KARYA AKHIR PERANCANGAN ALAT UKUR SUHU JARAK JAUH DENGAN MEMANFAATKAN FREKUENSI RADIO 434 MHz BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8535 DENGAN DISPLAY LCD
OLEH: HENDRA MARIO. S NIM : 035203003 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi Salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Terapan
PROGRAM DIPLOMA-IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
Hendra Mario.S : Perancangan Alat Ukur Suhu Jarak Jauh Dengan Memanfaatkan Frekuensi Radio 434 Mhz Berbasis Mikrokontroller At Mega 8535 Dengan Display LCD, 2009 USU Repository © 2008
2
PERANCANGAN ALAT UKUR SUHU JARAK JAUH DENGAN MEMANFAATKAN FREKUENSI RADIO 434 MHz BERBASIS MIKROKONTROLLER AT MEGA 8535 DENGAN DISPLAY LCD OLEH : Nama : HENDRA MARIO. S Nim
: 035203003 Disetujui oleh :
Pembimbing Karya Akhir
Ir. SYAHRAWARDI Nip : 131 273 469 Diketahui oleh : Ketua Program Diploma – IV Teknologi Instrumentasi Pabrik Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Ir. NASRUL ABDI. MT NIP : 131 459 554 PROGRAM DIPLOMA – IV TEKNOLOGI INSTRUMENTASI PABRIK FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009
3
ABSTRAK
Pada saat ini teknologi komunikasi tanpa kabel atau nirkabel telah banyak digunakan di berbagai bidang kehidupan manusia. Komunikasi tanpa kabel adalah komunikasi dengan menggunakan media komunikasi selain kabel. Contohnya antara lain media atmosfer, satelit ataupun serat optik. Komunikasi radio menggunakan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan lewat atmosfer atau ruang bebas untuk membawa informasi. Teknologi komunikasi nirkabel telah dimanfaatkan untuk mempermudah manusia untuk melakukan suatu pekerjaan. Penulis menggunakan teknologi ini untuk merancang sebuah alat ukur suhu jarak jauh dengan memanfaatkan frekwensi radio 434 MHz berbasis mikrokontroller AT Mega 8535 dengan display LCD. Perancangan ini bertujuan untuk membuat suatu pengiriman data jarak jauh tanpa kabel melainkan menggunakan frekuensi radio. Perancangan ini dikembangkan dengan menggunakan Mikrokontroler AT Mega 8535 sebagai tempat memproses data , IC TLP HT12D sebagai pemancar frekuensi dan RLP HT12E penerima frekuensi data, serta perangkat lunak yaitu bahasa Asembly MCS 51. Pengembangan ini dimulai dari sinyal yang dipancarkan oleh TLP HT12D dan yang diterima oleh RLP HT12E dari pemancar, diproses oleh mikrokontroler AT Mega 8535, sehingga data yang dipancarkan dapat diterima dengan akurat dan terhindar dari noise. Objektif utama dalam perancangan ini adalah Frekuensi Radio 434 MHz.
4
DAFTAR ISI Halaman Abstrak
i
Kata Pengantar
ii
Daftar Isi
iii
Bab I
1
Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Masalah
1
1.2 Rumusan Masalah
2
1.3 Tujuan Penulisan
2
1.4 Batasan Masalah
3
1.5 Teknik Pengumpulan Data
3
1.6 Sistematika Penulisan
3
Bab II Landasan Teori 2.1 Perangkat Keras
5 5
2.1.1 Mikrokontroler AT Mega 8535
5
2.1.2 Sensor Suhu LM 35
15
2.1.3 Pemancar TLP 434 dan Penerima RLP 434
18
2.1.4 Gelombang Pembawa Sinyal
23
2.1.5 LCD (Liquid Crystal Display)
25
2.2 Perangkat Lunak
29
2.2.1 Program Software 8051 Editor (IDE)
29
2.2.2 Sofware Downloader
30
5 Bab III Rancang Alat Dan Program
32
3.1 Perancangan Alat
32
3.1.1 Diagram Blok Rangkaian
32
3.1.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
33
3.1.3 Rangkaian Pengirim Data TLP dan RLP 434 Memanfatkan Frekuensi Radio
34
3.1.4 Perancangan LCD
37
3.2 Diagram Alir Pemograman
39
3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT Mega 8535
40
Bab IV Analisa Rangkaian
43
4.1 Analisa Rangkaian Power Supply (PSA)
43
4.2 Analisa Rangkaian Mikrokontroller ATMega 8535
44
4.3 Analisa Rangkaian TLP dan RLP 434 Menggunakan IC HT12E dan HT12D
48
4.4 Pengiriman Data Temperatur
50
4.5 Jarak Antara TX dan Rx Dalam Prose Pengiriman Data
51
Bab V Kesimpulan Dan Saran
53
5.1 Kesimpulan
53
5.2 Saran
54
DAFTAR PUSTAKA
55
6
DAFTAR GAMBAR Halaman
Gambar 2.1 Pin AT Mega 8535
7
Gambar 2.2 Sensor LM 35
16
Gambar 2.3 Prinsip Proses Modulasi Suatu Sistem Telekomunikasi
19
Gambar 2.4 Gelombang Yang Telah Dimodulasi
23
Gambar 2.1.5 LCD 2 x 16
26
Gambar 2.1.6 Modul Dari Liquid Cristal Display
28
Gambar 2.2.1 8051 Editor, Asembler, Simulator (IDE)
30
Gambar 2.2.2 ISP-Flash Programer
31
Gambar 3.1 Gambar Diagram Blok Pemancar Dan Penerima
32
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay
34
Gambar 3.3 Bentuk fisik Modul Tampak Depan
35
Gambar 3.4 Diagram Blok Rangkaian
36
Gambar 3.5 Skema Pemancar
36
Gambar 3.6 Skema penerima
37
Gambar 3.7 Rangkaian LCD Penampil
37
Gambar 3.8 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler AT Mega 8535 Gambar 4.1 Rangkaian Power Supplay
41 43
Gambar 4.3 Skema Rangkaian Pengujian TLP dan RLP dengan IC HT12E dan HT 12D pada Modul RF
49
7
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1 Konfigurasi Pin TLP dan RLP
18
Tabel 2.1.5 Fungsi pin-pin Pada Liquid Cristal Display
29
Tabel 3.1 Susunan Kaki Dari Modul TLP dan RLP 434
35
Tabel 3.2 Fungsi pin LCD
38
Tabel 4.1 Perbandingan Data Temperatur TTx dan TRx
50
Tabel 4.2 Jarak AntaraTx dn Rx Dalam Proses Pengiriman Data
52
BAB I
8
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pada saat ini teknologi komunikasi tanpa kabel atau nirkabel telah banyak digunakan di berbagai bidang kehidupan manusia. Komunikasi tanpa kabel adalah komunikasi dengan menggunakan media atmosfer, satelit ataupun serat optik. Komunikasi dengan media atmosfer menggunakan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan lewat atmosfer atau ruang bebas untuk membawa informasi. Komunikasi dengan menggunakan media satelit digunakan dalam bidang pertelevisian. Teknologi komunikasi nirkabel telah dimanfaatkan untuk mempermudah manusia untuk melakukan suatu pekerjaan. Pada tugas akhir ini penulis merancang sebuah Alat Ukur Suhu Jarak Jauh dengan Memanfaatkan Frekuensi Radio 434 MHz Berbasis Mikrokontroller AT Mega 8535 dengan Display LCD. Sistem ini terdiri dari Mikrokontroller AT Mega 8535, sensor suhu 8535, pemancar TLP HT12D, penerima RLP HT 12E serta dilengkapi dengan LCD. Dengan mikrokontroller tersebut maka semua perangkat yang digunakan dapat beroperasi dan dikendalikan.Dengan sistem ini diharapkan dapat mengukur suhu dalam jarak jauh tanpa memikirkan panjang kabel yang digunakan.
1.2
Rumusan Masalah
9 Berdasarkan uraian di atas, dirancang suatu alat penerima sinyal jarak jauh dengan memanfaatkan frekuensi radio 434 MHz. Alat ini dilengkapi dengan sebuah mikrokontroller AT Mega 8535 , TLP/RLP , sensor temperatur display dan rangkaian penguat sinyal.
Mikrokontroller AT Mega 8535 sebagai otak dari sistem yang
berfungsi sebagai penangkap sinyal dari sensor suhu dan mengirim data pada transmitter dan menerima data pada receiver. Sensor suhu yang akan digunakan adalah sensor suhu LM 35 dengan display LCD. Data temperatur yang diperoleh dari sensor suhu akan diubah oleh mikro kontroller menjadi data digital. Kemudian data tersebut dikirim oleh TLP ke RLP. Pada bagian RLP data ditampilkan pada display.
1.3
Tujuan Penulisan Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Merancang teknologi komunikasi nirkabel untuk mempermudah manusia untuk melakukan suatu pekerjaan 2. Untuk memenuhi syarat kelulusan dalam meraih gelar Sarjana Sains Terapan (SST) 3. Pengembangan pengukuran jarak jauh dengan menggunakan frekuensi radio yang berbasis mikrokontroller tanpa harus memakai kabel.
1.4
Batasan Masalah
10 Adapun batasan permasalahan yang dibahas dalam Tugas Akhir ini adalah: 1.
Sebagai otak kerja sistem digunakan mikrokontroller AT Mega 8535 sehingga yang dibahas hanya yang berhubungan dengan perangkat dan prinsip kerjanya saja.
2.
Pemancar yang digunakan adalah TLP 434 dan penerima yang digunakan adalah RLP 434
3.
Alat ini hanya difokuskan pada pengiriman data temperatur saja dan tidak pada pengontrolan suhu
1.5
Teknik Pengumpulan Data 1. Dilakukan pengumpulan teori yang berkaitan dengan tugas akhir ini dari bukubuku perpustakaan dan internet. 2. Dilakukan perancangan dan perakitan alat. 3. Dilakukan pengujian sistem dan kinerja rangkaian.
1.6
Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat tersebut, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB I.
PENDAHULUAN Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan
BAB
II.
LANDASAN TEORI
11 Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroller AT Mega 8535 (hardware dan software), bahasa program yang digunakan, serta cara kerja dari pemancar (TLP) dan penerima (RLP), serta tampilan display
BAB III.
PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroller AT Mega 8535
BAB IV.
ANALISIS RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT Pada bab ini akan dibahas perancangan dari hasil analisa rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan,
penjelasan
mengenai
program
yang
diisikan
ke
mikrokontroller AT Mega 8535
BAB V.
KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari proyek ini serta saran, apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama
12
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Perangkat Keras Perangkat keras merupakan bagian terpenting dalam perancangan pengukuran suhu jarak jauh. Adapun perangkat keras terdiri dari: 2.1.1 Mikrokontroller AT Mega 8535 2.1.2 Sensor suhu LM 35 2.1.3 Pemancar TLP HT12D dan penerima RLP HT12E 2.1.4 LCD (Liquid Crystal Display)
2.1.1 Mikrokontroller AT Mega 8535 Mikrokontroller, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroller dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosessor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroller hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih serta dalam bidang pendidikan. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), Mikrokontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer
13 perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar. Sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroller, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroller yang bersangkutan. Mikrokontroller saat ini sudah dikenal dan digunakan secara luas pada dunia industri. Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi mikrokontroller yang dapat dibeli dengan harga yang relatif murah. Hal ini dikarenakan produksi missal yang dilakukan oleh para produsen chip seperti Atmel, Maxim, dan Mikrochip. Mikrokontroller saat ini merupakan chip utama pada hamper setiap peralatan elektronika canggih. Alat-alat canggih pun sekarang ini pun sangat bergantung pada kemampuan mikrokontroller tersebut. Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock,berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroller tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum,AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas,yaitu keluarga ATtiny,keluarga AT90Sxx, keluarga AT Mega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
14
Kapabilitas detail dari AT Mega 8535 adalah sebagai berikut : 1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. 4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik. Konfigurasi pin AT Mega 8535 bisa dilihat pada gambar 2.1. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin AT Mega 8535 sebagai berikut:
Gambar 2. 1 Pin AT Mega 8535
15
1. VCC Merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya . 2. GND Merupakan pin ground. 3. Port A (PA0..PA7) Merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan Analog Digital to Converter (ADC). 4. Port B (PB0..PB7) Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, komparator analog, dan SPI. 5. Port C (PC0..PC7) Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator. 6. Port D (PD0..PD7) Merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. 7. RESET Merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller. 8. XTAL1 dan XTAL2 Merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC Merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF Merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
16
Gambar 2.2 blok diagram AT Mega 8535
17
AVR AT Mega 8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan control terhadap mikrokontroller menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroller, seperti control register, timer/conter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel 1.1 Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada gambar dibawah ini . Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR AT Mega 8535 memiliki 4 KByteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi flash. Selain itu AVR AT Mega 8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF. Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan, ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroller.
18 1.
Bit 7-I: Global Interrupt Enable Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, dapat kita aktifkan interupsi mana yang akan digunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh instruksi RETI.
2.
Bit 6-T:Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.
3.
Bit 5-H: Half Carry Flag
4.
Bit 4-S: Sign Bit Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negative) dan flag V (komplemen dua overflow).
5.
Bit 3-V: Two’s Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
6.
Bit 2-N: Negative Flag Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.
7.
Bit 1-Z: Zero Flag Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
8.
Bit 0-C: Carry Flag Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.
19 Port I/O pada mikrokontroller AT Mega 8535 dapat difungsikan sebagai input dan juga sebagai output dengan keluaran high atau low. Untuk mengatur fungsi port I/O sebagai input ataupun output, perlu dilakukan setting pada DDR dan port. Logika port I/O dapat diubah-ubah dalam program secara byte atau hanya bit tertentu. Mengubah sebuah keluaran bit I/O dapat dilakukan menggunakan perintah CBI (Clear Bit I/O)untuk menghasilkan output low atau perintah sbi (set bit I/O)untuk menghasilkan output high. Pengubahan secara byte dilakukan dengan perintah in atau out yang menggunakan register bantu. I/O merupakan bagian yang paling menarik dan penting untuk diamati karena I/O merupakan bagian yang bersangkutan dengan komunikasi mikrokontroller dengan dunia luar. Selain port I/O, bagian ini juga menyediakan informasi mengenai berbagai peripheral mikrokontroller yang lain, seperti ADC, EEPROM, UART, dan Timer. Komponen yang tercakup dalam workspace I/O meliputi berbagai register berikut : 1.
AD_CONVERTER; register: ADMUX, ADCSR, ADCH, ADCL
2.
ANALOG_COMPARATOR; register: ACSR
3.
CPU; register: SREG, SPH, SPL, MCUCR, MCUCSR, OSCCAL, SFIOR, SPMCR
4.
EEPROM; register: EEARH, EEARL, EEDR, EECR
5. External_Interrupt; register: GICR, GIFR, MCUCR, MCUCSR 6.
PORT A; register: PORT A, DDR A, dan PIN A
7.
PORT B; register: PORT B, DDR B, dan PIN B
8.
PORT C; register: PORT C, DDR C, dan PIN C
9.
PORT D; register: PORT D,DDR D, dan PIN D
10. SPI; register: SPDR, SPSR, SPCR
20 11. TIMER_COUNTER_0; register: TCCR0, TCNT0, OCR0, TIMSK, TIFR, SFIOR 12. TIMER _COUNTER_1; register: TIMSK, TIFR, TCCR1A, TCCR1B, TCNT1H,
TCNT1L, OCR1AH, OCR1AL, OCR1BL, ICR1H, 1CR1L
13. TIMER_COUNTER_2; register: TIMSK, TIFR, TCRR2, TCNT2, OCR2, ASSR,
SFIOR
14. TWI; register: TWBR, TWCR, TWSR, TWDR, TWAR 15. USART; register: UDR, UCSRA, UCSRB, UCSRC, UBRRH, UBRRL 16. WATCDOG; register: WDTCR Adapun komponen-komponen yang dapat diamati melalui I/O pada workspace sebagai berikut : 1. Isi register - R0 sampai dengan R15 - R16 sampai dengan R13 2. Processor - Stack pointer - Program counter - Cycle pointer - X_register - Y_register - Z_register - Frequency - Stop Watch 3. I/O AVR Instruksi I/O
21 4. In; membaca data I/O Port atau internal peripheral register{Timers, UART, dsb}ke dalam register. 5. Out; menulis data sebuah register ke I/O Port atau internal peripheral register. 6. Idi (load immediate); untuk menulis konstanta ke register sebelum konstanta itu dituliskan ke I/O port. 7. Sbi (set bit in I/O); untuk membuat logika high satu bit I/O register. 8. Cbi ( clear bit in I/O); untuk membuat logika low satu bit I/O register. 9. Sbic (skip if bit in I/O is cleared); untuk mengecek apakah bit I/O register clear.Jika ya, skip satu perintah dibawahnya. 10. Sbis (skip if bit in I/O is set); untuk mengecek apakah bit I/O register set. Jika ya, skip satu perintah dibawahnya.
Data yang dipakai dalam mikrokontroller AT Mega 8535 dipresentasikan dalam sistem bilangan biner, desimal, dan bilangan heksadesimal. Data yang terdapat di mikrokontroller dapat diolah dengan berbagai operasi aritmatika (penjumlahan, pengurangan, dan perkalian) maupun operasi nalar (AND, OR, dan EOR /eksklusif OR). AVR AT Mega 8535 memiliki tiga buah timer, yaitu: 1. Timer/counter 0 (8 bit) 2. Timer/ counter 1 (16 bit) 3.
Timer/counter 2 (8 bit)
Karena AT Mega 8535 memiliki 8 saluran ADC maka untuk keperluan konversi sinyal analog menjadi data digital yang berasal dari sensor dapat langsung
22 dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal AT Mega 8535 adalah:
1. Mudah dalam pengoperasian. 2. Resolusi 10 bit. 3. Memiliki 8 masukan analog. 4.
Konversi pada saat CPU sleep.
5. Interrupt waktu konversi selesai.
2.1.2 Sensor Suhu LM 35 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC .
23
Sensor Suhu LM35 Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : VLM35 = Suhu* 10 mV Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya. Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung
24 yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antena penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35. 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8.Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC
Gambar Grafik akurasi LM35 terhadap suhu
25 2.1.3
Pemancar TLP 434 dan Penerima RLP 434 Modul yang akan dipakai sebagai contoh adalah TLP/RLP 434 dan 916 buatan
Laipac. Modul ini tidak dapat diuji dengan cara memberikan logika 1 atau 0 saja, tetapi harus diberikan pulsa. Sumber pulsa bermacam – macam antara lain Function generator, Timer, dll. Di dalam laporan ini akan dilakukan pengujian dengan 2 cara menggunakan IC HT12E dan HT12D atau Osiloskop dengan Function generator. Apabila belum memliki osiloskop dan function generator disarankan memakai IC HT12E, HT12D serta beberapa komponen tambahan. Kedua IC ini dibuat oleh Holtek dan sering dipasangkan pada modul RF tipe TLP/RLP 434 dan 916, sebagai contoh aplikasi pengiriman / penerimaan data. Di bawah ini gambar modul dan konfigurasi Pin TLP dan RLP 434
Gambar: Modul TLP dan RLP 434
Tabel: Konfigurasi Pin TLP dan RLP
26 Adapun proses pengiriman gelombang digunakan dengan konsep modulasi. Modulasi dapat diartikan sebagai proses penyisipan atau penitipan sinyal-sinyal informasi pada sinyal pembawa pada sisi akhir dari alat pengirim atau pemancar. Proses ini menggunakan kemudahan frekuensi yang lebih tinggi, dengan panjang gelombang lebih pendek untuk menyalurkan sinyal-sinyal dengan frekuensi rendah.
Gambar 2.2 Prinsip sederhana proses modulasi suatu sistem telekomunikasi.
Modulasi dari gelombang pembawa dapat diperoleh dengan cara mengubahubah beberapa karakteristik dari gelombang pembawa tersebut yang dilakukan oleh sinyal-sinyal informasi. Ketika kita menggunakan pembawa gelombang-sinus untuk “membawa” data, ada 3 parameter yang dapat kita modulasikan: amplitudonya, frekuensinya, dan fasenya. Pembawa gelombang-sinus dapat digambarkan melalui persamaan :
ac = Ac sin ( 2 Π fc t + θc )
Dimana, ac adalah harga seketika voltase pembawa pada waktu t, Ac adalah amplitudo maksimum voltase carrier, fc adalah frekuensi pembawa, dan θc adalah fasenya. Harga-harga dari Ac , fc , dan θc dapat divariasi untuk membuat si gelombang membawa informasi. Untuk pebahasan lebih dalam disini adalah modulasi
27 amplitudo, karena tipe modulasi inilah yang digunakan oleh alat yang diteliti dalam penulisan ini. Modulasi Amplitudo - Modulasi amplitudo adalah suatu proses modulasi dengan cara mengubah amplitudo gelombang pembawa yang dilakukan oleh sinyal informasi. Gelombang pembawa yang belum dimodulasikan mempunyai harga amplitudo maksimum yang tetap dan frekuensi yang lebih tinggi daripada sinyal pemodulasi (sinyal informasi), tetapi bila sinyal pemodulasi telah disisipkan, maka harga amplitudo maksimum dari gelombang pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan harga-harga sesaat dari sinyal pemodulasi tersebut. Dan bentuk gelombang luar atau sampul dari harga-harga amplitudo gelombang yang telah dimodulasi tersebut adalah sama dengan bentuk gelombang sinyal informasi yang asli atau dengan perkataan lain gelombang sinyal pemodulasi telah diselipkan pada gelombang pembawa. Dapat diperlihatkan dengan analisa matematik, bahwa bila suatu gelombang pembawa sinusoidal dengan frekuensi fc Hz dimodulasi amplitudo oleh suatu sinyal pemodulasi dengan frekuensi fm Hz, maka gelombang pembawa yang telah dimodulasikan tersebut akan mempunyai tiga frekuensi sebagai berikut: Satu adalah frekuensi pembawa asli, fc Hz. Kedua adalah jumlah frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi, ( fc + fm ) Hz Ketiga adalah selisih antara frekuensi-frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi, ( fc – fm ) Hz. Perlu dicatat bahwa dua di antara frekuensi-frekuensi ini merupakan frekuensi baru, yang dihasilkan oleh proses modulasi dan dinamakan frekuensi – frekuensi sisi (side frequencies). Jumlah dari frekuensi-frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi disebut frekuensi sisi atas (upper side freqeuncy). Selisih dari frekuensifrekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi disebut frekuensi sisi bawah (lower side freqeuncy). Lebar band minimal dari gelombang frekuensi yang telah
28 dimodulasikan adalah ( fc + fm ) – ( fc – fm ) = 2 fm yaitu merupakan kelipatan dua dari frekuensi sinyal pemodulasi. Bila sinyal pemodulasi terdiri dari suatu band frekuensi, maka setiap frekuensi individu - individu akan menghasilkan frekuensifrekuensi sisi atas dan frekuensi-frekuensi sisi bawah masingmasing di sekitar frekuensi gelombang pembawa yang belum dimodulasi, dengan demikian juga akan diperoleh band sisi atas dan bawah (upper and lower sidebands). Karena hal-hal ini, bila lebar band sinyal pemodulasi bertambah maka lebar band dari gelombang yang telah dimodulasi juga akan bertambah dan sistem penyaluran telekomunikasi haruslah sanggup untuk menangani keseluruhan lebar band ini. Pendeteksian
ketika
sebentuk
gelombang
yang
termodulasi
tiba
di
demodulator, suatu proses “pendeteksian” harus mengubahnya kembali menjadi sinyal aslinya. Pada modulasi amplitudo ada dua tipe utama pendeteksian : pendeteksian sinkron, koheren atau homodyne, dan pendeteksian selubung (envelop). Pendeteksian sinkron, koheren atau homodyne, yang selanjutnya akan disebut dengan istilah pendeteksian sinkron, meliputi penggunaan sumber pembawa yang diproduksi secara lokal yang memiliki frekuensi dan fase sama dengan sumber pembawa sinyal yang diterima. Transmisinya dikalikan dengan pembawa ini, dan ini memungkinkan sinyal untuk diekstrasi. Beberapa komponen tambahan muncul dengannya yang terdiri atas sideband-sideband yang dipusatkan di sekitar 2 fc, 4 fc, 6 fc, dan seterusnya. Ini difilteri dengan suatu low pass filter. Sekarang hasilnya mirip dengan aslinya tetapi belum berbentuk gelombang yang benar-benar sinkron atau berbentuk persegi; oleh karena itu gelombang tersebut harus ditrim terlebih dahulu. Bila sinyalnya berbentuk biner, penerima (receiver) menafsirkan tiap pulsa sebagai kehadiran bit 1 ataupun 0 dan menghasilkan pulsa baru yang benar-benar persegi, yang mirip dengan aslinya. Ini mungkin cukup dilakukan oleh pengiris (slicer), yang
29 meluruskan tepian pulsa, atau dengan menggunakan suatu sarana untuk meregenerasi bentuk gelombang tersebut. Dalam hal yang terakhir, sumber pengaturan waktu (timing) lokal dapat digunakan sedemikian hingga dihasilkan gelombang yang sinkron waktunya, yang benar-benar baru. Pendeteksian selubung (envelop) meliputi peralatan dan penghalusan sinyal sedemikian rupa untuk mendapatkan selubungnya (envelopnya). Sekali lagi ini digabungkan dengan slicing dan peregenerasian pulsa baru. Setelah peralatan, dua tingkat awal, akan memberitahu slicer saat memulai bit 0 dan saat mengawali bit 1. Pada pendeteksian sinkron, untuk menghasilkan gelombang acuan yang berfrekuensi dan berfase sama dengan pembawa, biasanya perlu ditransmisikan beberapa informasi dengan sinyal untuk keperluan ini. Gelombang semacam ini dapat diekstrasikan dari pembawa dan dengan demikian pembawa tidak dapat dipadatkan sepenuhnya. Biasanya ini hanya separuh dipadatkan karena kandungan energinya relatif tinggi. Pendeteksian selubung (envelop) tidak memerlukan pemproduksian gelombang acuan dan tentu saja sangat lebih murah, karena memproduksi gelombang acuan adalah problem utama pendeteksian sinkron. Namun pendeteksian selubung (envelop) membutuhkan kedua buah sideband dan pembawa amplitudo-penuh. Modulasi amplitudo sideband padat akan mengarah ke suatu bentuk envelop (selubung) yang berbeda dengan sinyal aslinya. Pada pemilihan pendeteksian, dengan demikian kita memiliki suatu kompromi antara biaya dan kecepatan. Pendeteksian envelop (selubung) memerlukan dua kali bandwidth pendeteksian sinkron karena kedua buah side band harus ditransmisikan. Tetapi pendeteksian sinkron sangatlah lebih rumit dan mahal.
30 2.1.4
Gelombang Pembawa Sinyal Gelombang pembawa yang belum dimodulasikan mempunyai harga amplitudo
maksimum yang tetap dan frekuensi yang lebih tinggi daripada sinyal pemodulasi (sinyal informasi), tetapi bila sinyal pemodulasi telah disisipkan, maka harga amplitudo maksimum dari gelombang pembawa akan berubah-ubah sesuai dengan harga-harga sesaat dari sinyal pemodulasi tersebut. Dapat diperlihatkan dengan analisa matematik, bahwa bila suatu gelombang pembawa sinusoidal dengan frekuensi fc Hz dimodulasi amplitudo oleh suatu sinyal pemodulasi dengan frekuensi fm Hz, maka gelombang pembawa yang telah dimodulasikan tersebut akan mempunyai tiga frekuensi sebagai berikut: ¾ Satu adalah frekuensi pembawa asli, fc Hz. ¾ Kedua adalah jumlah frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi, ( fc + fm ) Hz ¾ Ketiga adalah selisih antara frekuensi-frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi, ( fc – fm ) Hz
Gambar 2.3. Gelombang Yang Telah Dimodulasi
31 Perlu dicatat bahwa dua di antara frekuensi-frekuensi ini merupakan frekuensi baru, yang dihasilkan oleh proses modulasi dan dinamakan frekuensi – frekuensi sisi (side frequencies). Jumlah dari frekuensi-frekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi disebut frekuensi sisi atas (upper side freqeuncy). Selisih dari frekuensifrekuensi gelombang pembawa dan sinyal pemodulasi disebut frekuensi sisi bawah (lower side freqeuncy). Lebar band minimal dari gelombang frekuensi yang telah dimodulasikan adalah ( fc + fm ) – ( fc – fm ) = 2 fm yaitu merupakan kelipatan dua dari frekuensi sinyal pemodulasi. Bila sinyalnya berbentuk biner, penerima (receiver) menafsirkan tiap pulsa sebagai kehadiran bit 1 ataupun 0 dan menghasilkan pulsa baru yang benar-benar persegi, yang mirip dengan aslinya. Ini mungkin cukup dilakukan oleh pengiris (slicer), yang meluruskan tepian pulsa, atau dengan menggunakan suatu sarana untuk meregenerasi bentuk gelombang tersebut. Dalam hal yang terakhir, sumber pengaturan waktu (timing) lokal dapat digunakan sedemikian hingga dihasilkan gelombang yang sinkron waktunya, yang benar-benar baru. Pendeteksian selubung (envelop) meliputi peralatan dan penghalusan sinyal sedemikian rupa untuk mendapatkan selubungnya (envelopnya). Sekali lagi ini digabungkan dengan slicing dan peregenerasian pulsa baru. Setelah peralatan, dua tingkat awal, akan memberitahu slicer saat memulai bit 0 dan saat mengawali bit 1. Pada pendeteksian sinkron, untuk menghasilkan gelombang acuan yang berfrekuensi dan berfase sama dengan pembawa, biasanya perlu ditransmisikan beberapa informasi dengan sinyal untuk keperluan ini. Gelombang semacam ini dapat diekstrasikan dari pembawa dan dengan demikian pembawa tidak dapat dipadatkan sepenuhnya. Biasanya ini hanya separuh dipadatkan karena kandungan energinya relatif tinggi. Pendeteksian
selubung
(envelop)
tidak
memerlukan
pemproduksian
gelombang acuan dan tentu saja sangat lebih murah, karena memproduksi gelombang
32 acuan adalah problem utama pendeteksiansinkron. Namun pendeteksian selubung (envelop) membutuhkan kedua buah sideband dan pembawa amplitudo-penuh. Modulasi amplitudo sideband padat akan mengarah ke suatu bentuk envelop (selubung) yang berbeda dengan sinyal aslinya. Pada pemilihan pendeteksian, dengan demikian kita memiliki suatu kompromi antara biaya dan kecepatan. Pendeteksian envelop (selubung) memerlukan dua kali bandwidth pendeteksian sinkron karena kedua buah side band harus ditransmisikan. Tetapi pendeteksian sinkron sangatlah lebih rumit dan mahal.
2.1.5 LCD (Liquid Crystal Display) Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan mikrokontroller. LCD dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil
sensor,
menampilkan
teks,
atau
menampilkan
menu
pada
aplikasi
mikrokontroller. Pada bab ini akan dibahas antarmuka LCD dengan mikrokontroller AT Mega 8535. Adapun standarisasi yang cukup populer digunakan banyak vendor LCD, yaitu HD44780U, yang memiliki chip kontroller Hitachi 44780. LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). Berikut adalah susunan umum pin LCD bertipe 44780 : ¾ Pin 1 berfungsi
: sebagai Ground
¾ Pin 2 berfungsi
: pensuplai sumber tegangan
33 ¾ Pin 3 berfungsi
: pengatur kontras layar
¾ Pin 4 berfungsi
: sebagai Register Select/”RS” Instruction
¾ Pin 5 berfungsi
: sebagai Write LCD Register/ ”R/W” Read
¾ Pin 6 berfungsi
:“EN” Enable Clock
¾ Pin 7 – 14 berfungsi : sebagai data I/O Urutan pin (1), umumnya, dimulai dari sebelah kiri (terletak di pojok kiri atas) dan untuk LCD yang memiliki 16 pin, 2 pin terakhir (15 & 16) adalah anoda dan katoda untuk back-lighting. Berikut adalah contoh LCD (2×16) yang umum digunakan :
Gambar 2.1.5. Bentuk fisik LCD 2x16
Sebagaimana terlihat pada kolom deskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke
34 LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high (1) dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke 0 dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high (1). Ketika jalur RS berada dalam kondisi low (0), data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau 1, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf pada layar maka RS harus diset ke 1. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high (1), maka program akan melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset ke 0. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 untuk data). Bit ini digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat
35 dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), bisa merupakan instruksi yang dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca. Pada penulisan tugas akhir ini LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroller yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
Gambar 2.1.6. Modul dari Liquid Crystal Display
36
Tabel 2.1.5. Fungsi pin-pin pada Liquid Crystal Display
2.2 Perangkat Lunak Perangkat lunak merupakan instruksi atau program yang dimasukkan ke dalam mikrokontroller AT Mega 8535 sebagai men-set data yang diterima dari sensor suhu LM 35. Adapun perangkat lunak yang digunakan yaitu: 2.2.1 Program Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 2.2.2 Software Downloader
2.2.1 Program Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya seperti gambar 2.2.1.
37
Gambar 2.2.1. 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (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.
2.2.2
Software Downloader Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller
digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar 2.2.2.
38
Gambar 2.2.2 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.
39
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM
3.1.1. Perancangan Alat Adapun gambar perancangan alat dari rangkaian diagram blok adalah sebagai berikut:
Gambar 3.1 Gambar diagram blok Pemancar dan Penerima
Alat/sistem ini memiliki 2 bagian utama, yaitu bagian Transmitter, yang dikendalikan dari input,dan bagian Receiver, yang langsung dihubungkan dengan output, seperti terlihat pada gambar 3.1. Bagian atau Blok Transmitter memiliki empat sub bagian, yaitu: 1. Data, bagian ini menentukan nilai data yang akan dimasukkan ke bagian Data Setting. 2. Address Setting, bagian ini akan menentukan kemana data akan dikirim.
40 3.
Data Setting, bagian ini menerima dan men-set nilai data yang diterima dari bagian Data.
4.
Modul Pemancar, bagian ini yang akan menggabungkan data dan gelombang pembawa dengan modulasi amplitudo.
Sub bagian Address Setting dan Data Setting sudah terintegrasi menjadi satu komponen, yaitu IC SR- 12E. Bagian atau Blok Receiver memiliki tiga sub bagian, yaitu: 1.
Modul Penerima, bagian ini menerima gelombang pembawa dan data yang sudah dimodulasi dari modul pemancar dan memisahkannya.
2.
Address Setting, bagian ini mencocokkan data address setting yang diterima dengan address setting dirinya sendiri. Untuk blok ini digunakan IC SR-12D.
3.
Data, bagian ini akan menerima data dan melepas ke output yang sesuai dengan isi data tersebut.
3.1.2
Rangkaian Power Supplay Adapter (PSA) Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplai tegangan ke seluruh rangkaian yang
ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensuplai tegangan ke seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplai tegangan ke Analog to Digital Converter (ADC). Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
41
TIP32C
LM7805CT
12 Volt
Vreg IN
OUT
100ohm
220V 50Hz 0Deg
5 Vol 330ohm
1N5392GP 2200uF
1uF
1N5392GP
100uF
TS_PQ4_12
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay Adapter (PSA) Trafo CT
merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplai arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT)
tidak akan panas ketika
rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.
3.1.3
Rangkaian Pengirim Data Dengan TLP 434 dan RLP 434 Memanfaatkan Frekuensi 434 MHz Modul RF buatan LAIPAC ini sering sekali digunakan sebagai alat untuk
komunikasi data secara wireless menggunakan media udara. Kedua modul ini akan dihubungkan dengan mikrokontroller AT Mega 8535. Input masukan data adalah serial dengan level TTL (Transistor – Transistor Logic) dengan jarak pancar
42 maksimum dari modul RF ini adalah 100 meter tanpa halangan dan 30 meter di dalam gedung. Ukuran ini dapat dipengaruhi oleh faktor antena, kebisingan, dan tegangan kerja dari pemancar. Panjang antena yang digunakan adalah 17 cm, dan terbuat dari kawat besi. A
B
Gambar 3.3 Bentuk fisik modul tampak depan. RLP-434 (gambar A) dan TLP-434 (gambar B).
Untuk susunan kaki dari modul TLP dan RLP 434A dapat dilihat pada tabel di bawah:
Tabel 3.1 Susunan kaki dari modul TLP dan RLP 434
Di dalam membuat “Wireless Serial with RF Module” dibutuhkan sebuah rangkaian minimum sistem untuk mikrokontroller sebagai pegirim data dan PC(Personal
Computer)
sebagai
penerimanya.
Untuk
minimum
sistemnya
43 digunakanDT-51 MinSys, sebab akan memudahkan kita di dalam pembuatan alat ini karena tidak diperlukan lagi sebuah programmer untuk melakukan pengisian program pada mikrokontroller. Program yang telah ditulis langsung diisikan pada EEPROM DT-51 MinSys dan kemudian dijalankan. Diagram blok rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.4.:
Gambar 3.4 Diagram blok rangkaian
Untuk skema pemancar dan penerima dapat dilihat pada ke dua gambar 3.5
Gambar 3.5 Skema pemancar
44
Gambar 3.5 Skema penerima
3.1.4 Perancangan LCD (Liquid Crystal Display) Untuk blok ini tak ada komponen tambahan karena mikrokontroller 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.
Gambar 3.6. Rangkaian LCD
45 Adapun fungsi pin dari LCD tersebut adalah seperti pada tabel 3.2 berikut ini:
Tabel 3.2 fungsi pin LCD
No
Nama Pin
deskripsi
1
VCC
+5VA
2
GND
0V
3
VEE
Tegangan Kontras LCD
4
RS
Register Select, 0 = Register Perintah, 1 = Register Data 5
R/W
1 = Read, 0 = Write Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali
6
E
pengiriman atau pembacaan data
7
D0
Data Bus 0
8
D1
Data Bus 1
9
D2
Data Bus 2
10
D3
Data Bus 3
11
D4
Data Bus 4
12
D5
Data Bus 5
13
D6
Data Bus 6
14
D7
Data Bus 7
46
Anoda (Kabel coklat 15
Tegangan positif backlight untuk LCD Hitachi) Katoda (Kabel merah
16
Tegangan negatif backlight untuk LCD Hitachi)
3.1.4
Diagram Alir Pemograman Adapun diagram alir pemograman adalah sebagai berikut:
47 Penjelasan singkat: 1.
Di awal, program akan melakukan inisialisasi terhadap komunikasi serial MinSys.
2.
Setelah inisialisasi selesai, program mengirim data 0 (00H) sebanyak 255 kali yang digunakan sebagai sinkronisasi. Sinkronisasi ini dilakukan untuk mengurangi error pada data sesungguhnya yang akan dikirimkan berikutnya.
3.
Sebagai uji coba, program ini akan mengirimkan tulisan “Testing” sebanyak 3 kali ke komputer. Hasil tulisan dapat dilihat menggunakan Hyper Terminal (baud rate 19200 bps, 8 bit data, tanpa parity, 1 bit stop, dan tanpa flow control).
Secara hardware, aplikasi ini dapat dikembangkan dengan antena yang lebih berkualitas dan panjang agar jangkauannya cukup jauh. Secara software, aplikasi ini dapat dikembangkan untuk pengiriman data dua arah menggunakan protokol yang memiliki kode alamat agar tidak terjadi salah kirim/terima.
3.2 Rangkaian Mikrokontroller AT Mega 8535 Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroller AT Mega 8535 dapat dilihat pada Gambar 3.8 di berikut:
48
Gambar 3.8: Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroller ATMega 8535
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT Mega 8535 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroller ini.
49
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroller, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroller dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah dihubungkan ke komputer melalui port paralel. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroller terletak pada kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemograman mikrokontroller tidak dapat dilakukan karena mikrokontroller tidak akan bisa merespon.
50
BAB IV ANALISA RANGKAIAN
4.1
Analisa Rangkaian Power Supply Adapter (PSA) Rangkaian Power Suplay yang dibuat dengan keluaran 5 volt, dimana
keluaran 5 volt digunakan untuk mengaktifkan seluruh rangkaian. Rangkaian tampak seperti Gambar 4.1.
TIP32C
LM7805CT
12 Volt
Vreg IN
OUT
100ohm
220V 50Hz 0Deg
330ohm
1N5392GP 2200uF 1N5392GP
5 Volt
1uF 100uF
TS_PQ4_12
Gambar 4.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo CT
merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan
51 masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplai arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT)
tidak akan panas ketika
rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda. Tegangan ini digunakan untuk mensupplai tegangan ke kipas yang butuh tegangan 12 volt.
4.2
Analisa Rangkaian Mikrokontroller AT Mega 8535 Mikrokontroller adalah suatu keping IC dimana terdapat mikroprosesor dan
memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroller yang memiliki fasilitas ADC, PLL, EEPROM dalam satu kemasan. Penggunaan mikrokontroller dalam bidang kontrol sangat luas dan populer. Atmel AVR adalah jenis mikrokontroller yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Mikrokontroller AVR ini memiliki arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computing) delapan bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu ) siklus clock. Kapabilitas detail dari mikrokontroler AVR AT Mega 8535 adalah sebagai berikut: 1.
Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2.
Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
3.
ADC (Pengubah analog-ke-digital) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran.
52 4.
PWM (Pulse Wide Modulation) sebanyak 4 saluran.
5.
Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
6.
Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik AVR dikelompokkan kedalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx,
keluarga AT Mega, dan keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran on-board memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan mereka bisa dikatakan hampir sama. Untuk lebih jelasnya berikut adalah merupakan arsitektur AT Mega 8535.
1.
Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
2.
ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
3.
Tiga buah timer / counter
4.
32 register
5.
Watchdog Timer dengan oscilator internal
6.
SRAM sebanyak 512 byte
7.
Memori Flash sebesar 8 kb
8.
Sumber Interrupt internal dan eksternal
9.
Port SPI (Serial Pheriperal Interface)
10.
EEPROM on board sebanyak 512 byte
11.
Komparator analog
12.
Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), Mikrokontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan
53 lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroller, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk registerregister yang digunakan pada Mikrokontroller yang bersangkutan. AVR AT Mega 8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroller menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroller, seperti kontrol register, timer/conter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel 1.1 Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR AT Mega 8535 memiliki 4 KByteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi flash. Selain itu AVR AT Mega 8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF. Status
54 register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan, ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroller. 9.
Bit 7-I: Global Interrupt EnableBit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, dapat kita aktifkan interupsi mana yang akan digunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi, serta akan diset kembali oleh instruksi RETI.
10.
Bit 6-T:Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.
11.
Bit 5-H: Half Carry Flag
12.
Bit 4-S: Sign Bit Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N (negative) dan flag V (komplemen dua overflow).
13.
Bit 3-V: Two’s Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
55 14.
Bit 2-N: Negative Flag Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.
15.
Bit 1-Z: Zero Flag Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
16.
Bit 0-C: Carry Flag Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.
4.3
Analisa Rangakaian TLP 434 dan RLP 434 menggunakan IC HT12E dan HT12D Pengujian dilakukan dengan cara merangkai IC HT12E dan HT12D seperti pada
gambar 3. Cara untuk melakukan pengujian adalah sebagai berikut: 1.
Masukkan Alamat yang sama pada HT12E dan HT12D dengan cara menggeser kedua DIP Switch kearah ground. Contoh: apabila alamat HT12E adalah 0 maka HT12D juga 0.
2.
Kirimkan data dari HT12E dengan cara menggeser SW1 menuju ground.
3
Lalu tekan push button S1 pada HT12E. Jika modul RLP dan TLP bekerja maka D1 – D4 akan menyala sesuai dengan penggeseran SW1 yang terdapat pada HT12E
56
Gambar 4. 3 Skema rangkaian minimum pengujian TLP dan RLP dengan IC HT 12E dan HT 12D pada modul RF
57 4.4
Pengiriman Data Temperatur Dalam pengiriman data dari pemancar (TTx) ditemukan beberapa perbedaan
data temperatur yang diterima. Adapun perbedaan data temperatur yang dipancarkan dan yang diterima disebabkan oleh error pada peralatan dan juga noise pada saat pengiriman data. Berikut ini merupakan data temperatur yang diperoleh pada saat melakukan pengujian alat.
Tabel 4.1 Perbandingan Data Temperatur TTx dan TRx
Data Temperatur
Data Temperatur
Perbandingan
Jarak
Pada Pemancar
Pada
Data TTx dan
(Meter)
°C (°TTx)
Penerima °C (°TRx)
TRx °C
1
0
2
2
2
10
11
1
3
20
22
2
4
30
33
3
5
40
41
1
6
50
49
-1
7
60
62
2
8
70
71
1
9
80
79
-1
10
90
91
1
ΔT = 1,1 °C
58
Dengan demikian perbandingan data temperatur yang dikirim dari TTx dan yang diterima oleh TRx didapat perbandingan rata-rata atau error yang diperoleh saat melakukan pengiriman data sebesar 1,1 °C.
4.5
Jarak Antara Tx dn Rx Dalam Proses Pengiriman Data Dalam proses pengiriman data, jarak sangat mempengaruhi keakuratan data
yang diterima oleh Receiver (Rx). Hal ini dipengaruhi oleh panjang gelombang yang dipancarkan oleh perangkat Transmiter, seperti yang kita ketahui gelombang frekuensi memerlukan media perambatannya. Dalam hal ini jarak sangat mempengaruhi data yang diterima oleh receiver. Dibawah ini merupakan data pengujian alat, yang diambil untuk range jarak yang berbeda.
59
Tabel 4.2 Jarak AntaraTx dn Rx Dalam Proses Pengiriman Data
No
Jarak (X) Meter
TTx
TRx
1
1
36
36
2
2
36
36
3
3
36
37
4
4
36
36
5
5
36
36
6
6
36
36
7
7
36
35
8
8
36
35
9
9
36
34
10
10
36
35
11
11
36
tidak stabil
12
12
36
-
Dari tabel 4.2 terlihat, jarak sangat mempengaruhi dalam proses pengiriman dan penerimaan data temperatur. Dalam pengiriman data temperatur, jarak maksimal adalah 10 meter, apabila jarak lebih dari 10 meter maka, data tidak dapat diterima oleh Receiver lagi.
60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan Setelah selesai menulis Tugas Akhir ini penulis dapat menarik beberapa
kesimpulan antara lain:
1. Perbandingan data temperatur yang dikirim dari TTx dan yang diterima oleh TRx didapat perbandingan rata-rata atau error yang diperoleh saat melakukan pengiriman data sebesar 1,1 °C. 2. Jarak sangat mempengaruhi dalam proses pengiriman dan penerimaan data temperatur. Dalam pengiriman data temperatur, jarak maksimal adalah 10 meter, apabila jarak lebih dari 10 meter maka, data tidak dapat diterima oleh receiver lagi.
61
5.2
Saran Setelah merampungkan penulisan Tugas Akhir ini penulis memberikan
beberapa saran antara lain: 1.
Penulisan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis mengharap saran dan kritik yang bersifat membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini.
2.
Sebaiknya sebelum perancangan sensor suhu LM35 terlebih dahulu mempelajari data sheet, yang dikeluarkan oleh pihak pabrik untuk mempermudah perancangannya. Semoga saran ini dapat memengaruhi demi kesempurnaan laporan Tugas Akhir ini.
62
DAFTAR PUSTAKA Andi. 2007. Belajar Sendiri Mikrokontroller AVR Seri AT Mega 8531. Jakarta: PT Elex Media Komputindo. Malvino, Albert Paul. 2003. Prinsip-prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2. Edisi Pertama. Jakarta: Salemba Teknika. Petruzella, Frank D. 2001. Elektronik Industri. Terjemahan Sumanto. Edisi kedua. Yogyakarta: Andi Pitowarno, Endra. 2005. Mikroprosesor & Interfacing. Yogyakarta: Andi WWW. Elektronika – elektronika : blogspot. Com WWW. Google : Mikrokontroller AT Mega 8535.Com
