Perancangan Sistem Thermometer Digital Berbasis Mikrokontroller AVR ATmega8535 Dengan Output Suara Dan Display Digital

65  38  Download (3)

Teks penuh

(1)

PERANCANGAN SISTEM THERMOMETER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLLER AVR ATmega8535 DENGAN OUTPUT

SUARA DAN DISPLAY DIGITAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

RINI LESTARI NASUTION 072408001

PROGRAM STUDI DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN SISTEM THERMOMETER

DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLLER AVR ATmega8535 DENGAN OUTPUT SUARA DAN DISPLAY DIGITAL

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : RINI LESTARI NASUTION

Nomor Induk Mahasiswa : 072408001

Program studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, Januari 2011

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua, Pembimbing,

(3)

PERNYATAAN

PERANCANGAN SISTEM THERMOMETER DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLLER AVR ATmega8535 DENGAN OUTPUT

SUARA DAN DISPLAY DIGITAL

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, Januari 2011

(4)

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirabbil’alamin, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwat’ala, atas segala karunia-Nya yang diberikan pada penulis sehingga penulis diberikan kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan kajian dalam Tugas Akhir ini sesuai dengan waktu yang telah direncanakan.

Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Bapak Drs. Luhut Sihombing, M.Si, selaku pembimbing pada penyelesaian Tugas Akhir yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian dalam Tugas Akhir ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekertaris Departemen Fisika FMIPA USU Bapak Dr. Marhaposan Situmorang dan ibu Dra. Justinon, M.Si dan Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU, seluruh dosen dan pegawai pada Departemen Fisika Khususnya Program Studi Fisika Instrumentasi Fmipa USU.

(5)

ABSTRAK

(6)

DIGITAL SCHEME SYSTEM THERMOMETER BASE ON MICROCONTROLLER AVR ATMEGA8535 WITH

SPEAKER OUTPUT AND DIGITAL DISPLAY

ABSTRACT

(7)

DAFTAR ISI

1.6 Sistematika Penulisan 5

BAB 2 LANDASAN TEORI 7

2.1 Mikrokontroller jenia AVR 8

2.2 Mikrokontroller AVR ATmega8535 10

2.3 Memori Penyimpanan Suara ISD2560 18

2.4 Sensor LM35 26

2.5 Liquid Crystal Display (LCD) 28

BAB 3 PERANCANGAN ALAT 31

3.1 Perancangan Catu Daya 31

3.2 Perancangan Rangkaian LM35 dengan Mikrokontroller

AVR ATmega8535 32

3.3 Perancangan Rangkaian LCD 34

3.4 Perancangan Rangkaian ISD2560 36

BAB 4 ANALISA RANGKAIAN 37

4.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian 37

4.2 Diagram Alir (flowchart) 38

(8)

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 52

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 53

(9)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Jenis – jenis AVR 9

Tabel 2.2 Fungsi Port A 15

Tabel 2.3 Fungsi Port B 15

Tabel 2.4 Fungsi Port C 16

Tabel 2.5 Fungsi Port D 17

Tabel 2.6 Pin – pin LCD 29

Tabel 3.1 Hasil Pengujian LM35 dengan Termometer Analog 33

(10)

Halaman

Gambar 2.1 Arsitektur ATmega8535 11

Gambar 2.2 Pin – pin ATmega8535 14

Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ISD2560 20

Gambar 2.4 Rangkaian Perekam Suara ISD2560 24

Gambar 2.5 Sensor Suhu LM35 26

Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 29

Gambar 3.1 Rangkaian Catu Daya 31

Gambar 3.2 Rangkaian LM35 dengan Mikrokontroller AVR ATmega8535 32

Gambar 3.3 Rangkaian Display LCD 34

Gambar 3.4 Rangkaian ISD2560 36

Gambar 4.1 Diagram Blok Rangkaian Thermometer Digital

Berbasis Mikrikontroller AVR ATmega8535 dengan

Output Suara dan Display Digital 37

Gambar 4.2 Diagram Alir (flowchart) dari Sistem Thermometer

Digital Berbasis Mikrokontroller AVR ATmega8535

(11)

ABSTRAK

(12)

DIGITAL SCHEME SYSTEM THERMOMETER BASE ON MICROCONTROLLER AVR ATMEGA8535 WITH

SPEAKER OUTPUT AND DIGITAL DISPLAY

ABSTRACT

(13)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari – hari, manusia tidak terlepas dari pengaruh lingkungan sekitar di mana berada. Salah satunya adalah pengaruh suhu yang erat hubungannya dalam penentuan kinerja dan kreativitas seseorang. Kondisi ini menjadi sangat sensitive dengan perubahan iklim secara spontanitas dan pemanasan global berakibat temperature menjadi naik.

Perkembangan teknologi yang demikian pesatnya, terutama dibidang elektronika menyebabkan rangkaian-rangkaian aplikasi elektronika menggantikan peran manusia sebagai ketelitian dan keakuratan dalam suatu pekerjaan. Saat ini semua peralatan yang menunjukkan indikator terhadap suatu besaran fisik diproduksi dan ditujukan untuk manusia normal. Ini berarti semua perangkat tersebut hanya dapat digunakan pada kondisi fisik normal. Bagaimana dengan individu yang memiliki kondisi kondisi tubuh tidak normal, misalnya penderita tunanetra atau tunarungu. Sebagai solusinya thermometer digital dengan fasilitas output suara dan tampilan display digital dapat digunakan penderita tunanetra dan tunarungu.

(14)

Untuk membatasi penulisan tugas akhir, maka perlu dibuat batasan penulisan. Adapun pembatasan masalah dalam penulisan dan penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

a. Penganalisaan serta pembahasan software dan komponen sebatas pada penggunaannya dalam rangkaian.

b. Penggunaan sensor pengukur temperature menggunakan LM35 yang di proses melalui mikrokontroler AVR ATmega8535.

c. Pembahasan terrhadap rancangan alat, sebatas pada fungsinya sebagai pengukur temperature suhu tubuh manusia dengan daerah jangkauan minimal (35°C) sampai maksimal (41°C) dengan ketelitian (±0.3°C) dalam tampilan audio dan display digital.

d. Pembahasan proses perekaman suara mulai dari mikropon, PC hingga ISD2560 sebatas pada cara kerjanya pada rangkaian.

e. Untuk hasil keluarannya menggunakan speaker dan tampilan LCD Character 2 x 16.

f. Bahasa pemrograman yang dipakai adalah bahasa C.

1.3. Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :

(15)

b. Sebagai penerapan ilmu yang dipelajari di bangku pperkuliahan secara nyata dan aplikatif.

c. Merancang dan merealisasikan thermometer digital dengan output suara dan tampilan display digital berbasis Mikrokontroller AVR ATmega8535, yang nantinya dapat digunakan oleh orang penderita tunanetra dan tunarungu.

d. Untuk memberikan suatu inovasi baru untuk industry khususnya dunia kesehatan dari ppemanfaatan elektronika dalam kehidupan sehari – hari.

1.4. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari pembuatan alat ini adalah :

Pengukuran suhu tubuh dengan thermometer digital dengan output suara dan tampilan display digital, yang diharapkan dapat digunakan oleh penderita tunanetra dan tunarungu.

1.5. Metode Pengumpulan Data

(16)

a. Studi Kepustakaan

Penulisan mengumpulkan data dan teori yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir melalui buku – buku dan referensi lainnya yang berkaitan dengan tugas akhir ini.

b. Lembar Data (Datasheet) komponen yang dipakai pada alat.

Lembar Data (Datasheet) merupakan data – data yang dikeluarkan oleh produsen komponen elektronika mengenai fungsi, karakteristik dan data – data penting lainnya tentang komponen hasil produksi dari produsen komponen elektronika yang bersangkutan.

c. Pengujian Alat

Data diperoleh setelah alat yang dibuat diuji dan diambil kesimpulan kemudian dilakukan pengujian tersebut.

d. Berkonsultasi dengan Doosen pembimbing

Penulis melakukan konsultasi dengan berdiskusi dan bertanya secara langsung pada Dosen pembimbing penulis mengenai segala sesuatu yag berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini.

1.6. Sistematika Penulisan

(17)

BAB 1. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistimatika penulisan.

BAB 2. DASAR TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroller Atmega8535 (hardware dan software), sensor yang digunakan (LM35), dan komponen pendukung lainnya.

BAB 3. PERANCANGAN ALAT

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu blok diagram dari rangkaian, diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroller ATmega8535.

BAB 4. ANALISA RANGKAIAN

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistim kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroller ATmega8535.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

(18)
(19)

BAB 2

LANDASAN TEORI

Kemajuan teknologi semikonduktor telah memungkinkan manusia untuk memadukan ribuan transistor beserta komponen yang lain dalam suatu chip yang dikenal sebagai IC (Integrated Circuit). Namun demikian, kebutuhan manusia yang jauh lebih kompleks menuntut spesifikasi khusus dan unik dari semikonduktor pada setiap kasusnya. Sebagai solusinya, para ilmuan dan produsen semikonduktor mengembangkan piranti yang dapat diprogram (Programmable Devices) sesuai dengan keperluan.

Penggunaan piranti yang diprogrammable memiliki banyak keuntungan, terutama dalam hal penekanan biaya, penghematan ruang dan fleksibilitas tinggi. Dengan manipilasi software, piranti programmable dapat meminimkan pengunaan piranti fisik dan mengoptimalkan unjuk kerja sistem. Selain praktis dan murah, mikrokontroller juga mudah untuk diaplikasikan pada berbagai keperluan.

2.1. Mikrokontroler jenis AVR

(20)

pendukung tidak seperti mikrokontroller yang sistem pendukungnya terpisah atau terbentuk secara parsial, seperti RAM, ROM, dan mikroprosessor sendiri.

Keunggulan AVR dibanding dengan mikrokontroller lain, memiliki kecepatan eksekusi, karena sebagian besar instruksi diproses dalam satu siklus clock, jika dibandingkan dengan mikrokontroller jenis MCS-51 yang mengeksekusi satu instruksi dengan 12 siklus clock.

AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, Watchdog timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial, komparator) sehingga fasilitas ini programmer dan desainer dapat menggunakannya dalam berbagai aplikasi elektronika seperti robot, automasi industri, peralatan telekomunikasi dan keperluan lainnya.

Beberapa produsen mikrokontroller mengeluarkan jenis mikrokontroller yang memiliki fitur-fitur yang sangat beragam jenisnya seperti AVR jenis ATtiny, ATmega dan AT90. Dari segi jumlah pin dan memori dapat kita lihat perbedaan jenis mikrokontroller seperti table di bawah ini.

Tabel 2. 1 Jenis-jenis AVR

Mikrokontroller Memori

Tipe Jumlah Pin Flash EEPROM SRAM

(21)

Pemograman AVR dengan bahasa C lebih baik dari bahasa pemograman lainnya. Karena bahasa pemograman independen terhadap hardware C. keunggulan lainnya penyusunan program besar dapat dilakukan dengan mudah dan program yang telah jadi dapat digunakan ke jenis AVR lainnya dengan hanya mengubah fungsi – fungsi port dan registernya.

Beberapa faktor pertimbangan penting untuk memilih mikrokontroller jenis AVR antara lain:

- Harga mikrokontroller yang lebih murah dibanding mikroprosesor;

- Ukuran memori mikrokontroller yang cukup besar dan untuk menambah memorinya dapat digunakan memori eksternal;

- Fitur ADC, Timer, PWM, USART, dan fasilitas lainnya yang memudahkan Designer dalam merancang sistem;

- Kecepatan eksekusi program dimana instruksi dieksekusi dalam 1 clock sementara mikrokontroller jenis MCS51 atau mengeksekusi instruksi dalam 12 clock;

- Adanya clock internal sehingga mikrokontroller dapat digunakan tanpa menggunakan crystal;

(22)

2.2. Mikrokontroller AVR ATmega8535

Mikrokontroller ATmega8535 adalah mikrokontroller 8bit CMOS dengan menggunakan daya rendah dan menjalankan semua instruksi dalam satu siklus clock. Mikrokontroller ATmega8535 dikombinasikan dengan 16 buah register. Semua register terhubung dengan langsung dengan ke Aritmetical Logical Unit, membiarkan 2 register untuk diakses di dalam satu instruksi dieksekusi dalam satu clock.

(23)

2.2.1 Spesifikasi ATmega8535

• High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller

• Advanced RISC Architecture

– 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution – 32 x 8 General Purpose Working Registers

– Fully Static Operation

– Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz – On-chip 2-cycle Multiplier

• Nonvolatile Program and Data Memories

– 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles

– Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits In-System Programming by On-chip Boot Program True Read-While-Write Operation

– 512 Bytes EEPROM

Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles – 512 Bytes Internal SRAM

– Programming Lock for Software Security

• Peripheral Features

– Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes – One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode

(24)

– Four PWM Channels – 8-channel, 10-bit ADC

8 Single-ended Channels

7 Differential Channels for TQFP Package Only

2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x for TQFP Package Only

– Byte-oriented Two-wire Serial Interface – Programmable Serial USART

– Master/Slave SPI Serial Interface

– Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator – On-chip Analog Comparator

• Special Microcontroller Features

– Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection – Internal Calibrated RC Oscillator

– External and Internal Interrupt Sources

– Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby

• I/O and Packages

– 32 Programmable I/O Lines

– 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF

• Operating Voltages

– 2.7 - 5.5V for ATmega8535L – 4.5 - 5.5V for ATmega8535

(25)

– 0 - 16 MHz for ATmega8535

2.2.2. Konfigurasi Pin AVR ATmega8535

Konfigurasi pin-pin Atmega8535 dapat kita lihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.2. Pin-pin ATmega8535

Alternatif PORT A

(26)

Untuk mengaktifkan fungsi ADC pada PORT A dengan Code Vision AVR akan dibahas di bab selanjutnya tentang teknik pemrogram C pada ATmega8535 dengan menggunakan software yang telah disebutkan di atas.

Fungsi PORT A dapat kita lihat pada tabel di bawah ini: Tabel 2. 2 PORT A

Port Fungsi Alternatif PA7 ADC7 ( ADC input channel 7) PA6 ADC6 ( ADC input channel 6) PA5 ADC5 ( ADC input channel 5) PA4 ADC4 ( ADC input channel 4) PA3 ADC3 ( ADC input channel 3) PA2 ADC2 ( ADC input channel 2) PA1 ADC1 ( ADC input channel 1) PA0 ADC0 ( ADC input channel 0)

Alternatif PORT B

(27)

Tabel 2. 3 PORT B

PORT Fungsi Alternatif

PB7 SCK(SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO(SPI bus master input/slave output) PB5 MOSI(SPI Bus Master Output /Slave Input) PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3

AIN1(Analog Comparator Negative Input) OCO (TIMER /COUNTER OUTPUT COMPARATOR MATCH OUTPUT)

PB2

AIN0 (Analog Comparator Positive Input) INT2 (External Interrupt 2 Input)

PB1 T1 (Timer/Counter External Counter Input)

PB0

T0T1 (Timer/Counter) External Counter Input XCX (USART EXTERNAL CLOCK INPUT/OUTPUT)

Alternatif PORT C

Fungsi PORT C dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 2. 4 Fungsi PORT C

PORTC FUNGSI KHUSUS

PC7 TOSC2(TIMER OSCILATOR PIN2) PC6 TOSC1(TIMER OSCILATOR PIN1) PC5 TDI(JTAG TEST DATA IN)

(28)

PC3 TMS(JTAG TEST MODE SELECT) PC2 TCK(JTAG TEST CLOCK)

PC1 SDA(TWO WIRE SERIAL BUS DATA IN/OUT LINE) PC0 SCL(TWO WIRE SERIAL BUS CLOCK LINE)

Alternatif PORTD

Fungsi PORT D dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 2. 5 Fungsi PORT D

PIN FUNGSI KHUSUS

7 OC2 (TIMER COUNTER2 COMPARE MATCH OUTPUT 6 ICP (TIMER/COUNTER1 INPUT COMPARE CAPTURE PIN) 5 OC1A (TIMER/COUNTER1 OUTPUT COMPARE A MATCH OUT) 4 OC1B (TIMER/COUNTER OUTPUT COMPARE B MATCH OUTPUT) 3 INT1 (EXTERNAL INTERRUPT 1 INPUT)

2 INT0 (EXTERNAL INTERRUPT 0 INPUT) 1 TXD (USART OUTPUT PIN)

0 RXD (USART INPUT PIN)

2.2.3. Program Memori

(29)

Untuk keamanan program, memori program flash dibagi ke dalam dua bagian, yaitu bagian program boot dan aplikasi. Boot loader adalah program kecil yang bekerja pada saat start up time yang dapat memasukkan seluruh program aplikasi ke dalam memori prosessor.

Memori Data (SRAM)

ATmega8535 memiliki 512 Byte data SRAM, memori ini dipakai sebagai penyimpan variabel Tempat khusus di SRAM yang senantiasa ditunjuk register SP disebut stack. Stack berfungsi untuk menyimpan nilai yang dipush.

EEPROM

ATmega8535 memiliki memori data EEPROM sebesar 512 Byte. Dia dibangun sebagai wilayah dan jarak memori, yang mana dapat diprogram dan dibaca. EEPROM dapat diprogram, dibaca dan dihapus sebanyak 100.000 kali.

Data yang tersimpan di EEPROM akan tetap tersimpan walaupun mikrokontroller ATmega16 tidak diberi catu daya.

2.3. Memori Penyimpanan Suara ISD2560

(30)

termasuk didalamnya, microphone preamplifier, automatic gain control (AGC), antialiasing filter, smoothing filter, dan speaker amplifier (Anonim, 2003).

Dalam hal kualitas suara, ISD2560 memiliki masukan sampling frequency sekitar 8.0 KHz. Contoh suara akan disimpan secara langsung ke dalam IC pada bagian nonvolatile memory tanpa proses digitalisasi dan kompresi, sehingga suara yang tersimpan tidak akan hilang jika sumber daya pada IC dilepas. Penyimpanan suara analog secara langsung dengan bantuan microphone, sedangkan tiruan dari suara asli, musik, nada, dan efek suara bisa dimasukkan ke dalam IC ini dengan bantuan kabel keluaran audio yang disambungkan dengan salah satu pin dari IC. Selain itu, ISD2560 juga bisa dihubungkan dengan mikrokontroler. Jalur alamat dan jalur kendali bisa dihubungkan dengan input/output pada mikrokontroler dan dapat dimanipulasi untuk menampilkan variasi dari tugas. Termasuk didalamnya kumpulan pesan yang terekam, urutan pesan suara, serta pengelolaan pesan suara yang ada di dalam ISD2560.

Fitur yang dimiliki ISD2560 sebagai berikut :

1. Mudah untuk menggunakan ISD2560 sebagai perekam dan putar ulang. 2. Memiliki kualitas yang bagus pada suara asli ataupun suara tiruan.

3. Saklar manual ataupun mikrokontroler bisa digunakan pada saat putar ulang, yaitu dengan memberikan pulsa aktivasi.

4. Memiliki durasi rekam atau putar ulang selama 60 detik.

(31)

6. Jika pesan suara yang direkam ada banyak, bisa digunakan alamat-alamat yang terdapat pada ISD2560.

2.3.1. Konfigurasi Pin ISD2560

Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ISD2560

Secara fungsional konfigurasi pin ISD2560 adalah sebagai berikut :

1. Voltage input (VCCA, VCCD), pin yang berfungsi sebagai masukan catudaya. 2. Ground input (VSSA, VSSD), sebagai ground.

3. Power down input (PD), pada saat dilakukan proses perekaman dan putar balik, pin PD harus diset tinggi (PD=1)

(32)

5. Playback/record input (P/R), saat merekam pin P/R diset 0, sedangkan saat memutar ulang P/R diset 1.

6. End of message/run output (EOM), sebagai tanda saat pesan telah selesai dan melampaui maka pulsa output EOM akan rendah dalam waktu TEOM.

7. Overflow output (OVF), sinyal pulsa ini akan rendah pada saat akhir dari kapasitas memori, yang mengindikasikan bahwa memori telah penuh terisi dan pesan mengalami overflow/kelebihan. Output OVF akan menigkuti pin CE hingga pulsa PD melakukan reset.

8. Microphone input (MIC), sebagai masukan microphone, input suara yang akan direkam ke dalam IC.

9. Microphone reference input (MIC REF), dihubungkan seri dengn kapasitor dan digroundkan. Jika tidak digunakan, pin ini dibiarkan tidak terhubung.

10. Automatic gain control input (AGC), secara terus menerus mengatur penguatan pada preamplifier untuk mengimbangi lebar batas level microphone input. AGC mengizinkan hingga batas mkasimal suara untutk direkam dengan perubahan yang minimum.

11. Analog output (ANA OUT), pin ini menyediakan preamp output untutk digunakan pengguna.

12. Analog input (ANA IN), sinyal pada pin ini diteruskan pada chip internal untuk proses perekaman. Jika menggunakan input lain selain microphone maka pada pin ini dipasang kapasitor. Jika menggunanan microphone (MIC) maka ANA IN dihubungkan seri melalui kapasitor terhadap ANA OUT.

(33)

14. Speaker output (SP+/SP-), sebagai keluaran dari IC yang disambungkan ke speaker.

15. Auxiliary input (AUX IN), pin ini digunakan jika terdapat input tambahan dari perangkat lain.

16. Address/mode input (A0-A9), pin ini memiliki dua fungsi tergantung level pada dua Most Significant Bit (MSB) address yaitu A8 dan A9. Jika salah satu atau kedua diset rendah maka address/mode input tersebut difungsikan sebagai address/alamat. Jika kedua MSB diset tinggi maka address/mode input difungsikan sebagai mode bit.

2.3.2. Pemilihan Mode ISD 2560

ISD2560 dirancang dengan beberapa mode operasi yang terdapat di dalamnya, sehingga memiliki fungsi maksimal dengan sedikit komponen eksternal. Ketika dua Most Significant Bit (MSB) A8 dan A9 dalam posisi logika “high”, address signal diterjemahkan sebagai mode operasi.

Mode operasinya sebagai berikut :

1. M0 – Massage Cueing (Pesan Isyarat)

(34)

2. M1 – Delete EOM Markers (Penanda EOM)

Mode operasi M1 mengizinkan pesan yang tersimpan secara beruntun untuk digabungkan menjadi sebuah pesan tunggal, hanya dengan mengatur sebuah penanda EOM pada akhir bagian pesan. Ketika mode operasi ini dijalankan, pesan yang tersimpan secara berurutan dimainkan ulang seperti sebuah pesan bersambung.

3. M2 – Tidak digunakan

4. M3 – Massage Looping (Pesan Berulang)

Mode operasi M3 mengizinkan perulangan pesan bersambung secara otomatis pada alamat awal. Sebuah pesan dapat diisikan secara lengkap pada IC ini, dan melakukan perulangan dari awal hingga akhir tanpa membuat OVF low.

5. M4 – Consecutive Addressing (Pengalamatan Berurutan)

Selama operasi normal, alamat pointer akan reset ketika sebuah pesan dimainkan melalui sebuah penanda EOM. Mode operasi M4 mencegah alamat pointer mengaktifkan EOM.

6. M5 – CE-Level Activated

Mode ini secara khusus berguna untuk mengakhiri operasi putar ulang dengan menggunakan sinyal CE. Pada mode ini, sinyal low CE memulai sebuah siklus putar ulang. Siklus putar ulang berlangsung selama kondisi CE low, ketika CE menjadi high, kondisi putar ulang langsung berakhir. Sebuah sinyal low baru pada CE akan memulai pesan dari awal kecuali M4 juga high.

7. M6 – Push Button Mode (Mode Push Button)

(35)

ini membentuk peralatan dalam mode operasi push button, 2 MSB harus dibuat high, dan pin mode M6 juga harus dibuat high. Ketika mode operasi ini dijalankan, 3 pin pada komponen memiliki fungsi pengganti.

2.3.3. Rangkaian Perekam Suara ISD 2560

Sebagai output suara ini, digunakan sebuah IC suara yaitu ISD2560 dengan waktu lama penyimpanan selama 60 detik. Dari IC suara tersebut dapat didengar suara yang telah direkam. IC suara ISD2560 dapat merekam suara selama 60 detik dan dapat direkam sampai 100.000 kali. IC ISD2560 dioperasikan dalam mode address bit artinya setiap kata yang direkam memiliki alamat sendiri.

Gambar 2.4 Rangkaian Perekam Suara ISD 2560

(36)

yaitu langsung memasukkan suara dengan bantuan mic kondensor melalui header MIC yang terhubung dengan pin MIC (kaki17) dan MICREF (kaki18) pada ISD2560. Pada saat melakukan perekaman suara ke ISD2560 perlu diperhatikan langkah-langkah sebagai berikut :

1. Tentukan alamat suara terlebih dahulu, merupakan tempat untuk menyimpan suara hasil rekaman dengan mengatur dip switch, pada pin 1 sampai pin 8. Pin 9 dan pin 10 dihubungkan dengan ground karena digunakan mode pengalamatan sedangkan pin 1 sampai pin 8 digunakan sebagai bit-bit alamat pada IC suara.

2. Tekan switch1 dan switch2 secara bersamaan dan tahan pada saat merekam. Switch1 ditekan agar pin CE terhubung ke ground (LOW) sehingga dapat mengaktifkan proses perekaman, sementara switch2 ditekan agar pin P\R terhubung ke ground (LOW) juga sehingga akan dilakukan proses merekam (jika pin P\R diset HIGH maka akan menjadi proses putar ulang).

3. Berikan masukan berupa suara yang telah diedit melalui software pengolah suara, dari output audio komputer melalui pin ANA IN dan ground, selain itu juga bisa menggunakan rangkaian MIC yang telah terhubung ke pin 17 dan pin 18 pada IC suara.

4. Lepas switch1 dan switch2 untuk menghentikan proses perekaman.

(37)

2.4. Sensor LM35

Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

(38)

Gambar 2.5 Sensor Suhu LM35

Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

VLM35 = Suhu* 10 mV

(39)

Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.

Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35.

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.

7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

2.5. Liquid Crystal Display (LCD)

(40)

untuk menampilkan huruf, angka atau simbol-simbol tertentu. Dalam pengoperasian LCD ada tiga buah line control, yaitu line EN, line RS, dan line RW. Jika LCD diperasikan sebagai mode 4 bit, maka diperlukan 7 buah line (3 line control dan 4 data bus). Sedangkan jika dioperasikan sebagai 8 mode bit diperlukan 11 buah line (3 line control dan 8 data bus).

Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display) M1632

(41)

Pin 1 dan 2 merupakan line power supply. Pin Vdd terhubung dengan positive supply (5 V dc), dan Vss dengan 0 V supply atau ground. Pin 3 (Vee) adalah pin control yang digunakan untuk mengatur ketajaman karakter yang tampil di LCD. Pin terhubung dengan resistor variable. Pin 4 adalah line RS (Register Select). Saat RS low, data yang ada di data bus diperlakukan sebagai instruksi khusus seperti: clear screen, positioning cursor, dll. Saat RS high, data yang ada di data bus diperlakukan sebagai karakter/teks yang kemudian ditampilkan ke LCD.

(42)

BAB 3

PERANCANGAN ALAT

3.1. Perancangan Rangkaian Catu Daya

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian Catu daya (Power Supply Adaptor) ini terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian mikrokontroller AVR Atmega8535, rangkaian IDS2560, dan LCD. Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini :

Gambar 3.1. Rangkaian Catu Daya

(43)

kapasitor 220 μF. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila Catu daya dinyalakan. Tegangan 5 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda penyearah gelombang penuh.

3.2. Perancangan Rangkaian LM35 dengan Mikrokontroller AVR Atmega8535

(44)

range pengukuran hanya berkisar antara 0 – 100°C dengan perubahan sebesar 10mV/1°C. Dengan ketelitian yang dimiliki maka sensor tersebut dapat diterapkan langsung dengan Mikrokontroller AVR ATmega8535 yang memiliki ADC internal 10 bit. Pada gambar diatas output dari LM35 dapat langsung di koneksikan ke ADC internal Mikrokontroller AVR ATmega8535. Hasil pengukuran tegangan LM35 dan pengukuran suhu dengan termometer analog akan ditabulasi dalam tabel pengamatan berikut.

Tabel 3.1 Hasil Pengujian LM35 dengan Termometer Analog Suhu Termometer

Rangkaian diatas berfungsi untuk mengendalikan seluruh sistem. Kompoen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroller ATmega8535. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.

(45)

mempengaruhi kecepatan mikrokontroller dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 22pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AVR Atmega8535 dalam mengaksekusi setiap perintah dalam program. Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroller dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroller dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.

3.3. Perancangan Rangkaian LCD

Gambar 3.3. Rangkaian Display LCD

(46)

Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F ) adalah display yang tampak. Sebagaimanan yang anda lihat, jumlahnya sebanyak 16 karakter per-baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h. Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya. Akan tetapi, karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori adalah pada alamat 40h. Dimikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor. Sebagai contoh, kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke dua pada posisi kolom ke sepuluh. Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua, mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 11 dari DDRAM.

Set Alamat Memori DDRAM

RS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0

0 0 1 A A A A A A A

Catatan:

A : Alamat RAM yang akan dipilih

(47)

3.4. Perancangan Rangkaian ISD2560

Gambar 3.4. Rangkaian ISD2560

Perancangan pada rangkaian penyimpanan pesan ini, terbagi atas empat tahapan, yaitu :

1. Proses perekaman suara dari micropon ke PC (Personal Computer). 2. Proses pengalamatan ISD2560.

(48)

BAB 4

ANALISA RANGKAIAN

4.1. Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian

POWER SUPLY

μ

C

ATmega

8535

EXTERNAL

POWER SUPLY

IC

LM35

ISD

25560

SPEAKER

LCD

(49)

a. Power supply berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh sistem agar sistem dapat bekerja.

b. AVR ATmega8535 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroller akan mengecek sinyal yang dikirimkan oleh sensor, kemudian memprosesnya dan mengirimkan perintah ke ISD2560 dan LCD.

c. Sensor berfungsi untuk mendeteksi suhu yang ada.

d. ISD2560 berfungsi untuk memproses data yang dikirim oleh mikrokontroller dan menyesuaikannya dengan suara yang telah direkam lalu mengirim kembali data tersebut ke speaker.

e. LCD berfungsi sebagai indikator keluaran yang menampilkannya dalam bentuk tulisan.

f. Speaker berfungsi sebagai indikator keluaran dalam bentuk suara dimana hasil keluarannya sama dengan hasil yang ditampilkan LCD.

4.2. Diagram Alir (flowchart)

(50)

START (sesuai data yang dibaca) °C

Tampilkan

(51)

Program diawali start yang berarti rangkaian dihidupkan dengan menekan tombol start pada rangkaian. Kemudian rangkaian akan melakukan prosesing selama 60 detik untuk mendeteksi suhu yang ada dan suhu (data) yang dibaca adalah suhu yang terdeteksi pada detik ke-60 dari prosesing pada rangkaian. Kemudian, jika suhu yang terdeteksi berada diantara 35 – 41 °C maka mikrokontroller akan mengirim perintah ke ISD2560 yang kemudian akan diproses yang nantinya output akan dikeluarkan melalui speaker sebagai indikator suara, dan mikrokontroller juga mengirim data ke LCD yang outputnya dikeluarkan dalam bentuk tampilan tulisan. Namun, jika suhu yang terdeteksi lebih kecil dari 35°C dan lebih besar dari 41°C, maka mikrokontroller akan mengirim perintah yang tidak terbaca ke ISD2560 sehingga speaker tidak menghasilkan suara (diam) dan mikrokontroller juga mengirim data ke LCD yang menampilkan “suhu tidak terbaca” .

4.3. Program

Adapun program yang digunakan pada thermometer digital dengan output suara dan display digital adalah sebagai berikut :

(52)

#define pr PORTB.0 #define ce PORTB.1

#define key PINB.6

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x15 ;PORTC #endasm

#include <lcd.h>

#define ADC_VREF_TYPE 0x00

// Read the AD conversion result

unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);

// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);

// Start the AD conversion ADCSRA|=0x40;

(53)

ADCSRA|=0x10; return ADCW; }

// Declare your global variables here void ic_aktif(void)

{

ce = 0; // ic aktif delay_ms(250); ce = 1; // ic tidak aktif delay_ms(2000); }

void main(void) {

long int adc0,suhu; int i,j;

unsigned char save[16];

ce = 1; pr = 1;

(54)

DDRB.0 = 1; DDRB.1 = 1;

PORTB.6 = 1;

DDRB.6 = 0;

// ADC initialization

// ADC Clock frequency: 1000.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC High Speed Mode: Off

// ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x82;

SFIOR&=0xEF;

// LCD module initialization lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0);

lcd_putsf("tekan mulai");

while (1) {

// Place your code here

(55)
(56)
(57)
(58)
(59)
(60)
(61)
(62)
(63)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Setelah melalui tahapan perancangan dan pengujian sistem secara keseluruhan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Thermometer yang telah didesain memiliki output berupa audio (pesan suara) dan display digital dengan range suhu 35°C - 41°C dengan akurasi (± 0.3°C). 2. Pemograman AVR ATmega8535 dengan bahasa C lebih baik dari bahasa

pemograman lainnya.

3. Dari hasil pengujian waktu respon thermometer badan yang didesain memiliki error 0.11%.

(64)

5.2. Saran

Adapun saran yang diberikan dalam pembuatan thermometer digital dengan output suara dan tampilan display digital ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mendapatkan akurasi pengukuran suhu yang lebih detail dapat mempergunakan sensor suhu dengan akurasi tinggi (± 0.1°C).

2. Untuk mengatasi output suara yang terputus – putus, maka pada waktu pemutaran kembali suara yang telah direkam seharusnya memanfaatkan sinyal EOM (End Of Message) dari ISD2560 yang menunjukkan proses memutar kembali suara yang telah direkam telah selesai.

(65)

DAFTAR PUSTAKA

Bejo, Agus, C&AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikokontroler ATmega8535, Graha Ilmu, YogYakarta, 2008

Lingga, Wardhana, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi Hardware dan Aplikasi, Andi, Yogyakarta, 2006

Malvino, Albert Paul, Prinsip – Prinsip Elektronika, Jilid 1 dan 2, Edisi I, Salemba Teknika, Jakarta, 2003

Figur

Tabel 2. 1 Jenis-jenis AVR

Tabel 2.

1 Jenis-jenis AVR p.20
Gambar 2.1. Arsitektur ATmega8535

Gambar 2.1.

Arsitektur ATmega8535 p.22
Gambar 2.2. Pin-pin ATmega8535

Gambar 2.2.

Pin-pin ATmega8535 p.25
Tabel 2. 2 PORT A

Tabel 2.

2 PORT A p.26
Tabel 2. 4 Fungsi PORT C

Tabel 2.

4 Fungsi PORT C p.27
Tabel 2. 3 PORT B

Tabel 2.

3 PORT B p.27
Tabel 2. 5 Fungsi PORT D

Tabel 2.

5 Fungsi PORT D p.28
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin ISD2560

Gambar 2.3.

Konfigurasi Pin ISD2560 p.31
Gambar 2.4 Rangkaian Perekam Suara ISD 2560

Gambar 2.4

Rangkaian Perekam Suara ISD 2560 p.35
Gambar 2.5  Sensor Suhu LM35

Gambar 2.5

Sensor Suhu LM35 p.38
Tabel 2.6.  Pin – Pin LCD

Tabel 2.6.

Pin – Pin LCD p.40
Gambar 3.1. Rangkaian Catu Daya

Gambar 3.1.

Rangkaian Catu Daya p.42
Gambar 3.2.  Rangkaian LM35 dengan Mikrokontrolller AVR ATmega8535

Gambar 3.2.

Rangkaian LM35 dengan Mikrokontrolller AVR ATmega8535 p.43
Tabel 3.1 Hasil Pengujian LM35 dengan Termometer Analog

Tabel 3.1

Hasil Pengujian LM35 dengan Termometer Analog p.44
Gambar 3.3.   Rangkaian Display LCD

Gambar 3.3.

Rangkaian Display LCD p.45
Gambar 3.4. Rangkaian ISD2560

Gambar 3.4.

Rangkaian ISD2560 p.47
Gambar 4.1. Diagram blok rangkaian Thermometer Digital Berbasis

Gambar 4.1.

Diagram blok rangkaian Thermometer Digital Berbasis p.48
Gambar 4.2. Diagram alir (flowchart) dari sistem Thermometer Digital Berbasis

Gambar 4.2.

Diagram alir (flowchart) dari sistem Thermometer Digital Berbasis p.50

Referensi

Memperbarui...