa tidak ada aliran, maka kontak tuas/piston tidak bergerak karena tekanan disebelah kanan dan kiri tuas sama. Namun pada saat ada aliran, maka tuas/piston akan bergerak dan kontak akan berubah sehingga dapat menyambung atau memutusklan rangkaian. 3. Level Switch atau Float Switch (FS) Saklar level atau float switch, merupakan saklar diskret yang digunakan untuk mengontrol level permukaan cairan di dalam tangki. Posisi level cairan dalam tangki digunakan untuk men-trigger perubahan kontak saklar. Posisi level switch ada yang horizontal dan ada yang vertikal.
12
Pada posisi horizontal, apabila permukaan cairan turun, pelampung juga akan turun, sehingga kontak akan berubah dari posisinya. Jika permukaan cairan naik lagi, maka pelampung akan naik dan kontak akan berubah lagi. Pada posisi vertikal, di dalam pelampung terdapat magnet tetap, yang bergerak naik turun mengikuti tinggi permukaan cairan. Di dalam pipa bagian tengah pelampung
terdapat
saklar
yang
membuka
dan
menutupnya dikerjakan oleh piston yang bergerak mengikuti magnet tetap di dalam pelampung. FS tersedia dua konfigurasi, yaitu open tank dan closed tank. Open tank digunakan untuk tanki terbuka sehingga terbuka juga terhadap tekanan atmosfir. Sedangkan closed tank digunakan untuk tanki tertutup dan bertekanan. 4. Saklar Tekanan atau Pressure Switch. Pressure switch merupakan saklar yang kerjanya tergantung dari tekanan pada perangkat saklar. Tekanan tersebut berasal dari air, udara atau cairan lainnya, misalnya oli. Terdapat dua macam Pressure Switch: absolut (trigger (pemicu) terjadi pada tekanan tertentu) dan konfigurasi diferensial (trigger terjadi karena perbedaan tekanan). 5. Saklar Temperatur atau Temperature Switch. Secara fisik saklar ini terdiri dari dua komponen, yaitu bagian yang bergerak/bergeser (digerakkan oleh tekanan) dan bagian kontak. Bagian yang bergerak dapat berupa diafragma atau piston. Kontak elektrik biasanya terhubung pada bagian yang bergerak, sehingga jika terjadi pergeseran akan menyebabkan perubahan kondisi (On ke Off atau sebaliknya). Saklar
13
temperatur
biasanya
disebut
thermostat,
bekerja
berdasarkan perubahan temperatur. Perubahan kontak elektrik di-trigger (dipicu) oleh pemuaian cairan yang ada pada chamber yang tertutup (sealed chamber) chamber ini terdiri dari tabung kapiler dan silinder yang terbuat dari stainless steel. Cairan di dalam chamber mempunyai koefisiensi temperatur yang tinggi, sehingga jika silinder memanas, cairan akan memuai, dan menimbulkan tekanan pada seluruh
lapisan
penutup
chamber.
Tekanan
ini
menyebabkan kontak berubah status.
2.3 Keypad Keypad digunakan sebagai suatu input antarmuka pada mikrokontroler. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah tombol tekan, yang terhubung sebagai baris dan kolom. Keypad matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, keypad matriks 4×4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk baris dan secara vertikal membentuk kolom:
Gambar 2.4 Konfigurasi Keypad 4x4 (Sumber : hendawan.wordpress.com/) Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara
14
memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) – nya pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi.
2.4 LED (Light Emitting Diode) LED adalah singkatan dari Light Emitting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic dan phosphorus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.
Gambar 2.5 Simbol dan Bentuk Fisik LED (Light Emitting Diode) (Sumber : http://tinyurl.com/4znvtv) Pada saat ini warna-warna cahaya LED yang ada adalah warna merah, kuning dan hijau. LED berwarna biru sangat langka. Pada dasarnya semua warna bisa dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien. Dalam memilih LED selain warna, perlu diperhatikan tegangan kerja, arus maksimum dan disipasi daya-nya. Rumah (chasing) LED dan bentuknya juga bermacammacam, ada yang persegi empat, bulat dan lonjong. LED terbuat dari berbagai material setengah penghantar campuran seperti misalnya gallium arsenida fosfida (GaAsP), gallium fosfida (GaP), dan gallium
15
aluminium arsenida (GaAsP). Karakteristiknya yaitu jika diberi panjaran maju, pertemuannya mengeluarkan cahaya dan warna cahaya bergantung pada jenis dan kadar material pertemuan. Ketandasan cahaya berbanding lurus dengan arus maju yang mengalirinya. LED mengkonsumsi arus sangat kecil, awet dan kecil bentuknya (tidak makan tempat), selain itu terdapat keistimewaan tersendiri dari LED itu sendiri yaitu dapat memancarkan cahaya serta tidak memancarkan sinar infra merah (terkecuali yang memang sengaja dibuat seperti itu). Cara pengoperasian LED yaitu :
Gambar 2.6 Pengoperasian LED Selalu diperlukan perlawanan deretan R bagi LED guna membatasi kuat arus dan dalam arus bolak balik harus ditambahkan dioda penyearah.
2.5 Seven Segment Seven segment merupakan gabungan dari 7 (tujuh) buah LED (Light Emitting Diode) yang dirangkaikan membentuk suatu tampilan angka, seven segment terdiri dari 2 jenis, yaitu common katode (kaki katoda dihubungkan bersama) dan common anode (kaki anoda dihubungkan bersama).
Gambar 2.7 Bentuk Fisik Seven Segment (Sumber : http://tinyurl.com/cjjhcqo)
16
Gambar 2.8 Common Anoda dan Common Katoda pada Seven Segment (Sumber : http://tinyurl.com/c5w2pxl) Dari gambar diatas sudah dapat dibedakan. Jika common katode, dimana sisi katoda pada LED tiap segmennya digabungkan (common) sehingga sering disebut katoda bersama. Sedangkan jika common anoda, pada sisi anoda pada LED tiap segmennya digabungkan sehingga sering disebut katoda bersama. Antara CK (common katode) dan CA (common anoda) mempunyai perbedaan yang mendasar yaitu cara untuk mengaktifkan/menyalakan tiap segmennya. Untuk CK agar segmennya dapat menyala harus diberi logika HIGH (misalnya 5V), sedangkan untuk CA agar segmennya dapat menyala harus diberi logila LOW (GND).
2.6 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (liquid crystal display) merupakan suatu alat yang dapat menampilkan karakter ASCI sehingga kita bisa menampilkan campuran huruf dan angka sekaligus. Salah satu jenis LCD yang berada dipasaran ialah LCD jenis hitachi –M1632 dengan tampilan 16 kolom x 2 baris dengan konsumsi daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus untuk mengendalikan LCD, Untuk blok ini tak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Beikut skematik dari LCD yang penulis gunakan :
17
Gambar 2.9 Rangkaian LCD (Sumber : http://tinyurl.com/bmzr568) 2.7 Motor DC Motor DC merupakan jenis motor yang menggunakan tegangan searah sebagai sumber tenaganya. Dengan memberikan beda tegangan pada kedua terminal tersebut, motor akan berputar pada satu arah, dan bila polaritas dari tegangan tersebut dibalik maka arah putaran motor akan terbalik pula. Polaritas dari tegangan yang diberikan pada dua terminal menentukan arah putaran motor sedangkan besar dari beda tegangan pada kedua terminal menentukan kecepatan motor. Motor DC memiliki 2 bagian dasar : 1. Bagian yang tetap/stasioner yang disebut stator. Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari sebuah koil (elektro magnet) ataupun magnet permanen. 2. Bagian yang berputar disebut rotor. Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir.
Gambar 2.10 Simbol dan Bentuk Fisik Motor DC (Sumber : http://tinyurl.com/6mkykcg)
18
2.8 Driver Motor DC Rangkaian driver motor DC yang penulis gunakan dalam Pembuatan training kit ini dapat dilihat pada Gambar 2.11 yang dikenal dengan H bridge (jembatan H). Rangkaian ini terdiri dari empat komponen switching (dapat menggunakan transistor bipolar, thyristor ataupun MOSFET). Rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan motor DC dengan arah putaran yang dapat diubah. Empat buah komponen switching ini bekerja secara berpasangan (a dengan a dan b dengan b) serta bergantian tergantung fungsinya. Ketika pasangan a-a diberi tegangan 5 volt serta b-b 0 volt, maka motor listrik akan dialiri arus dengan arah ke kanan. Sebaliknya ketia pasangan a-a diberi tegangan 0 volt dan b-b adalah 5 volt, maka aliran arus listriknya adalah ke kiri. Dengan demikian maka putaran motornya juga akan berlawanan dengan sebelumnya.
Gambar 2.11 Rangkaian H-Bridge Menggunakan Transistor (Sumber : http://tinyurl.com/bmydngb)
19
19
BAB III PERANCANGAN SISTEM
Perancangan sistem training kit mikrokontroler Atmega 8535 terdiri dari perancangan rangkaian, perancangan mekanik dan perancangan uji alat pada perancangan rangkaian meliputi 7 unit rangkaian yang bekerja dalam satu sistem, supply yang digunakan untuk semua unit rangkaian di dapat dari dua buah catu daya dengan kapasitas masing – masing 5V/2000mA dan 12v/2000mA. Untuk bagian proses terdapat rangkaian minimum sistem yang telah dirangkai khusus untuk chip IC mikrokontroler Atmega 8535, sedangkan untuk rangkaian input berupa saklar/swicth dan keypad langsung dapat digunakan tanpa menggunakan rangkaian tambahan begitu juga dengan seven segment dan LCD yang hanya menambahkan potensiometer yang berfungsi sebagai pengatur contrast pada layar LCD, sedangkan motor DC digunakan rangkaian driver H-Bridge transistor, untuk LED digunakan tambahan resistor pada inputan kaki anoda yang terdapat pada LED. Sedangkan untuk perancangan mekanik meliputi pembuatan
kotak alat
training kit yang didalamnya memuat semua rangkaian yang penulis rancang. Berikut diagram perancangan sistem training kit yang penulis rancang untuk modul yang akan digunakan oleh pengguna dalam hal praktikum mikrokontroler yang meliputi tiga blok yakni blok input, blok proses dan blok output, diagram blok rangkaian merupakan salah satu bagian terpenting dalam perancangan peralatan, karena dari diagram blok dapat diketahui prinsip kerja secara keseluruhan dari rangkaian yang dibuat. Sehingga keseluruhan blok dari alat yang dibuat dapat membentuk suatu sistem yang dapat difungsikan atau sistem yang bekerja sesuai dengan perancangan. Keseluruhan dari diagram blok dari alat yang penulis rancang dapat dilihat pada gambar 3.1 dibawah ini :
20
Gambar 3.1 Blok Perancangan Sistem Training Kit Mikrokontroler Atmega 8535 3.1 Perancangan Rangkaian 3.1.1 Perancangan Rangkaian Power Supply Power supply adalah alat atau sistem yang berfungsi untuk menyalurkan energi listrik atau bentuk energi jenis apapun yang sering digunakan untuk menyalurkan energi listrik. Secara prinsip rangkaian power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyearahkan tegangan AC sehingga menjadi DC, menstabilkan tegangan DC, yang terdiri atas transformator, dioda dan kapasitor/condensator. Rangkaian power supply yang penulis gunakan dalam pembuatan proyek menggunakan rangkaian power supply dengan kapasitas kapasitas masing – masing 5V/2000mA dan 12v/2000mA. Dalam perancangan power supply sebaiknya power supply tersebut dapat menghasilkan tegangan DC murni, berikut hal-hal yang perlu diperhatikan dalam perancangan power supply :
Transformator step down (berfungsi untuk menurunkan tegangan AC yang bersumber dari tegangan 220 VAC)
21
Dioda penyearah atau dioda bridge (berfungsi untuk menyearahkan tegangan AC menjadi tegangan DC)
Kapasitor yang berfungsi sebagai filter atau penyaring
Regulator yang berfungsi sebagai regulator tegangan.
Secara sederhana prinsip kerja dari rangkaian power supply adalah sebagai berikut, tegangan jala-jala 220 volt dari listrik PLN diturunkan oleh trafo atau transformator penurun tegangan yang menerapkan perbandingan lilitan. Dimana perbandingan lilitan dari suatu transformator akan mempengaruhi perbandingan tegangan yang dihasilkan. Tegangan yang dihasilkan oleh trafo masih berbentuk gelombang AC dan harus disearahkan dengan menggunakan penyearah. Rangkaian penyearah yang digunakan memanfaatkan 4 buah dioda yang telah dirancang untuk bisa meloloskan kedua siklus gelombang AC menjadi satu arah saja, agar keluaran dari penyearah terhindar dari noise, maka digunakanlah kapasitor. Berikut dapat dilihat rangkaian power supply yang penulis rancang pada gambar 3.2 dan gambar 3.3 :
Gambar 3.2 Blok diagram Power supply Kapasitas 5VDC/2000mA
Gambar 3.3 Blok diagram Power supply Kapasitas 12VDC/2000mA
22
3.1.2 Perancangan Minimum Sitem Mikrokontroler Atmega 8535 Mikrokontroler
yang
penulis
gunakan
dalam
proyek
ini
menggunakan jenis mikrokontroler keluaran AVR yakni Atmega 8535, Adapun I/O yang penulis gunakan pada mikrokontroler ini adalah dengan menggunakan Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD yang telah tersedia pada chip mikrokontroler Atmega 8535. Setiap data yang masuk kedalam mikrokontroler, akan dieksekusi kemudian akan diproses sesuai dengan program yang telah dirancang, berikut skematik rangkaian mikrokontroler Atmega 8535 yang terdapat pada training kit mikrokontroler yang penulis rancang :
Gambar 3.4 Skematik minimum sistem Atmega 8535 3.1.3 Perancangan Saklar/Switch Saklar/switch yang penulis gunakan dalam proyek ini menggunakan saklar jenis push-on, dimana sakelar jenis push-on disusun sebanyak delapan
23
buah, saklar/switch yang terdapat pada rancangan training ini berfungsi sebagai salah satu input yang akan mengontrol beberapa output modul yang terdapat pada training kit mikrokontroler Atmega 8535, berikut skematik rangkaian rangkaian saklar/switch yang terdapat pada training kit Mikrokontroler yang penulis rancang :
Gambar 3.5 Skematik Saklar/Switch 3.1.4 Perancangan Keypad Keypad yang penulis gunakan dalam proyek ini menggunakan keypad matriks 4 X 4, dimana keypad merupakan salah satu piranti yang penulis gunakan pada training kit yang penulis rancang sebagai salah satu media inputan, dimana data yang diperoleh dari keypad langsung dikirim menuju mikrokontroler melalui port yang tersedia. Data yang diperoleh dari penekanan keypad adalah data 8 bit, dimana data 0 - 3 merupakan data baris, sedangkan data 4 - 7 merupakan data kolom, berikut skematik rangkaian rangkaian keypad yang terdapat pada training kit mikrokontroler yang penulis rancang :
24
Gambar 3.6 Skematik Keypad 3.1.5 Perancangan LED LED yang disusun sebanyak 8 buah digunakan sebagai salah satu output yang penulis gunakan dalam pembuatan training kit yang dirancang sebagai display bit keluaran dari mikrokontroler, berikut skematik rangkaian rangkaian LED yang terdapat pada training kit mikrokontroler yang penulis rancang :
Gambar 3.7 Skematik LED
25
3.1.6 Perancangan LCD LCD yang digunakan dalam training kit yang penulis rancang ini menggunakan LCD tipe 16 x 2 (16 buah kolom yang tersusun berderet dalam 2 baris). LCD merupakan salah satu piranti yang penulis gunakan pada training kit yang penulis rancang sebagai salah satu media output, dimana data yang diset oleh user pada mikrokontroler dapat dilihat langsung pada LCD melalui port yang tersedia, pada rangkaian LCD yang penulis buat terdapat sebuah potensio pada kaki 3 LCD dan dioda pada kaki 15 LCD. Potensio berfungsi sebagai pengatur kontras LCD, sedangkan dioda berfungsi sebagai back light. Berikut skematik rangkaian Rangkaian LCD yang terdapat pada training kit Mikrokontroler yang penulis rancang :
Gambar 3.8 Skematik LCD 3.1.7 Perancangan Seven Segment Seven segment merupakan salah satu bagian dari modul output yang penulis gunakan untuk menampilkan display angka dari program yang nantinya dibuat oleh user, berikut skematik rangkaian seven segment yang terdapat pada training kit mikrokontroler yang penulis rancang :
26
Gambar 3.9 Skematik Seven Segment 3.1.8 Perancangan Driver Motor Rangkaian ini terdiri dari empat komponen switching (dapat menggunakan transistor bipolar, thyristor ataupun MOSFET). Rangkaian ini berfungsi untuk menggerakkan motor DC dengan arah putaran yang dapat diubah. Empat buah komponen switching ini bekerja secara berpasangan (a dengan a dan b dengan b) serta bergantian tergantung fungsinya. Ketika pasangan a-a diberi tegangan 5 volt serta b-b 0 volt, maka motor listrik akan dialiri arus dengan arah ke kanan. Sebaliknya ketika pasangan a-a diberi tegangan 0 volt dan b-b adalah 5 volt, maka aliran arus listriknya adalah ke kiri. Dengan demikian maka putaran motornya juga akan berlawanan dengan sebelumnya.
Gambar 3.10 Skematik Driver Motor
27
3.1.9 Perancangan Rangkaian Training Kit Mikrokontroler Berikut rangkaian keseluruhan
dari training kit mikrokontroler yang
penulis rancang :
Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Training Kit Mikrokontroler
28
3.2 Perancangan Mekanik Training kit yang penulis rancang ini memiliki spesifikasi fisik, yaitu panjang: 300 mm, lebar : 250 mm dan tinggi : 150 mm. Berikut adalah desain training kit mikrokontroler Atmega 8535 yang penulis rancang.
Gambar 3.12 Training Kit Tampak Depan
Gambar 3.13 Training Kit Tampak Atas
29
Gambar 3.14 Training Kit Tampak Samping 3.3 Langkah-langkah Perancangan Perancangan adalah tahap penting dalam pembuatan suatu perangkat tetapi sebelum melakukan perancangan terhadap benda kerja maka terlebih dahulu dipersiapkan suatu perencanaan yang baik untuk mendapatkan hasil yang memuaskan. Untuk perancangan sistem terdiri dari : 1. Perancangan Mekanik Pada perancangan mekanik ini penulis membuat training kit yang dimuat dalam kotak berukuran . 2. Perancangan Hardware Pada perancangan ini kita membuat bagian luar dari rangkaian yang kita gunakan sebagai input atau output dari komponen yang telah diprogram melalui perancangan software. 3. Perancangan Uji Alat Pada perancangan uji alat penulis mengatur rangkaian luar yang telah dibuat pada perancangan hardware dengan mengisi beberapa program sederhana pada mikrokontroler sehingga input dan outputnya langsung dapat dilihat pada rangkaian yang telah dibuat.
30
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Bab ini menjelaskan tentang pengujian sistem dan menganalisa sistem yang telah direalisasi. Tujuan pengujian ini adalah untuk mengetahui apakah sistem yang telah direalisasi sesuai dengan perancangan. 4.1 Pengujian Pengujian dilakukan untuk mengetahui kinerja dari sebuah rangkaian dan program yang telah digunakan, adapun proses dari pengujian yang penulis kerjakan dilakukkan dengan menguji berdasarkan blok-blok sistem yang terdapat pada modul training kit mikrokontroler. Suatu sistem dikatakan berhasil jika pengujian yang dilakukan sesuai dengan apa yang telah direncanakan. Walaupun dalam berbagai kasus pengujian sistem sering didapat hasil yang menyimpang, Adapun pengujian yang dilakukan pada training kit mikrokontroler adalah sebagai berikut: 1.
Pengujian program pada rangkaian LED dengan menggunakan Mikrokontroler Atmega 8535.
2.
Pengujian
program
pada
rangkaian
display
LCD
dengan
DC
dengan
menggunakan mikrokontroler Atmega 8535. 3.
Pengujian
program
pada
rangkaian
motor
menggunakan mikrokontroler Atmega 8535. 4.
Pengujian program rangkaian pada keypad dengan menggunakan mikrokontroler Atmega 8535.
5.
Pengujian
program
pada
rangkaian
saklar/switch
dengan
menggunakan mikrokontroler Atmega 8535. 6.
Pengujian program pada rangkaian seven segment dengan menggunakan mikrokontroler Atmega 8535.
31
4.1.1 Pengujian program pada rangkaian LED dengan menggunakan Mikrokontroler Atmega 8535 Tujuan pengujian ini adalah untuk memahami karakteristik voltamper dioda dari pengukuran serta pemanfaatan dioda untuk penyearah gelombang. Alat dan bahan yang diperlukan dalam pengujian ini antara lain : Pengujian LED bertujuan untuk menentukan kelayakan LED dan menentukan jenis kutubnya. Dari pengujian di peroleh data sebagai berikut: Ketika probe positif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda), LED tidak menyala. Ketika probe positif multimeter dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda), LED menyala. Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa ketika probe positif multimeter dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda), LED menyala. Sedangkan kutub katoda itu sendiri merupakan kutub negatif. Seharusnya, jika kita lihat dari prinsipnya bahwa bias forward (dioda menyala) terjadi jika kutub anoda led dihubungkan ke kutub positif sumber tegangan. Dari analisa di atas dapat kita pahami bahwa probe positif multimeter mewakili kutub negatif sumber tegangannya.
Gambar 4.5 Pengujian LED Menggunakan Multimeter
32
(Sumber : http://tinyurl.com/d6xqgx4)
4.1.3 Pengujian Saklar/Switch Pengujian saklar dapat dilakukan pada dua titik yaitu pada titik input dan output-nya. Pada titik input saklar di hubungkan dengan pena hitam(-) multimeter, dan titik ini sekaligus berhubungan dengan tegangan 0-volt (ground) sedangkan titik output dihubungkan dengan pena merah(+) multimeter. Pada gambar 4.3 dapat dilihat metode pengujian pada rangkaian saklar.
Gambar 4.3 Metode Pengujian Rangkaian Saklar No
Kondisi Saklar
Tegangan (Volt)
Keterangan
1 2
Terhubung Tidak terhubung
4.35 0.18
On Off
Tabel 4.3 Hasil Uji Coba Saklar Dari data diatas didapat tegangan output saklar sebesar 4,35 volt ketika saklar dalam kondisi terhubung, jika saklar tidak terhubung tegangan output sebesar 0.18 volt. 4.1.4 Pengujian Keypad Pengujian dapat dilakukan dengan memberikan penekanan antara masing-masing tombol yang ditekan, penekanan pada setiap tombol keypad akan memberikan logika berbeda pada setiap penekanan. Logikalogika ini yang akan digunakan sebagai masukan pada port yang kita atur sebagai input dimisalkan pada port yang digunakan ialah portD.0 sampai
33
portD.7 Pengujian dilakukan dengan Ohmmeter untuk mengetahui adanya resistansi pada pad kombinasi tombol keypad 4X4. Untuk mengetahui tombol mana yang ditekan maka kita harus melakukan proses scanning pada keypad dengan langkah sebagai berikut lihat gambar 4.4 :
34
Gambar 4.4 Proses Scaning Keypad 4 X 4 Pada Port D 4.1.5 Pengujian LED Pengujian LED bertujuan untuk menentukan kelayakan LED dan menetukan jenis kutubnya. Dari pengujian di peroleh data sebagai berikut: Ketika probe positif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda),
LED
tidak
menyala.
Ketika
probe
positif
multimeter
dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda), LED menyala. Dari data yang diperoleh, diketahui bahwa ketika probe positif multimeter dihubungkan ke kutub yang pendek (katoda) dan probe negatif multimeter dihubungkan ke kutub yang panjang (anoda), LED menyala. Sedangkan kutub katoda itu sendiri merupakan kutub negatif. Seharusnya, jika kita lihat dari prinsipnya bahwa bias forward (dioda menyala) terjadi jika kutub anoda led dihubungkan ke kutub positif sumber tegangan. Dari analisa di atas dapat kita pahami bahwa probe positif multimeter mewakili kutub negatif sumber tegangannya.
Gambar 4.5 Pengujian LED Menggunakan Multimeter (Sumber : http://tinyurl.com/d6xqgx4)
35
4.1.6 Pengujian LCD Pengujian
penampil
LCD
16x2
dilakukan
dengan
mengkombinasikan antara mikrokontroler dengan LCD, Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui apakah LCD 16x2 berhasil menampilkan karakter sesuai program yang telah di simpan kedalam mikrokontroler yang berisi karakter yang akan ditampilkan pada LCD, Blok pengujian seperti Gambar 4.5
Gambar 4.6 Blok Pengujian LCD menggunakan Mikrokontroler (Sumber : http://hendawan.wordpress.com/)
Berikut program sederhana untuk menampilkan karakter hello word pada LCD dimana LCD yang penulis gunakan penulis set pada PORT C, program
yang
telah
dirancang
nantinya
akan
di
dowload
pada
mikrokontroler Atmega 8535. program yang diberikan adalah sebagai berikut:
#include <mega8535.h> // Alphanumeric LCD Module functions #asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm #include
#include <stdio.h> // LCD module initialization lcd_init(16);
36
while (1) { // Place your code here lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("hello word"); }; } 4.1.7 Pengujian Seven Segment Konfigurasi LED 7-segment yang di gunakan untuk tampilan adalah common katoda (CK), artinya bagian katoda sudah terpasang ke tegangan ground. Jadi untuk menghidupkan LED pada 7-segment, maka bagian katodanya harus di berikan Vcc atau 5 Volt. Pengujian tampilan 7-segment di lakukan dengan memberikan sinyal ‘high’ atau 5 Volt ke pada masingmasing pin yang terdapat pada seven segment melalui program yang diset melalui port yang terdapat mikrokontroler, hasil pengujian tampilan 7segment di perlihatkan pada Tabel 4.4.
TAMPILAN ANGKA
KOMPOSISI DATA(h,g,f,e,d,c,b,a)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
0011 1111 0000 0110 0101 1011 0100 1111 0110 0110 0110 1101 0111 1101 0000 0111 0111 1111 0110 1111
Tabel 4.4 Pengujian Tampilan 7-Segment
37
4.1.8 Pengujian Rangkaian Driver Motor Pengujian rangkaian ini berfungsi untuk melihat keberfungsian dalam menggerakkan motor DC dengan arah putaran yang dapat diubah. Empat buah komponen switching yang didapat dari transistor TIP 122 ini bekerja secara berpasangan (a dengan a dan b dengan b) serta bergantian tergantung fungsinya. Ketika pasangan a-a diberi tegangan 5 volt serta b-b 0 volt, maka motor listrik akan dialiri arus dengan arah ke kanan. Sebaliknya ketika pasangan a-a diberi tegangan 0 volt dan b-b adalah 5 volt, maka aliran arus listriknya adalah ke kiri. Dengan demikian maka putaran motornya juga akan berlawanan dengan sebelumnya.
No
1 2 3
Input A1 1 0 0
A2 1 0 0
Input B1 0 1 0
Output (Arah Gerak Motor)
B2 0 1 0
Kanan Kiri Stop
Tabel 4.5 Pengujian Driver Motor 4.2 Analisa Sistem 4.2.1 Analisa Rangkaian Power supply Dari data hasil pengukuran dan pengujian didapat bahwa pada saat input sebesar 220 Vac yang dikonversi dengan menggunakan rangkaian power supply didapat keluaran sesuai dengan pengujian yakni untuk output power supply A sebesar 4.27 Volt DC dan output power supply B sebesar 11.48 Volt DC, dimana idealnya adalah 5 Volt DC untuk Power supply A dan 12 Volt DC untuk Power supply B, hal ini terjadi disebabkan setiap komponen mempunyai % toleransi yang berbeda, akan tetapi tegangan keluaran yang dihasilkan pada perancangan yang penulis buat tidak berefek buruk pada sistem dikarenakan konsumsi arus dan tegangan pada tiap-tiap modul masih dalam ambang batas.
38
4.2.2 Analisa Rangkaian Minimum Sitem Mikrokontroler Atmega 8535 Dari data hasil pengujian didapat bahwa beberapa program yang telah penulis rancang dengan menggunakan software Cavr telah berhasil didownload
kedalam
chip
mikrokontroler
Atmega
8535,
hal
ini
menandakan bahwa minimum sistem Atmega 8535 yang penulis rancang telah berhasil digunakan sesuai dengan fungsinya. 4.2.3 Analisa Rangkaian Saklar/Switch Saklar digunakan sebagai input pada training mikrokontroler, saklar dalam hal ini digunakan sebagai inputan yang akan dikombinasikan dengan beberapa output yang terdapat pada training kit yang penulis rancang diantaranya modul LED, LCD dan driver motor DC. Dari pengujian yang telah penulis uji bahwa kondisi saklar switch telah berjalan sebagaimana mestinya, dari hasil pengujian didapat bahwa kondisi aktif atau juga disebut sebagai kondisi on memiliki keluaran tegangan sebesar 4.35 Volt DC, dan kondisi low atau juga disebut sebagai kondisi Off memiliki keluaran tegangan sebesar 0.18 Volt DC 4.2.4 Analisa Keypad Dari data pengujian keypad dilakukan dengan mengkoneksikan pinpin keypad pada pin yang terdapat pada mikrokontroler, dengan menghidupkan dan mengisi program scanning pada mikrokontroler dan menekan keypad tersebut yang hasilnya terlihat pada tampilan output baik LCD maupun LED yang terdapat pada modul training kit yang penulis rancang, hal ini menunjukkan bahwa penggunaan keypad telah sesuai dengan fungsi dari pengaksesan keypad itu sendiri, penggunaan keypad pada training kit ini digunakan sebagai modul input sama halnya dengan penggunaan switch. 4.2.5 Analisa Rangkaian LED Dari data hasil
pengujian didapat bahwa ketika pengujian LED
menggunakan multimeter dapat kita pahami bahwa probe positif
39
multimeter mewakili kutub negatif sumber tegangannya. Pada pengujian yang penulis lakukan LED yang penulis gunakan kesemuanya dalam kondisi baik terbukti dengan dilakukan pengujian terhadap delapan LED yang penulis gunakan dalam training kit mikrokontroler ini.
4.2.6 Analisa LCD Dari data hasil
pengujian didapat bahwa program LCD yang
penulis rancang dengan berupa karakter kata hello word yang penulis download pada mikrokontroler Atmega 8535 yang kemudian ditampilkan pada LCD sebgai output telah berhasil, dibuktikan dengan data karakter kata yang penulis program sesuai dengan tampilan yang terdapat pada LCD, hal ini menandakan LCD
yang penulis rancang telah berhasil
digunakan sesuai dengan fungsinya.
4.2.7 Analisa Seven Segment Agar display seven segment dapat menampilkan karakter – karekter yang dikehendaki dalam hal ini karakter angka, maka perlu maka diperlukan sebuah inputan yang mengubah data biner menjadi tampilan angka 0 sampai 9 sesuai dengan data input yang diberikan. Pada pengujian yang penulis lakukan seven segment yang terdapat pada modul telah sesuai dengan yang diinginkan yakni seven segment telah dapat menampilkan angka dari 0 sampai 9. 4.2.8 Analisa Rangkaian Driver Motor Dari data hasil
pengujian didapat bahwa motor telah berjalan
sebagaimana mestinya yakni kondisi motor bergerak kekanan dan motor bergerak kekiri. Pengaturan kondisi motor ini menggunakan driver motor H bridge dimana dalam hal ini penulis menggunakan empat buah transistor sebagai switch pada kontroler motor.
40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari hasil analisis dan pembahasan dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya : 1. Perancangan
training
kit
mikrokontroler
yang
meliputi
beberapa rangkaian yang diantaranya power supply, minimum sistem mikrokontroler, switch, rangkaian LED, rangkaian driver motor, seven segment, LCD dan keypad telah berfungsi sebagaimana mestinya dengan dilakukan pengujian terhadap masing – masing rangkaian. 2. Penggabungan beberapa rangkaian yang dipadukan dengan kontroler
mikrokontroler Atmega 8535 terhadap beberapa
modul yang telah dibuat
telah dapat disimulasikan dan
berjalan sesuai dengan teori yang ada. 3. Pengujian training kit mikrokontroler Atmega 8535 telah mencapai
target
laksanakannya
yang
sosialisasi
diharapkan penggunaan
dengan alat
telah
di
training
kit
mikrokontroler terhadap beberapa mahasiswa Teknik Elektro Universitas Batam semester II dan VI. 5.2 Saran Untuk sistem yang lebih baik kedepannya beberapa hal yang menurut penulis diperlukan diantaranya : 1. Penambahan modul input yang lebih bervariasi akan lebih baik, dengan harapan pengembangan ilmu yang akan didapat bervariasi pula, seperti penambahan modul input berupa sensor dan lain sebagainya. Begitu juga dengan penambahan modul output. 2. Pembelajaran praktikum diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif
yang
dapat
63
diterapkan
pada
pembelajaran
mikrokontroler khususnya secara berkelanjutan mengingat selain materi teori yang didapat pada mata kuliah ini, diharapkan akan sejalan dengan dengan praktikum guna mengimplementasikan apa yang didapat pada pembelajaran teori.
64
