i
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP
DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM
CORE PROSESOR
SKRIPSI
Diajukan Untuk memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: ARIS ACHDIAT
09530094
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2015
ii
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER 332-BIT ARM CORE
PROSESOR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh:
Aris Achdiat
(09530094)
Diperiksa dan disetujui oleh:
Pembimbing I
Ir. Nur Alif Mardiyah,MT. NIDN. 10892030257
Pembimbing II
iii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Teknik
Elektro Universitas Muhammadiyah Malang
Disusun Oleh: Aris Achdiat NIM. 09530094 Tanggal Ujian : 24Januari 2015 Periode Wisuda : 28 Februari 2015
Disetujui oleh :
1. Ir. Nur Alif Mardiyah,MT
NIDN. 10892030257 Pembimbing I.
2. Macmud Effendy,ST.,M.ENG
NIDN. 10802030363 Pembimbing II
3. Ir. Nurhadi,MT
NIDN. 10890090183 Penguji I
4. Dr.Ir.Ermanu Azizul H.,MT
NIDN. 10891090233 Penguji II
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Eektro
iv
LEMBAR PERNYATAAN
Yang bertanda tangan dibawah ini :
NAMA : ARIS ACHDIAT
Tempat/Tgl Lahir : Samarinda / 15 November 1991 NIM : 09530094
FAK./JUR. : TEKNIK/ELEKTRO
Dengan ini saya menyatakan bahwa Skripsi kami dengan judul “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR” beserta seluruh isinya adalah karya saya sendiri dan bukan merupakan karya tulis orang lain, baik sebagian maupun seluruhnya, kecuali dalam bentuk kutipan yang telah disebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini saya buat dengan sebenar-benarnya. Apabila kemudian ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap keaslian karya saya ini maka saya siap menanggung segala bentuk resiko/sanksi yang berlaku.
Malang, 16 Januari 2015 Yang Membuat Pernyataan
Aris Achdiat Mengetahui, Pembimbing I
Ir. Nur Alif Mardiyah,MT NIDN. 10892030257
Pembimbing II
v
ABSTRAK
Osiloskop merupakan salah satu alat pengukuran dibidang elektronika yang dapat digunakan untuk menganalisis sifat-sifat sebuah sistem yang sedang diukur. Agar didapatkan osiloskop yang bersifat portable dan mudah dibawa kemanapun, maka digunakan mikrokontroler ARM dengan coreprocessor 32-bit sebagai pengolah data yang akan ditampilkan pada LCD TFT 5”Pada bagian operasional amplifier baikpada non-inverting maupun penguat diferensial dari alat ini pun bekerja dengan rata-rata error sebesar 3,92%pada penguat non-inverting dan 3,4% pada penguat diferensial.Bahwa osiloskop dapat menampilkan sinyal sinusoidal dengan rata-rata error sebesar 3,94%.
vi ABSTRACT
Oscilloscope is one means ofmeasuringthe field of electronicsthatcanbe used to analyzethe properties of a system thatis beingmeasured. In order to havean oscilloscopethatis portable and easy to carry anywhere, then use ARM microcontroller with 32-bit processor core sas a data processor to be displayed on the TFT LCD5"In theattenuator means of a digital oscilloscope has been able towork with anaverage error of 3.14 % .In the operational amplifier sectione i ther on the non – inverting and differential amplifier of thi stool a lso works withanaverageerror of 3.92 % on theamplifiernon - invertingamplifierand 3.4 % in diferensial. Oscilloscopecandisplay a sinusoidalsignalwithanaverageerror of 3.94 %.
vii
LEMBAR PERSEMBAHAN
Puji syukur kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua orang tua, Ayah, Bapak Muhamad dan Bunda, Ibu Listiowati yang selalu memberikan doa dan dukungan untuk semuanya baik itu materil maupun moril.
2. Bapak Ir. Nur Kasan, MT dan Bapak Ir. Nurhadi, MT selaku pembimbing skripsi.
3. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT dan Bapak Machmud Effendi, ST, M.Eng selaku dosen penguji skripsi.
4. Bapak Ir. Sudarman, MT sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
5. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.
6. Terimakasih buat ALLAH SWT dan kedua orang tua saya,M.Noer Dwi Suhendra,Lukita Ely Komalasari yang slama ini tlah memberikan semangat ,dan juga doa serta materi. Tidak luput juga dorongan doa anak saya Muhammad Pratama Achdiat dan istri saya MelinaSriyanti.
viii
Malang, 28 January 2015 Penulis
Aris Achdiat
8.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT , Atas limpahan rahmat dan hidayah-NYA sehingga penulis mampu menyelesaikan Skripsi ini. Shalawat serta salam tidak lupa penulis panjatkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membimbing kita. Skripsi ini merupakan salal satu syarat untuk menyelesaikan studi S1 Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Skripsi yang disusun oleh penulis berjudul “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT OSILOSKOP DIGITAL BERBASIS MIKROKKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROSESOR)”.
ix DAFTAR ISI
2015 ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR ISI ... Error! Bookmark not defined. DAFTAR GAMBAR ... xi DAFTAR TABEL ... xiii BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined. 1.1 Latar Belakang ... Error! Bookmark not defined. 1.2 Rumusan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.3 Batasan Masalah ... Error! Bookmark not defined. 1.4 Tujuan ... Error! Bookmark not defined. 1.5 Metodologi Penulisan ... Error! Bookmark not defined. 1.6 Sistematika Penulisan ... Error! Bookmark not defined. BAB II TEORI PENUNJANG ... Error! Bookmark not defined. 2.1 Osiloskop ... Error! Bookmark not defined. 2.1.1 Prinsip Kerja Osiloskop ... Error! Bookmark not defined. 2.1.2 Bagian-Bagian Osiloskop Beserta Fungsinya ... Error! Bookmark
not defined.
2.1.3 Rumus dan Cara Menghitung Grafik pada Osiloskop ... Error! Bookmark not defined.
2.1.4 Jenis Osiloskop ... Error! Bookmark not defined. 2.2 Atenuasi ... Error! Bookmark not defined. 2.3 Op-Amp (Operational Amplifier) ... Error! Bookmark not defined. 2.4 LCD 5” TFT (Thin Film Transistor Liqiud Crystal Display) ... Error!
Bookmark not defined.
2.5 Arduino Due... Error! Bookmark not defined. 2.6 Pengertian dan Pengenalan Bahasa C ... Error! Bookmark not defined. 2.6.1 Kerangka dasar bahasa C... Error! Bookmark not defined. 2.6.2 Kelebihan dan Kekurangan Bahasa Pemrograman C ... Error!
Bookmark not defined.
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT . Error! Bookmark not defined.
x
3.1.2 Rangkaian Pesimetris Tegangan... Error! Bookmark not defined. 3.1.3 Rangkaian Penguat Sinyal ... Error! Bookmark not defined. 3.1.4 Modul Sistem Minimum Atmel AT91SAM. Error! Bookmark not
defined.
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Osiloskop ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.2 Bagian-bagian osiloskop ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.3 Diagram Blok Osiloskop Analog ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.4 Pelemahan sinyal ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2.5 Modul Arduino Due tampak depan .... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.1 Diagram blok Oscilloscope Digital .... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.2 Rangkaian attenuator sinyal masukanError! Bookmark not defined. Gambar 3.3 Rangkaian pesimetris tegangan ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.4 Rangkaian penguat non-inverting dan diferensial ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.5 Board Arduino DUE ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.6 Modul ITDB02-5.0 tampak depan ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3.7 Modul ITDB02-5.0 tampak belakang Error! Bookmark not defined. Gambar 3.8 Konfigurasi pin modul ITDB02-5.0 dengan Arduino DUE ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3.9 Flowchart Osciloscope digital ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4.1 Blok diagram pengujian rangkain pembalik .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.2 Blok diagram pengujian rangakaian attenuator Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.3 Blok diagram pengujian rangkaian penguat non-pembalik ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4.4 Blok diagram pengujian rangkaian diferensial . Error! Bookmark not defined.
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi bagian osiloskop ... Error! Bookmark not defined. Tabel 3.1 Konfigurasi pin ITDB02-5.0 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.1 Data pengujian rangkaian pembalik tegangan ... Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.2 Data pengujian rangkaian attenuator dengan faktor pelemahan 2:1 ... Error! Bookmark not defined. Tabel 4.3 Data pengujian rangkaian op-amp non-inverting. Error! Bookmark not defined.
Tabel 4.4 Data pengujian rangkaian op-amp diferensial ... Error! Bookmark not defined.
Daftar Pustaka
Arpad Barna, Dan I. Porat, Operational Amplifiers, second edition, 1989, John Wiley &
Sons.
Joseph J. Carr, Sensors and Circuits, 1993, Prentice-Hall, Inc., New Jersey.
Hall,D.V.1993.Microprocessor and Interfacing:Programming and hardware,2/E.Lake
Forest:Glancoe Division Of Macmilan/McGraw-Hill School Publishing Company
Schuler, Charles A.,Electric Circuit Analysis,International ed. New York: Glencoe, 1993.
Mismail,B.1998.Dasar-Dasar Rangkain Logika Digital Bandung : Penerbit ITB
Muchlas.2005.Rangkain Digital .Yogyakarta:Gava Media
National Operational Amplifier Data Book,1995, National Semi Conductor
Purdum, Jack, Begening C for Arduino, 2ed, Italy: Lacos, 2012.
Pujiono, Rangkaian Elektronika Analog, edisi pertama. Yogyakarta: Garaha Ilmu, 2012.
Paul M. Chirlian, Analysis and Design of Integrated electronic Circuits, Second edition,
1987, John Wiley & Sons.
Purdum , Jack, Begening C for Arduino, 2ed, Italy: Lacos, 2012.
Richard Aston,Principles Of Biomedical Instrumentation and Measurement,Merrill
Publishing Company,1991,singapore
Robert F.Coughlin,Frederick F.Driscoll,Operational Amplifier and linear Integrated
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
Kemajuan teknologi dibidang elektronika dewasa ini berkembang sangat cepat dan berpengaruh dalam pembuatan alat-alat canggih sehingga semua hal yang semula manual/analog diubah menjadi digital seperti halnya pada osiloskop
yang dahulu anolag sekarang akan di rancang menjadi digital. Oscilloscope
(osiloskop), merupakan perangkat elektronika yang memegang peranan yang sangat penting dalam bidang perkembangan teknologi karena untuk dapat menciptakan suatu perangkat elektronika dibutuhkan alat ukur yang dapat di gunakan untuk menganalisis sifat-sifat setiap komponen dalam pembentukan perangkatnya sehingga perangkat elektronika yang dibuat akan sesuai dengan tujuan pembuatannya.Agar didapatkan osiloskop yang bersifat portable,maka peranti antarmuka antara perangkat dengan sistem LCD 5” TFT memegang peranan yang penting. Dalam perancangannya perangkat portable digital osiloskop ini harus mampu membaca sinyal masukan pada rentang frekuensi audio dengan besar amplitudo maksimun berkisar di +/- 300 volt.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasar urain diatas masalah yang timbul dari tugas akhir ini adalah
a. Bagaimana cara merancang dan membuat alat osiloskop digital berbasis
mikrokontroler 32-bit arm core prosessor?
b. Bagaimana cara memasukan data ke mikrokontroler 32-bit arm core prosessor
dan menampilkan hasil dari angka dan sinyal ke layar LCD?
c. Bagaimana cara menguji alat dengan dibandingkan,dengan osiloskop
1.3 Batasan Masalah
Agar tujuan dari tugas akhir ini tidak menyimpang dari tujuan semula, dibutuhkan suatu batasan-batasan yang jelas guna mengarahkan pembahasan. Batasan-batasan masalah tersebut adalah sebagai berikut:
a. Fokus pembahasan pada tugas akhir adalah perancangan osiloskop digital
berbasis mikrokontroler 32-bit arm core prosessor pada layar LCD.
b. Nilai maksimum tegangan puncak (Vp-p) sinyal yang di ukur berkisar antara
+/- 300 volt.
c. Pada simulasi hasil akhir penelitian akan digunakan pada layar LCD 5” TFT
dan display pada akhir berupa sinyal dan angka.
d. Mikrokontroler yang digunakan adalah AT91SAM3X8E (ATMEL).
e. Nilai maksimun sample rate nya 20 MsPs (millions of sample per second).
f. Batasan eror pada tampilan grafik layar LCD 5%, dan masalah yang
ditampilkan di layar LCD,Vpp,frekuensi, +pulse,-pulse,max voltage,min voltage,dan period.
g. Menampilkan grafik sinyal.
1.4 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:
a. Membuat alat yang dapat berguna sebagai alat ukur dan alat bantu untuk
menganalisis bentuk gelombang dari suatu perangkat elektronika ke layar LCD.
b. Membuat dan merancang alat osiloskop digital berbasis Mikrontroler 32-bit
arm.
c. Membuat sistem yang dapet menampilkan grafik sinyal pada osiloskop.
1.5 MetodologiPenulisan
Metode pelaksanaan yang digunakan dalam menyusun tugas akhir dengan judul “PERANCANGAN DAN PEMBUATAN OSCILLOSCOPE DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER 32-BIT ARM CORE PROCESSOR” sebagai berikut:
a. Kajian Literatur
b. Perencanaan Sistem dan Pembuatan Alat
1. Perancangan dan pembuatan atenuasi dan amplifier.
2. Minimun sistem mikrokontroler 32-bit arm.
3. Masukan LCD TFT akan menampilkan grafik dan angka pada layar LCD
TFT.
4. Pembahasan pada pemograman.
c. Pengujian
1. Menguji keluaran osiloskop atenuasi dan amplifier apakah cukup
mendekteksi frekuensi atau sinyal.
2. Menguji sistem minimum Debug,yaitu menjalankan program sebaris
demi sebaris untuk menemukan kesalahan pada program tersebut.
3. Menguji osiloskop apakah data keluaran grafik dan angka bisa di
tampilkan pada layar LCD TFT .
4. Menguji alat pada ossiloskop standart,dengan membandingkan alat di
laboratorium di umm dengan inputan yang sama.
d. Pengambilan Analisa
Yaitu berisikan analisa dari alat & Program yang telah dibuat.
e. Pengambilan Kesimpulan
Yaituberisikankesimpulandan saran atasanalisa yang dibuat.
f. Penulisan Laporan
Dalampenulisanlaporaninimengacupadapedomanpenulisanilmiahdalamhalini penulisanTugasAkhir yang bakunyatelahdiaturolehpihakjurusan.
g. Konsultasi
Yaitumelakukankonsultasisecarabertahapkepadadosenpembimbing.
1.6 SistematikaPenulisan
Sistematika penulisan dalam tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, yaitu:
1. BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan tugas akhir ini.
Membahastentangteoridasar remote, mikrokontroller, hardware danteoridasaralat-alatpendukunglainnya.
3. BAB III : PERENCANAAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
4. BAB IV : IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM
Beris itentang ujicoba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat.
5. BAB V : PENUTUP
