BAB II DASAR TEORI
2.6. ATmega 8535
ATmega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock. ATMega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah. ATmega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan yang telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM dan analog comparator. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut memungkinkan penggunaannya yang lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler Atmega 8535 . Konfigurasi yang dimiliki oleh ATmega 8535 adalah:
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D. 2. ADC internal sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. SRAM sebesar 512 byte.
6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write 7. Port antarmuka SPI
8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 9. Antarmuka komparator analog
10.Port USART untuk komunikasi serial
11.Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengn kecepatan maksimal 16 Mhz.
ATmega 8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam pengoperasiannya ATmega 8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. ADC ATmega 8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau. Selain itu ATmega 8535 juga memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya.
Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki ATmega 8535 . USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART memungkinkan transmisi data baik secara sinkron maupun asinkron , sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada ATmega 8535 secara umum pengaturan mode sinkron dan asinkron adalah sama. Perbedaannya hanya terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode sinkron hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Sedangkan pada mode asinkron masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri. Dengan demikian secara hardware untuk mode sinkron menggunakan 3 buah pin yaitu TXD, RXD, dan XCK. Sedangkan pada mode asinkron hanya membutuhkan 2 buah pin yaitu TXD dan RXD.
2.6.1. Konstruksi ATmega 8535
Atmega 8535 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah.
a. Memori Program
ATmega 8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h-0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data 16 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori Data
ATmega 8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi tiga bagian, yaitu register serba guna, register input output dan SRAM. ATmega 8535 memiliki 32 byte register serba guna, 64 byte register input output yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM atau dapat juga diakases sebagai input output, dan 512 byte digunakan untuk memori data SRAM.
c. Memori EEPROM
ATmega 8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register input output yaitu register EEPROM Addres, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
2.6.2. Konfigurasi Pin ATmega 8535
ATMega memiliki 40 pin dengan 32 pin diantaranya digunakan sebagai port paralel. Satu port paralel terdiri dari 8 pin, sehingga jumlah port pada mikrokontroler adalah 4 port, yaitu port A, port B, port C dan port D. Sebagai contoh adalah port A memiliki pin antara port A.0 sampai dengan port A.7, demikian selanjutnya untuk port B, port C, port D. Diagram pin mikrokontroler dapat dilihat pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11. Konfigurasi pin ATmega 8535
Berikut adalah penjelasan mengenai pin yang terdapat pada mikrokontroler ATmega 8535: 1. Vcc, Tegangan suplai (5 volt)
2. GND, Ground
3. RESET, Input reset level rendah, pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa minimum akan menghasilkan reset walaupun clock sedang berjalan. RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset
4. XTAL 1, Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian operasi clock internal
5. XTAL 2 ,Output dari penguat osilator inverting
6. Avcc, Pin tegangan suplai untuk port A dan ADC. Pin ini harus dihubungkan ke Vcc walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini harus dihubungkan ke Vcc melalui low pass filter
7. Aref, pin referensi tegangan analog untuk ADC
8. AGND, pin untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah
9. 4 buah port yaitu, Port A mulai dari pin 33 sampai dengan pin 40. Port B mulai dari pin 1 sampai dengan pin 8. Port C mulai dari pin 22 sampai dengan pin 29. Port D mulai dari pin 14 sampai dengan pin 20. Merupakan 8 bit directionalport I/O. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer setiap port dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register masing-masing port harus di-setting terlebih dahulu sebelum masing-masing port digunakan. Bit-bit DDR diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin pada setiap port juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti berikut:
a. Port A
PA.7 : ADC7 (ADC Input Channel 7) PA.6 : ADC6 (ADC Input Channel 6) PA.5 : ADC7 (ADC Input Channel 5) PA.5 : ADC4 (ADC Input Channel 4) PA.3 : ADC3 (ADC Input Channel 3) PA.2 : ADC2 (ADC Input Channel 2) PA.1 : ADC1 (ADC Input Channel 1) PA.0 : ADC0 (ADC Input Channel 0)
b. Port B
PB.7 : SCK (SPI Bus Serial Clock)
PB.6 : VISO (SPI Bus Master Input/Slave Output) PB.5 : VOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input) PB.4 : SS (SPI Slave Select Input)
PB.3 : AIN1 (Analog Comparator Negative Input)OCC (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)
PB.2 : AIN0 (Analog Comparator Positive Input)INT2 (External Interrupt2 Input) PB.1 : T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)
PB.0 : T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)XCK (JSART External Clock Input/Output)
c. Port C
PC.7 : TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2) PC.6 : TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)
PC.1 : SDA (Two-Wire Serial Bus Data Input/Output Line) PC.0 : SCL (Two-Wire Serial Bus Clock Line)
d. Port D
PD.0 : RDX (UART input line) PD.1 : TDX (UART output line)
PD.2 : INT0 (external interrupt 0 input) PD.3 : INT1 (external interrupt 1 input)
PD.4 : OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output) PD.5 : OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output) PD.6 : ICP (Timer/Counter1 input capture pin)
PD.7 : OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)
2.6.3. Analog to Digital Converter ( ADC )
Analog to Digital Converter atau yang biasa disebut ADC adalah pengubah data masukan analog menjadi data digital [14]. Pada umunya ADC digunakan sebagai perantara yang menghubungkan antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistem komputer untuk proses komputasi. Sistem komputer membutuhkan ADC untuk dapat mengolah data sensor analog. Oleh sebab itu data dari sensor analog seperti sensor suhu, cahaya, tekanan atau berat, aliran dan sebagainya harus diubah terlebih dahulu menjadi data digital dan kemudian diukur dengan menggunakan sistem digital atau komputer.
ADC memiliki dua prinsip karakteristik, yaitu kecepatan sampling dan resolusi. Kecepatan sampling suatu ADC menyatakan seberapa sering sinyal analog dikonversikan ke dalam bentuk sinyal digital pada selang waktu tertentu. Kecepatan sampling biasanya dinyatakan dalam sample per second (SPS). Semakin besar kecepatan sampling dari sebuah ADC maka semakin banyak data yang dikonversi dalam selang waktu tertentu.
Resolusi ADC menentukan ketelitian nilai hasil konversi ADC. Sebagai contoh ADC 8 bit akan memiliki output 8 bit data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 255 nilai diskrit. ADC 10 bit memiliki 10 bit output data digital, ini berarti sinyal input dapat dinyatakan dalam 1024 nilai diskrit. ADC 10 bit akan memberikan ketelitian nilai hasil konversi yang jauh lebih baik daripada ADC 8 bit. Prinsip kerja ADC adalah mengkonversi sinyal analog ke dalam bentuk besaran yang merupakan rasio perbandingan sinyal input dan tegangan referensi seperti pada Persamaan 2.2.
Data ADC = (Vin/Vref) x Maksimal Data (2.2) Keterangan:
Data ADC : Besarnya nilai ADC Vin : Tegangan masukan (Volt) Vref : Tegangan referensi (Volt) Maksimal Data : Nilai ADC maksimal
Sebagai contoh, bila tegangan referensi (Vref) sebesar 5 volt, tegangan input sebesar 4 volt, maka rasio input terhadap referensi adalah 80%. Jika menggunakan ADC 8 bit dengan skala maksimum 255, akan didapatkan sinyal digital sebesar 80% x 255 = 204 (bentuk desimal) atau 11001100 (bentuk biner).
