Piranti sensor efek hall (Efek Hall) menghasilkan tegangan keluaran yang ditimbulkan karena medan magnet. Sensor efek hall pertama kali ditemukan pada tahun 1879 oleh Edward H.Hall. Prinsip kerja sensor Hall Effect adalah sebagai berikut. Bila sebuah magnet diletakkan tegak lurus terhadap sepasang keping konduktor, maka tegangan akan muncul pada sisi yang berlawanan dengan konduktor. Tegangan yang muncul ini disebut dengan tegangan Hall. Besar tegangan Hall sebanding dengan arus dan kuat medan magnet. Dengan demikian Efek Hall dapat digunakan untuk mengukur kuat medan magnet.
Vout
Bahan semikonduktor
Magnetik fluk elektron
Gambar 2.8 Tranduser Efek Hall menggunakan sebuah keping semikonduktor
Bila arus mengalir mengalir melalui bahan semikonduktor, tegangan emf ialah dihasilkan di antara sisi yang lain pada keping semikonduktor tersebut. Kemudian jika terdapat hubungan magnet melalui keping semikonduktor, akan dihasikan tegangan
yang sebanding dengan besar arus dan kuat medan magnet. Bila arah medan magnet melewati bahan semikonduktor pada sisi kanan semikonduktor menyebabkan elektron bergerak menyebar kepusat keping. Perubahan gerak elektron menimbulkan tegangan Hall, umumbya sebesarr 10 milivolt. Penerapan sensor efek hall di industri biasanya digunakan untuk mengukur kecepatan putaran obyek yang bergerak. Setiap kali medan magnet melewati sensor, dihasilkan pulsa keluaran keping semikonduktor yang dihubungkan ke sebuah counter yang menghitung berapa kecepatan putaran motor tersebut.
2.4 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah singel chip yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan dirancang khusus untuk aplikasi kontrol serta dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas I/O pada satu chip. Mikrokontroler merupakan satu hasil dari kemampuan komputasi yang sangat cepat dengan bentuk yang sangat kecil dan harga yang yang murah. Mukrokontroler terus berkembang dengan tujuan untuk memenuhi kebutuhan pasar terhadap alat-alat elektronik dengan perangkat cerdas, cepat sebagai pengontrol dan pemroses data.
2.4.1 Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) dari Atmel ini menggunakan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur CISC (Complex Instruction Set Computer).
Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehingga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya. Kecuali instruksi percabangan yang membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini yang memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga akan semakin cepat dan handal. Proses downloading programnya relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistemnya.
Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT90CAN, keluarga AT90PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan alat ini, digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega8535.
2.4.2 Arsitektur ATMega 8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fitur-fitur utama, seperti berikut.
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kbytes dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11.Antarmuka komparator analog.
12.Port USART untuk komunikasi serial.
Mikrokontroler AVR ATMega8535 merupakan mikrokontroler produksi Atmel dengan 8 KByte In-System Programmable-Flash, 512 Byte EEPROM dan 512 Bytes Internal SRAM. AVR ATMega8535 memiliki seluruh fitur yang dimiliki AT90S8535. Selain itu, konfigurasi pin AVR ATMega8535 juga kompatibel dengan AT90S8535. Diagram blok arsitektur ATmega8535 ditunjukkan oleh Gambar 2.3. Terdapat sebuah inti prosesor (processor core) yaitu Central Processing Unit, di mana terjadi proses pengumpanan instruksi (fetching) dan komputasi data. Seluruh register umum sebanyak 32 buah terhubung langsung dengan unit ALU (Arithmatic and Logic Unit).
Tedapat empat buah port masing-masing delapan bit dapat difungsikan sebagai masukan maupun keluaran.
Media penyimpan program berupa Flash Memory, sedangkan penympan data berupa SRAM (Static Ramdom Access Memory) dan EEPROM (Electrical Erasable Programmable Read Only Memory). Untuk komunikasi data tersedia fasilitas SPI (Serial Peripheral Interface), USART (Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter), serta TWI (Two-wire Serial Interface).
Di samping itu terdapat fitur tambahan, antara lain AC (Analog Comparator), 8 kanal 10-bit ADC (Analog to Digital Converter), 3 buah Timer/Counter, WDT (Watchdog Timer), manajemen penghematan daya (Sleep Mode), serta osilator internal 8 MHz. Seluruh fitur terhubung ke bus 8 bit. Unit interupsi menyediakan sumber interupsi hingga 21 macam. Sebuah stack pointer selebar 16 bit dapat digunakan untuk menyimpan data sementara saat interupsi.
Mikrokontroler ATmega8535 dapat dipasang pada frekuensi kerja hingga 16 MHz (maksimal 8MHz untuk versi ATmega8535L). Sumber frekuensi bisa dari luar berupa osilator kristal, atau menggunakan osilator internal.
Keluarga AVR dapat mengeksekusi instruksi dengan cepat karena menggunakan teknik “memegang sambil mengerjakan” (fetch during execution). Dalam satu siklus clock, terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi.
2.4.3 Konfigurasi PIN
Secara umum deskripsi mikrokontroler ATMega 8535 adalah sebagai berikut:
Gambar 2.10 Konfigurasi pin ATMega 8535
VCC (power supply)
GND (ground)
Port A (PA7..PA0)
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/DKonverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit).Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetrisdengan keduanya
sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pinPA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal ditarik rendah, pin – pin akan memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Port B (PB7..PB0)
Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Port C (PC7..PC0)
Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Port D (PD7..PD0)
Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port D yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullup diaktifkan. Pin Port D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
RESET (Reset input)
XTAL1 (Input Oscillator)
XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port A dan A/D Konverter
AREF adalah pin referensi analog untuk A/D konverter.
2.4.4 Stack Pointer
Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin. Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu SPH dan SPL.
Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai 0, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte. Bila tidak, maka SPH tidak didefinisikan dan tidak dapat digunakan.
2.4.5 Timer ATMega 8535
AVR ATmega8535 memiliki tiga buah timer, yaitu Timer/Counter0 (8 bit), Timer/Counter1 (16 bit), dan Timer/Counter2 (8 bit).
Timer/Counter 0
Timer/Counter0 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Fitur-fitur dari Timer/Counter0 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut:
a. Counter 1 kanal.
b. Timer di-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (compare match). c. Sebagai pembangkit gelombang PWM.
d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 10 bit.
Timer/Counter 1
Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 16 bit yang memungkinkan programpewaktuan lebih akurat. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 ini adalah sebagai berikut.
a. Desain 16 bit, sehingga memungkinkan untuk menghasilkan PWM 16 bit. b. Dua buah unit pembanding.
c. Dua buah register pembanding. d. Satu buah input capture unit.
e. Timer di-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (match compare). f. Dapat menghasilkan gelombang PWM.
g. Periode PWM yang dapat diubah-ubah. h. Sebagai pembangkit frekuensi.
i. Empat buah sumber interupsi (TOV1, OCF1A, OCF1B dan ICF1).
Timer/Counter 2
Timer/Counter2 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi. Fitur-fitur untuk Timer/Counter2 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut.
a. Sebagai counter 1 kanal.
b. Timer di-nol-kan saat proses pembandingan tercapai (match compare). c. Dapat mengahasilkan gelombang PWM.
d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 10 bit.
f. Sumber interupsi dari compare match (OCF0) dan overflow (TOV0).
2.4.6 Sistem Clock
Mikrokontroler, mempunyai sistem pewaktuan CPU, 12 siklus clock. Artinya setiap 12 siklus yang dihasilkan oleh ceramic resonator maka akan menghasilkan satu siklus mesin. Nilai ini yang akan menjadi acuan waktu operasi CPU. Untuk mendesain sistem mikrokontroler kita memerlukan sistem clock, sistem ini bisa di bangun dari
clock eksternal maupun clock internal. Untuk clock internal, kita tinggal memasang komponen seperti di bawah ini:
Gambar 2.11 Sistem Clock 2.4.7 Organisasi memori AVR ATMega8535
AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori untuk penyimpanan data. Semuatiga ruang memori adalah reguler dan linier.
