Bab IV Perancangan Sistem
4.1 Perancangan Hardware
4.1.1 Perancangan Minimum Sistem ATMega8535
Mikrokontroler yang digunakan pada Kit ini adalah ATMega 8535L.
Mikrokontroler ini mendapat supply tegangan ( Vcc ) sebesar 5Vdc yang
dihubungkan pada pin 10 ( VCC ). Selain itu, mikrokontroler ini juga memiliki
empat port yang dapat berfungsi sebagai input dan juga output, yaitu port A-D.dan
masing-masing port memiliki 8 buah bit untuk input-outputnya. Clock untuk
mikrokontroler ini diperoleh dari luar ( clock external ) yang terhubung pada pin
12 ( XTAL2 ) dan 13 ( XTAL1 ). Pada mikrokontroler ini terdapat fitur ADC
yang merupakan bawaan ( ADC internal ) yang dapat dihubungkan dengan pin 30
Gambar 4.1 Schematic minimum sistem ATMega 8535
Mikrokontroler ini juga dapat dikomunikasikan secara serial dengan
menambah rangkaian serial tambahan MAX232 yang dihubungkan pada pin 14 (
RXD ) dan 15 ( TXD ). Mikrokontroler ini juga dilengkapi fitur yang
memungkinkan pemakai untuk melakukan reset yang terdapat pada pin 9 ( RST ).
4.1.2 Perancangan Seven Segment Tiga Digit dan Driver
Dalam perancangan seven segment pada Kit ini, penulis menggunakan
komponen sebagai berikut :
- IC Driver seven segment 74LS47
IC driver ini adalah driver dari seven segment tipe Common Anode. Dimana
IC 74LS47 merupakan IC decoder yang berfungsi mengubah kode biner menjadi
35
- Transistor BC557 merupakan transistor jenis PNP yang berfungsi sebagai
switching seven segment untuk tampilan satuan, puluhan, dan ratusan
- Seven segment yang berfungsi sebagai display
Gambar 4.2 Schematic Seven Segment
Input data dari mikrokontroler berupa data 8 bit. Dimana empat bit awal (
MSB )merupakan data untuk switching seven segment ( S1-S3 ) dan data Dot
point pada seven segment ( DT ), dan empat bit akhir ( LSB ) merupakan data
yang akan masuk menuju IC driver 74LS47 yang kemudian akan di cacah agar
dapat ditampilkan oleh seven segment.
4.1.3 Perancangan 8-Bit Output LED
LED yang terdapat pada Kit yang dirancang oleh penulis berfungsi sebagai
display bit keluaran dari mikrokontroler. Display bit sebanyak 8 bit dan LED aktif
keluaran bit mikrokontroler menjadi low dari aktif ( 1 menjadi 0 ) untuk membuat
LED menyala.
Gambar 4.3 Schematic LED
4.1.4 Perancangan 8-Bit Input Switch
Switch yang penulis gunakan dalam rancangan kit ini adalah toggle switch
dengan posisi, yaitu posisi high dan low. Pada saat low posisi switch terhubung
dengan ground, sedangkan pada saat high posisi switch terhubung dengan VCC.
Dalam kit ini terdapat 8 buah switch yang dapat mengirimkan data 8 bit ke
mikrokontroller. Pada saat switch dalam posisi high artinya switch mengirimkan
data berlogika 1 ke mikrokontroller, sedangkan pada saat low switch mengirimkan
37
Gambar 4.4 Schematic Switch
4.1.5 Perancangan LCD 16x2
Pada Kit yang dibuat oleh penulis, jenis LCD yang dipergunakan adalah tipe
16x2 ( 16 buah kolom yang tersusun berderet dalam 2 baris ). Dalam rangakian
ini, pengiriman data dari mikrokotroler ke LCD ada 2 jenis, yaitu pengiriman data
4 bit dan 8 bit.
Pengiriman data 4 bit artinya data input LCD dan sinyal eksekusi melalui 1
port (bersamaan), sedangakan pengiriman data 8 bit, data input dan sinyal
Gambar 4.5 Schematic LCD
Pada rangkaian LCD yang dibuat oleh penulis, 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.
Pada saat mikrokontroler mengirimkan data 4 bit ke LCD, maka data tersebut
akan di masuk ke LCD melalui pin D4-D7, sedangkan pin R/W akan berfungsi
sebagai baca ( read ) data atau tulis ( write ) data dan pin E akan berfungsi sebagai
39
4.1.6 Perancangan ADC 8 Bit
Gambar 4.6 Schematic ADC
Perancangan ADC 8 bit pada Kit yang dibuat oleh penulis adalah untuk
memudahkan dalam pengolahan data anolog pada mikrokotroler. Jenis ADC yang
dipakai oleh penulis yaitu ADC 0804.
Rangkaian ADC di atas hanya memungkinkan jenis data yang dapat masuk ke
dalam ADC 0804 adalah analog dengan tegangan tunggal. Data yang masuk akan
langsung dikonversi oleh ADC menjadi bentuk data digital. Saat proses konversi
terjadi, W/R dan INTR akan high serta akan low jika konversi telah selesai.
Agar data dapat keluar, maka CS dan RD harus low jika tidak maka kodisi pin
4.1.7 Perancangan Keypad 4x4
Gambar 4.7 Schematic Keypad
Keypad merupakan salah satu piranti yang berfungsi sebagai media input
dalam perancangan Kit ini. Data yang diperoleh dari keypad langssung dikirim
menuju mikrokontroler melalui port yang tersedia. Data yang diperoleh dari
penekanan keypad adalah data 8 bit, dimana data 0-3 merupakan data baris
sedangkang data 4-7 merupakan data kolom. Data yang diperoleh mikrokontroler
dari keypad adalah dalam bentuk bilangan hexa.
4.1.8 Perancangan Motor Servo 80 Derajat
Gambar 4.8 Schematic Motor Servo
Perancangan motor servo 80 derajat pada Kit yang dibuat oleh penulis
41
yang dapat menggerakkan motor servo dengan sudut putar 80 derajat ( - 400 00 +
400 )
4.1.9 Perancangan Motor Stepper Tipe 6 Kabel
Gambar 4.9 Schematic Motor Stepper
Pada perancangan motor stepper tipe 6 kabel, penulis menggunakan empat
buah transistor dan empat buah dioda, dimana masing-masing transistor di
paralelkan dengan dioda. Fungsi transistor pada rangkaian motor stepper adalah
sebagai switch atau saklar yang mengatur input tegangan ke setiap pole atau kutub
yang dimiliki oleh motor stepper. Sedang fungsi dioda sendiri hanya sebagai
penyearah tegangan ( pengaman ).
Motor stepper pada Kit yang dibuat penulis menerima input power sebesar 12
Vdc. Bit kontrol yang diperoleh dari mikrokontroler berjumlah 8 bit, namun yang
kutub motor stepper ). Bit ini yang akan mengontrol transistor untuk
mengeluarkan output ke masing-masing pole atau kutub motor stepper.
4.1.10 Perancangan Motor DC 12 V
Gambar 4.10 Schematic Motor DC
Dalam perancangan motor DC pada Kit ini, penulis menggunakan jenis motor
DC 12 Vdc. Pada perancangan rangkaian motor DC ini, penulis menggunakan
beberapa komponen pendukung, yaitu transistor, IC 4N25, dan IC 74LS00.
Fungsi dari transistor dan IC 4N25 pada rangkaian ini adalah sebagai switching
pada input bit dari mikrokontroler dan juga input tegangan untuk mengaktifkan
motor DC.
Pada IC 4N25, bit kcontrol dari mikrokontroler yang diterima pada pin 1
berfungsi sebagai switching untuk mengalirkan tegangan +12V yang terdapat
pada pin 6 menuju pin 4 untuk dialirkan menuju transistor. Tegangan yang
43
sehingga tegangan +12 V dapat masuk menuju motor DC dan mengaktifkan
motor DC.
Bit dari mikrokontroler yang masuk menuju IC 74LS00 ( IC logika AND )
akan di-AND-kan, dan hasil proses AND akan diteruskan menuju transistor pada
pin 11. Bila hasil proses AND adalah 1 ( high ) berarti tegangan Vcc masuk
menuju kaki Basis dari transistor dan mengaktifkan gerbang transistor ( saklar
aktif ), sehingga terjadi bedapotensial yang memungkinkan motor DC aktif.
4.1.11 Perancangan Power Supply
Power supply atau catu daya merupakan perangkat elektronik yang sangat penting bagi perangkat – perangkat elektronik yang mememerlukan tegangan DC.
Banyak sekali perangkat – perangkat elektronik kita temukan di pasaran yang
memerlukan tegangan DC, antara lain MP3 player, radio, VCD dan termasuk
komputer (PC). Dalam perancangan power supply sebaiknya power supply
tersebut dapat menghasilkan tegangan DC searah yang murni. Hal – hal yang
perlu diperhatikan dalam perancangan power supply adalah sebagai berikut :
• Transformator (trafo) step down (berfungsi untuk menurunkan tegangan AC yang bersumber dari 220 Vac).
• Dioda penyearah atau dioda bridge (berfungsi untuk menyearahkan AC menjadi tegangan DC).
• Filter kapasitor (berfungsi sebagai filter).
• Regulator (berfungsi sebagai regulator tegangan).
Rangkaian power supply ini digunakan sebagai sumber tegangan dari semua
digunakan trafo 3 A. Oleh trafo tersebut, tegangan 220 Vac diturunkan menjadi
tegangan sekunder 15 Vac.
Untuk menyearahkan tegangan sehingga tegangan AC berubah menjadi
tegangan DC, maka dibutuhkan suatu penyearah. Pada rangkaian power supply
yang dirancang, menggunakan full wave rectifier dengan dua buah dioda sebagai
penyearah. Agar keluaran dari penyearah terhindar dari noise, maka digunakanlah
kapasitor. Semakin besar nilai suatu kapasitor maka hasil keluaran tegangannya
akan semakin bagus. Untuk menstabilkan tegangan digunakan IC regulator, pada
rangkaian ini digunakan IC regulator jenis LM7805, dan LM7812. LM7805
menyatakan keluaran tegangan 5 Vdc, LM7812 menyatakan keluaran tegangan 12
Vdc. Tegangan keluaran 5 Vdc digunakan sebagai input power untuk
mikrokontroler dan motor servo 80 derajat. Sedangkan tegangan keluaran 12 Vdc
digunakan sebagai input power untuk motor stepper dan motor DC.
4.1.12 Perancangan Mekanik Tool Box dan Tata Letak
Tool Box atau koper yang penulis rancang ini memiliki spesifikasi fisik, yaitu
• Panjang : 362 mm
• Lebar : 310 mm
• Tinggi : 150 mm
Hardware yang dirancang dan disusun pada proyek ini ditata pada sebuah
acrylic dengan mikrokontroler terletak di tengah agar mempermudah proses
45
Ada pun layout atau tata letak komponen adalah sebagai berikut :
Gambar 4.11 Layout atau tata letak komponen
• Komponen yang terletak di tengah yaitu mikrokontroler ATMega 8535L. • Komponen yang terletak di sisi kiri mikrokontroler, yaitu seven segment
tiga digit, LCD 16x2, ADC 8 bit, keypad 4x4.
• Komponen yang terletak di sisi kanan mikrokontroler, yaitu Switch 8 bit, Motor Servo 80 derajat, Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor DC 12 V.