BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Pengenalan Mikrokontroler
Pada saat ini penggunaan Mikrokontroler dapat kita temui di berbagai peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telepon digital, microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dll. Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk pengendalian, otomasi industri, telekomunikasi, dan lain-lain. Keuntungan menggunakan Mikrokontroler yaitu harganya murah, dapat di program berulang kali, dan dapat kita program sesuai dengan keinginan kita. Saat ini banyak Mikrokontroler yang ada dipasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS 51), Motorola 68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
Salah satu Mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu Mikrokontroler AVR, AVR adalah Mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada tahun 1996. AVR mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and Vegard’s Riscproessor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegia Institute of Technology (NTH), yaitu alf-Egil Bogen danVegard Wollan.
AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan Mikrokontroler lain, keunggulan Mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan Mikrokontroler MCS51 yang
memiliki arsitektur CISC (Complex Intruction Set Compute) dimana Mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1 intruksi. Selain itu, Mikrokontroler AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, Komunikasi Serial, Komparator, I2C, dll), sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini, programmer dan desainer dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan berbagai keperluan lain. Secara umum Mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu Tiny AVR, AVR, dan MegaAVR
Tabel 2.1 Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori Mikrokontroler AVR Memori (byte)
Jenis Paket IC Flash EEPROM SRAM
Tiny AVR 8 - 32 poin 1 – 2k 64 - 128 0 – 128 AVR(classic) 20 – 44 poin 1 – 8k 128 -512 0 – 1k
MegaAVR 32 – 64 poin 8 – 128k 512 – 4k 512 -4k
Pemrograman Mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, Java, dll) tergantung compiler yang digunakan. Bahasa Assembler Mikrokontroler AVR memiliki kesamaan intruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis Mikrokontroler AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman keseluruhan Mikrokontroler jenis AVR, namun bahasa assembler relative lebih sulit dipelajari dari pada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan Bahasa C memiliki keunggulan disbanding bahasa assembler yaitu independent terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani project
yang besar. Bahasa C memiliki keuntungan-keuntungan yang dipunyai oleh bahasa mesin (assembly), hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa mesin, dapat dilakukan oleh bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah.
(Sumber : Wardana lingga : 2006)
2.2.1 Fitur-fitur Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dirancang khusus untuk aplikasi kontrol, dan dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas I/O pada satu chip. ATMega8535 adalah salah satu anggota dari keluarga ATMega. ATMega8535 dirancang oleh Atmel sesuai dengan instruksi standar dan susunan pin 80C5. Fitur-fitur yang dimiliki ATMega8535 sebagai berikut:
a. Sistem Mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
b. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. Memiliki ADC (Analog Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit sebanyak 8 saluran.
d. Memiliki PWM (Pulse Wide Modulation) internal seba’nyak 4 saluran.
e. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
f. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.
(Sumber : Wardana lingga : 2006)
2.2.2 Ar sitektur Mikrokontroler ATmega8535
Dari gambar 2.1 blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D b. CPU yang memiliki 32 buah register
c. SRAM sebesar 512 byte
d. Flash memory sebesar 8kb yang memiliki kemampuan Read While Write
e. EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram selama beroperasi f. Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding g. Two wire serial Interface
h. Port antarmuka SPI
i. Unit interupsi internal dan eksternal j. Port USART untuk komunikasi serial k. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
l. Watchdog Timer dengan osilator internal m. Antarmuka komparator analog.
2.2.3 Konfigurasi pin ATMega8535
IC Mikrokontroler dikemas (packging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk IC seri Mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut.
Gambar 2.2 konfigurasi pin ATmega8535 Berikut ini adalah penjelasan fungsi tiap kaki :
a. Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, ataudiisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter.
b. Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB di isi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau di isi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus.
c. Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternative sebagai oscillator untuk timer/counter.
d. Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus seperti yang dapat dilihat dalam table berikut.
e. VCC dan RESET
Merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya, sedangkan 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.
g. XTAL1 dan XTAL2
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit, sedangkan XTAL2 adalah output dari inverting oscillatoramplifier.
i. AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung keVcc melalui lowpass filter.
j. AREF dan GND
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc diberikan kekaki ini sedangkan GND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
(Sumber : Heryanto dan Adi : 2008)
2.2.4 Organisasi Memori
ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data.
a. Memori Data
Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 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 Mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan
register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral Mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi–fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori data ditunjukkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 peta memori data AVR ATmega8535
b. Memori Pr ogram
ATmega8535 berisi 8K bytes On-Chip di dalam sistem Memori flash Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x16.Untuk keamanan perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian, bagian boot program dan bagian aplikasi program dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000write/erase Cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bit lebar, alamat ini 4K lokasi program memori.
Gambar 2.4 peta memori program AVR ATmega8535
2.2.5 Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU Mikrokontroler.
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
Bit7 -->I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable semua jenis interups. (Sumber : Heryanto dan Adi, 2008)
2.2.6 Adaptor (power supply)
Adaptor adalah suatu alat yang dapat menurunkan tegangan dan merubah arus listrik AC ke DC.Di dalam rangkaian adaptor terdapat trafo yang berfungsi menaikkan dan menurunkan tegangan.Trafo ada dua jenis yaitu :
1) Trafo step up (menaikkan tegangan) 2) Trafo step down (menurunkan tegangan)
Adaptor sebagai sumber tegangan DC, adaptor pada rangkaian ini mempunyai tegangan max 12V yang digunakan untuk mensupply tegangan rangkaian mikrokontroller, sensor, dan relay. Adapun komponen – komponen pelengkap yang terdapat dalam rangkaian elektronika tersebut adalah sebagai berikut.
a. Transistor
Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya.
b. Kapasitor
Kapasitor atau yang sering disebut kondensator adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.
c. Resistor
Resistor adalah komponen elektronik dua saluran yang didesain untuk menahan arus listrik dengan memproduksi penurunan tegangan diantara kedua salurannya sesuai dengan arus yang mengalirinya.
d. IC Regulator 7805
Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx) adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linear monolitik harga tetap. e. Dioda
Dioda secara umum berfungsi untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah
sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). (Sumber : http://elektronikabisa-58.blogspot.com/2009/10/adaptor.html )