RTC (Real Ti
WAKTU PA
A
FAKULTAS MA U
l Time Clock) DS1307 SEBAGAI PENGA
PADA SISTEM TRAFFIC LIGHT AD
TUGAS AKHIR
ARMANSAH PUTRA SINGARIMBUN 122408015
PROGRAM STUDI D3–FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2015
ENGATUR
ADAPTIF
RTC (Real Ti
WAKTU PA
Diajukan Untuk Me
A
FAKULTAS MA U
l Time Clock) DS1307 SEBAGAI PENGA
PADA SISTEM TRAFFIC LIGHT AD
TUGAS AKHIR
elengkapi Tugas Dan Memenuhi Syarat Me Madya
ARMANSAH PUTRA SINGARIMBUN 122408015
PROGRAM STUDI D3–FISIKA DEPARTEMEN FISIKA
MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHU UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ENGATUR
ADAPTIF
Memperoleh Ahli
LEMBAR PERSETUJUAN
Judul : RTC (Real Time Clock) DS1307 SEBAGAI PENGATUR
WAKTU PADA SISTEM TRAFFIC LIGHT ADAPTIF Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : ARMANSAH PUTRA SINGARIMBUN
NIM : 122408015
Program Studi : D-III FISIKA
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di Medan, Juli 2015
Disetujui Oleh
Ketua Program Studi, Pembimbing,
LEMBAR PERNYATAAN
RTC (Real Time Clock) DS1307 SEBAGAI PENGATUR WAKTU PADA SISTEM TRAFFIC LIGHT ADAPTIF
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebut
sumbernya.
Medan, Juli 2015
PENGHARGAAN
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, berkat rahmat
dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Meskipun dalam
proses penulisan banyak menemui hambatan dan rintangan namun dengan usaha
maksimal yang dilakukan penulis serta bantuan dari berbagai pihak, akhirnya
tugas akhir ini dapat selesai. Atas bantuan dan motivasi yang diberikan dari
berbagai pihak, maka penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada:
1. Ayahanda dan Ibunda tercinta yang telah memberikan bantuan berupa
dukungan moril dan materil yang sangat membantu dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
2. Bapak Prof. Dr. Sutarman, M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dr. Marpongahtun, M.Sc selaku Pembantu Dekan I Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Dr. Susilawati, M.Si selaku ketua Program Studi D-3 Fisika Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc selaku pembimbing yang
telah membimbing dan mengarahkan kepada penulis dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
6. Seluruh Staf Pengajar / Pegawai program studi fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
7. Kawan saya Gunawan, Arman Hidayat, Redondo Lijuandi, Irda Florista
seluruh rekan Fisika Instrumentasi D3 yang memberikan bantuan penulis
untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
8. Semua pihak yang turut membantu dalam pengerjakan Tugas Akhir ini
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih terdapat
kekurangan dan masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu, penulis sangat
terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun
dari pembaca.
Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat
ABSTRAK
Penggunaan RTC (Real Time Clock), Mikrokontroler dan Lacth dapat mengatur traffic light ( merah, kuning, hijau) tersebut menyala sesuai dengan waktu yang kita inginkan. Real Time Clock (RTC) digunakan untuk mengatur detik, menit, hari, tanggal, bulan dan lain-lain. Dengan menggunakan Real Time Clock (RTC), kita bisa membuat program waktu yang tepat yang diperlukan dalam menyalakan lampu pada traffic light. Perancangan alat lampu lalu lintas (Traffic Light) menggunakan Real Time Clock (RTC) sebagai pengatur waktu ditempatkan pada persimpangan jalan untuk menghindari tidak terjadi kemacetan yang disebabkan oleh kendaraan yang melewati jalan tersebut.
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PERSETUJUAN ... i
LEMBAR PERNYATAAN ... ii
PENGHARGAAN ... iii
ABSTRAK ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
BAB 1. PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang masalah ... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penulisan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5. Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2. LANDASAN TEORI ... 4
2.1. Mikrokontroler ... ... 4
2.1.1. Mikrokontroler ATMega8 ... 4
2.1.2. Arsitektur Mikrokontroler ATMega8 ... 5
2.1.3. Fitur Mikrokontroler ATMega8 ... 7
2.1.3.1. Fitur Perangkat ... 7
2.1.3.2. Fitur Spesial ... 8
2.1.4. Konfigurasi Pin Pada Mikrokontroler ATMega8 ... 9
2.1.5. Deskripsi Pin-pin Pada Mikrokontroler ATMega8 ... 10
2.1.6. Kebutuhan Clock ... 14
2.2. RTC (Real Time Clock) DS1307 ... 14
2.2.1. Konfigurasi Pin RTC DS1307 ... 15
2.2.2. Fitur–fitur RTC DS1307 ... 16
2.2.3. Peta Alamat RTC DS1307 ... 17
2.2.4. Register Kontrol RTC DS1307 ... 18
2.2.5. Komunikasi I2C Pada RTC DS1307 ... 19
2.3. IC Shift Register 74HC595 ... 21
2.4. IC ULN2803 ... 22
2.5. Liquid Crystal Display (LCD) ... 23
2.5.1. Pengendali/kontroler LCD ... 24
2.5.2. Register Kontrol Pada LCD ... 25
2.5.3. Konfigurasi Pin Pada LCD ... 25
2.5.4. Karakteristik LCD ... 26
2.6. Light Emitting Diode (LED) ... 27
2.7. Tactile Switch ... 28
2.8. Bahasa Pemograman BASCOM-AVR ... 29
2.8.1. Tipe Data ... 30
2.8.2. Variabel ... 31
BAB 3. PERANCANGAN SISTEM ... 31
3.1. Diagram Blok Rangkaian ... 31
3.2. Perancangan Rangkaian Kendali Sistem ... 34
3.2.1. Rangkaian Catu Daya ... 35
3.2.2. Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 ... 36
3.2.3. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 ... 37
3.2.4. Rangkaian Driver LED ... 38
3.2.5. Rangkaian LCD Karakter 16x2 ... 39
3.2.6. Rangkaian Tombol/Tactile Switch ... 40
3.3. Rancangan Perangkat Lunak Sistem ... 41
3.3.1. Flowchart Sistem ... 41
BAB 4. PENGUJIAN RANGKAIAN ALAT ... 43
4.1. Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 43
4.2. Pengujian Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 ... 44
4.3. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 ... 48
4.4. Pengujian Rangkaian Tombol/Tactile Switch ... 49
4.5. Pengujian Rangkaian LCD ... 50
4.6. Pengujian Rangkaian Driver LED ... 52
4.7. Pengujian Kerja Sistem Secara Keseluruhan ... 55
BAB 5. PENUTUP ... 56
5.1. Kesimpulan ... 56
5.2. Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Alternatif PORT B Pada Setiap Pin ... 10
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif PORT C Pada Setiap Pin ... 11
Tabel 2.3 Fungsi Alternatif PORT D Pada Setiap Pin ... 13
Tabel 2.4 Jenis–jenis Sumber Clock ... 14
Tabel 2.5 Peta Alamat RTC DS1307 ... 17
Tabel 2.6 Register Kontrol Pada RTC DS1307 ... 18
Tabel 2.7 Frekuensi SQW Output ... 18
Tabel 2.8 Konfigurasi Pin LCD ... 26
Tabel 2.9 Tipe–tipe data dalam BASCOM-AVR ... 30
Tabel 2.10 Operasi Relasi ... 32
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pada Setiap Titik Uji ... 43
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Rangkaian Tombol di Setiap Titik Uji ... 50
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega8 ... 6
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8 ... 9
Gambar 2.3 RTC DS1307 ... 15
Gambar 2.4 Kominikasi Serial RTC dengan I2C ... 19
Gambar 2.5 IC Shift Register 74HC595 ... 21
Gambar 2.6 Intergrated Circuit (IC) ULN2803 ... 23
Gambar 2.7 LCD (Liquid Crystal Display) ... 24
Gambar 2.8 Light Emitting Diode (LED) ... 28
Gambar 2.9 Tactile Switch ... 29
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 33
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya ... 35
Gambar 3.3 Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 ... 36
Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 ... 37
Gambar 3.5 Rangkaian Driver LED ... 38
Gambar 3.6 Rangkaian LCD Karakter 16x2 ... 39
Gambar 3.7 Rangkaian Tombol / Tactile Switch ... 40
Gambar 3.8 Flowchart Sistem ... 41
Gambar 4.1 Pengujian Pada Rangkaian Catu Daya ... 43
Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Pewaktu RTC DS1307 ... 44
Gambar 4.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8 ... 48
Gambar 4.4 Pengujian Rangkaian Tombol/Tactile Switch ... 49
Gambar 4.5 Pengujian Rangkaian LCD ... 50
ABSTRAK
Penggunaan RTC (Real Time Clock), Mikrokontroler dan Lacth dapat mengatur traffic light ( merah, kuning, hijau) tersebut menyala sesuai dengan waktu yang kita inginkan. Real Time Clock (RTC) digunakan untuk mengatur detik, menit, hari, tanggal, bulan dan lain-lain. Dengan menggunakan Real Time Clock (RTC), kita bisa membuat program waktu yang tepat yang diperlukan dalam menyalakan lampu pada traffic light. Perancangan alat lampu lalu lintas (Traffic Light) menggunakan Real Time Clock (RTC) sebagai pengatur waktu ditempatkan pada persimpangan jalan untuk menghindari tidak terjadi kemacetan yang disebabkan oleh kendaraan yang melewati jalan tersebut.
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada kondisi saat ini, seiring dengan tingkat pertambahan kendaraan yang
semakin tinggi maka mengakibatkan kemacetan di jalan raya sering kali
terjadi. Salah satu cara untuk mengatasinya adalah dengan menggunakan
lampu lalu lintas. Lampu lalu lintas ini berfungsi mengatur jalannya kendaraan
yang melintas dijalan tersebut agar terjadi ketertiban para pengguna jalan.
Real Time Clock (RTC) merupakan suatu chip IC yang memiliki fungsi
sebagai jam dan kalender elektronik dimana perhitungan detik, menit, jam,
hari, bulan dan tahun tersimpan di memori dengan alamat – alamat tertentu.
Sistem perhitungan jam dan kalender pada RTC berjalan secara otomatis dan
kontinyu walaupun power supply dimatikan. Pada pemakaiannya RTC bisa
dihubungkan ke mikrokontroler, dimana mikrokontroler tersebut hanya perlu
melakukan setting mode RTC, setting waktu maupun pembacaan waktu saja.
Pada tugas akhir ini dikembangkan suatu sistem pengaturan lampu lalu lintas
dengan menggunakan RTC. Mikrokontroler akan mengambil data waktu dari
modul RTC melalui komunikasi serial Inter Intergrated Circuit (I2C).
Berdasarkan permasalahan yang dikemukakan diatas, penulis membuat sebuah
1.2 Rumusan Masalah
Dalam merancang dan membuat “RTC (Real Time Clock) DS1307 SEBAGAI PENGATUR WAKTU PADA SISTEM TRAFFIC LIGHT ADAPTIF”, penulis akan membahas tentang perangkat keras yang meliputi suatu sistem traffic light tersebut yang terdiri dari pengendali lampu,
pencacah, mikrokontroler ATMega8, dan RTC (Real Time Clock) DS1307
sebagai pengatur waktu serta komunikasi yang digunakan dalam perancangan
sistem.
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan penulisan tugas proyek ini adalah:
1. Membuat suatu prototipe Sistem Traffic Light yang bekerja mandiri
dengan menggunakan RTC (Real Time Clock) DS1307 sebagai pengatur
waktu.
2. Mampu mengurangi kemacetan pada setiap ruas jalan terutama pada saat
jam–jam sibuk.
1.4 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam tulisan ini adalah sebagai berikut:
1. Sistem Traffic Light menggunakan Mikrokontroler ATMega8 sebagai
pusat pengolahan data.
2. Sistem pengatur waktu menggunakan RTC (Real Time Clock) DS1307.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan penulisan laporan ini, penulis
membuat susunan bab-bab yang membentuk laporan ini dalam sistematika
penulisan laporan dengan urutan sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Dalam bab ini menjelaskan mengenai latar belakang, rumusan
masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika
penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Dalam bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang
digunakan untuk pembahasan dan cara kerja rangkaian.
BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Dalam bab ini menjelaskan tentang perancangan dan pembuatan
alat serta program yang digunakan.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini menjelaskan pengujian dan hasil analisa dari alat.
BAB 5 PENUTUP
Dalam bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat
ataupun data yang dihasilkan dari alat. Bab ini juga merupakan
BAB 2
LANDASAN TEORI
Dalam bab ini penulis akan membahas tentang komponen - komponen yang
digunakan dalam seluruh unit alat ini. Agar pembahasan tidak melebar dan
menyimpang dari topik utama laporan ini, maka setiap komponen hanya di bahas
sesuai fungsi nya pada masing- masing unit nya.
2.1 Mikrokontroler
Dalam merancang aplikasi elektronika digital dibutuhkan sebuah alat/komponen
yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan dan digunakan
sebagai otaknya. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer, namun tidaklah
efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut. Untuk
itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler
sebenarnya adalah pengembangan dari mikroprosesor, namun dirancang khusus
untuk keperluan instrumentasi sederhana.
2.1.1 Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroler dapat dianalogikan sebagai sebuah sistem komputer yang dikemas
dalam sebuah chip, artinya di dalam sebuah IC mikrokontroler sebetulnya sudah
terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja, yaitu meliputi
mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan clock seperti halnya yang dimiliki oleh
Mengingat kemasannya yang berupa sebuah chip dengan ukuran yang
relatif lebih kecil, tentu saja spesifikasi dan kemampuan yang dimiliki oleh
mikrokontroller akan menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan sistem
komputer seperti PC baik dilihat dari segi kecepatannya. Tidak seperti system
komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya
pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa
digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja.
Meskipun dari sebuah kemampuan lebih rendah tetapi mikrokontroler
memiliki kelebihan yang tidak bisa diperoleh pada sistem komputer yaitu,dengan
kemasannya yang kecil dan kompak membuat mikrokontroller menjadi lebih
fleksibel dan praktis digunakan terutama pada sistem-sistem yang relatif tidak
terlalu kompleks atau tidak memerlukan bahan komputasi yang tinggi.
2.1.2 Arsitektur Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroller jenis AVR merupakan keluarga mikrokontroller RISC (Reduced
Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR pada
mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwegian institute of Technology (
NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Mikrokontroler kemudian
dikembangkan lebih lanjut oleh Atmel. Seri pertama AVR yang dikeluarkan
adalah mikrokontroler 8 bit AT90S8515, dengan konfigurasi pin yang sama
dengan mikrokontroler 8051, termasuk address dan data bus yang termultipleksi.
Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC dimana set
instruksinya dikurangi dari segi ukurannya dan kompleksitas mode
mengunakan kode mesin dan bahasa assembly. Untuk mempermudah dalam
pemograman pada desainer komputer kemudian mengembangkan bahasa
pemograman tingkat tinggi yang mudah dipahami manusia. Namun akibatnya,
intruksi yang ada semakin kompleks dan membutuhkan lebih banyak memori.
Dan tentu saja siklus eksekusi instruksinya menjadi semakin lama.
Dalam AVR dengan arsitektur RISC 8 bit, semua instruksi berukuran 16
bit sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock. Berbeda dengan MCS-51 yang
instruksinya bervariasi antara 8 bit sampai dengan 32 bit dan dieksekusi selama 1
sampai 4 siklus mesin membutuhkan 12 periode clock. Dalam pengembangannya
, AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu AT908xx, ATMega, AT86RFxx dan
ATTiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing varian adalah
kapasitas memori dan beberapa fitur tambahan saja. Mikrokontroler ATMega8
merupakan mikrokontroler keluarga AVR 8bit.
Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega8
Beberapa tipe mikrokontroler yang berkeluarga sama dengan ATMega8
ini antara lain ATMega8535, ATMega16, ATMega32, ATmega328, dll. Yang
membedakan antara mikrokontroler yang disebutkan antara lain adalah, ukuran
dibandingkan dengan beberapa mikrokontroler disebutkan diatas. Namun untuk
segi memori dan periperial lainnya ATMega8 tidak kalah dengan yang lainnya
karena ukuran memori dan periperialnya relatif sama dengan ATMega8535,
ATMega32, dll, hanya saja jumlah GPIO lebih sedikit dibandingkan
mikrokontroler yang lainnya.
2.1.3 Fitur Mikrokontroler ATMega8
Pada mikrokontroler ATMega8 ini terdapat beberapa fitur didalamnya diantaranya
ialah fitur perangkat dan fitur spesial. Adapun yang dimaksud dari kedua fitur
tersebut ialah:
2.1.3.1 Fitur Perangkat
1. Mempunyai dua buah Timer/Counter (pencacah) 8-bit dengan Prescale
yang terpisah (berbeda-beda satu dengan yang lain), juga terdapat mode
pembanding (Compare).
2. Memiliki satu buah Timer/Counter (pencacah) 16bit dengan Prescale yang
terpisah, mode pembanding dan mode Capture.
3. Mencacah (counter) secara berkala (real time).
4. Mempunyai tiga saluran (channel) PWM (Pulse Width Modulation).
5. Terdapat delapan saluran ADC (Analog to Digital Converter) pada
kemasan/ paket TQFP (Thin Quad Flat Pack) dan QFN (Quad Flat
No-lead)/ MLF (Micro Lead Frame) dan bisa mencapai 10-bit dengan akurasi
yang tinggi.
6. Enam saluran ADC pada kemasan PDIP (Plastic Dual Inline Package),
7. Memiliki antarmuka serial dua kabel (two-wire) berorientasi byte.
8. Dapat diprogram dengan komunikasi Serial USART (Universal
Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter).
9. Memiliki antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface) dengan
tingkat Master/ Slave.
10. Mempunyai Watchdog (monitoring) Timer dengan osilator yang terpisah
di dalam Chip.
11. Memiliki Analog Comparator (pembanding analog) di dalam Chip.
2.1.3.2 Fitur Spesial
1. Terdapat Reset dengan Power-on, dan pendeteksi brown-out
Brown-out adalah kondisi ketidakstabilan power supply (sumber
tegangan) seperti kadang menyala, kadang tidak, kadang tegangan naik,
kadang turun, tetapi dengan waktu yang cepat sehingga kadang kita tidak
menyadarinya. Biasanya jika terdapat peristira ini lampu akan redup,
bahkan bisa hidup dan mati. Peristiwa ini bisa merusak perangkat jika
dibiarkan terus menerus.
2. Memiliki kalibrasi untuk osilator internal
Disamping menduukung osilator external, ATmega8 juga memiliki
osilator internal dan memiliki kalibrasi khusus yang terdapat didalamnya
3. Mempunyai sumber interrupt eksternal dan internal
Pin INT merupakan sistem interrupt dan memiliki sumber interrupt
4. Terdapat lima mode sleep, yaitu:
Idle
ADC Noise Reduction
Power-safer
Power-down
Standby
2.1.4 Konfigurasi Pin Pada Mikrokontroler ATMega8
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8
Konfigurasi Mikrokontroler ATMega8 dapat dilihat digambar 2.1 diatas,
Mikrokontroler ATMega8 memiliki 28 pin yang terdiri dari Input/Output, Vcc,
GND,dan AREF. Secara fungsional konfigurasi pin-pin tersebut dapat dijelaskan
sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan atau catu daya.
3. Port B (PB0 – PB7) merupakan jalur 8 bit yang difungsikan sebagai
input/output.
4. Port C (PC0 –PC6) merupakan jalur data 7 bit yang difungsikan sebagai
input/output data digital.
5. Port D (PD0 – PD7) merupakan jalur data 8bit yang masing-masing
pin-nya juga dapat difungsikan sebagai input/output.
6. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
2.1.5 Deskripsi Pin-pin Pada Mikrokontroler ATMega8
Mikrokontroler ATMega8 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC,
dan PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat
difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperial
lainnya.
1. PORT B
PORTB merupakan jalur data 8bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti yang tertera pada
tabel di bawah ini:
- ICP1(PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
- OC1A(PB1), OC1B(PB2) dan OC2(PB3) dapat difungsikan sebagai keluaran PWM (pulse width modulation).
- MOSI(PB3), MISO(PB4), SCK(PB5), SS(PB2) merupakan jalur komunikasi SPI. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur
pemograman serial (ISP). TOSC1(PB6) dan TOSC2(PB7) dapat
difungsikan sebagai sumber clock external untuk timer.
- XTAL1(PB6) dan XTAL2(PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler. Perlu diketahui, jika kita menggunakan clock internal
(tanpa crystal) maka PB6 dan PB7 dapat difungsikan sebagai input/output
digital biasa. Namun jika kita menggunakan clock dari crystal external
maka PB6 dan PB7 tidak dapat kita gunakan sebagai input/output.
2. PORT C
PORTC merupakan jalur data 7bit yang dapat difungsikan sebagai
input/output digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut:
- ADC 6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar
10bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa
tegangan analog menjadi data digital.
- I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain
yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas,
accelerometer nunchuck, dll.
- RESET merupakan salah satu pin penting di mikrokontroler, RESET
dapat digunakan untuk merestart program. Pada ATMega8 pin RESET
digabungkan dengan salah satu pin IO (PC6). Secara default PC6 ini
didisable dan diganti menjadi pin RESET. Kita dapat mendisable fungsi
pin RESET tersebut untuk menjadikan PC6 sebagai pin input/output. Kita
dapat melakukan konfigurasi di fusebit untuk melakukan pengaturannya,
namun saya sarankan untuk tidak merubahnya karena jika pin RESET di
disable maka kita tidak dapat melakukan pemograman melalui jalur ISP.
3. PORT D
PORTD merupakan jalur data 8bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti PORTB dan PORTC, PORTD
Tabel 2.3 Fungsi Alternatif PORT D pada setiap pin
- USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan
level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial,
sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk
menerima data serial.
- Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi
hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan
menjalankan program interupsi.
- XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu
membutuhkan external clock.
- T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0.
2.1.6 Kebutuhan Clock
Sumber clock pada ATMega8 secara garis besar ada 2 buah, yaitu clock internal
dan clock external. Untuk clock internal maksimum clock yang dapat digunakan
adalah 8MHz, sedangkan untuk clock external maksimum clock yang dapat
digunakan adalah sebesar 16MHz. Lebih jelasnya mengenai berbagai macam
sumber clock dapat dilihat pada tabel di bawah ini
Tabel 2.4 Jenis-jenis sumber Clock
Untuk sumber clock external kita dapat menggunakan RC osilator atau
crystal osilator. Namun biasanya yang lebih banyak digunakan adalah osilator tipe
crystal.
2.2 RTC (Real Time Clock) DS1307
Real Time Clock (RTC) DS1307 adalah IC yang dibuat oleh perusahaan Dallas
Semiconductor. RTC (Real Time Clock) DS1307 bekerja dengan daya rendah
(low power), memiliki kalender/jam BCD dan SRAM yang nonvolatile dengan
kapasitas 56 bytes. Alamat dan data dikirim melalui 2 kabel dwi-arah. Jam dan
baik untuk 31 hari maupun kurang. Jam bekerja dalam format 24 jam atau 12 jam
dengan indikator AM/PM. DS1307 dapat mendeteksi secara otomatis catu
dayanya, jika catu daya ke sistem mati, maka secara otomatis DS1307 akan
mengambil catu daya dari baterai (jika dipasang). DS1307 memiliki akurasi
(kadaluarsa) hingga tahun 2100.
Pada sistem komputer chip RTC sering dijumpai pada motherboard PC
(biasanya terletak dekat chip BIOS). Semua komputer menggunakan RTC karena
berfungsi menyimpan informasi waktu terkini dari komputer yang bersangkutan.
RTC dilengkapi dengan baterai sebagai pensuplai daya pada chip, sehingga jam
akan tetap up-to-date walaupun komputer dimatikan. RTC dinilai cukup akurat
sebagai pewaktu (timer) karena menggunakan osilator kristal. Ada beberapa jenis
RTC, yaitu : DS1307, DS1302, DS12C887, DS3234.
Gambar 2.3 RTC (Real Time Clock) DS1307
2.2.1 Konfigurasi pin RTC DS1307
Adapun konfigurasi dari setiap pin pada RTC DS1307 adalah:
menulis maupun membaca data. Ketika baterai disambungkan pada IC dan
nilai Vcc dibawah 1.25 Vbat. Proses penulisan dan pembacaan data tidak
dapat dilakukan, namun proses pencacahan waktu tetap berjalan dan tidak
terpengaruh oleh peenurunan Vcc, karena IC akan mengambil sumber
tegangan dari Vbat.
2. Vbat : Digunakan sebagai masukan baterai lithium 3 volt atau sumber
energy yang lain. Tegangan baterai harus berkisar antara 2 volt sampai 3.5
volt. Baterai lithium 48 mA atau lebih besar dapat digunakan lebih dari 10
tahun pada suhu 25oC.
3. SCL (Serial Clock Input) : SCL digunakan untuk sinkronisasi perpindahan
data pada antarmuka serial.
4. SDA (Serial Data Input/Output) : SDA berfungsi sebagai pin masukan dan
keluaran pada antarmuka serial 2 kabel. Pin SDA dan SCL membutuhkan
resistor pull-up sekitar 4K7ohm.
5. SQW/OUT (Square Wave/Output Driver) : Jika diaktifkan, SQWE bit
harus diset ke 1. SQWE akan mengeluarkan gelombang kotak dengan
pilihan frekuensi (1Hz, 4kHz, 8kHz, 32kHz). Pin SQW/OUT
membutuhkan resistor pull-up eksternal. SQW/OUT dapat bekerja baik
dengan sumber tegangan Vcc maupun dengan kristal 32,768kHz.
2.2.2 Fitur–fitur RTC DS1307
1. Real Time Clock menyimpan data – data detik, menit, jam, tanggal,
3. Antarmuka serial two wire (I2C).
4. Sinyal keluaran gelombang kotak terprogram (Programmable
squarewave).
5. Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterai
cadangan dengan operasional osilator.
6. Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu antara -40oC hingga
+85oC.
7. Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOIC.
2.2.3 Peta Alamat RTC DS1307
Pemetaan alamat pada RTC DS1307 dimana register-register DS1307
ditempatkan pada lokasi pengalamatan 00h sampai 07h. Sedangkan register
-register RAM (Random Access Memory) ditempatkan pada lokasi pengalamatan
08h sampai 3Fh.
Khusus alamat 02H, bit-6 LOW untuk siklus jam 00–24 dan HIGH untuk
siklus jam 00–12. Bit-5 HIGH pada saat PM dan LOW pada saat AM atau angka
puluhan jika bit-6 LOW.
2.2.4 Register Kontrol RTC DS1307
Register kontrol pada RTC DS1307 digunakan untuk mengontrol operasi pada pin
SQW/OUT.
Tabel 2.6 Register Kontrol Pada RTC DS1307
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
OUT X X SQWE X X RS1 RS0
1. Bit 7 Output Control (OUT) : Bit 7 adalah keadaan jika pin SQW/OUT di
disable sehingga tidak mengeluarkan clock, bit 7 ini menentukan level
sinyal yang keluar dari pin SQW/OUT. Jika bit 7 ini LOW, maka level pin
SQW/OUT ikut LOW dan jika bit 7 ini HIGH, maka level pin SQW/OUT
ikut HIGH.
2. Bit 4 Square-wave Enable : Digunakan untuk enable/disable keluarnya
clock dari pin SQW/OUT. HIGH berarti enable dan LOW berarti disable.
Frekuensi sinyal clock yang keluar dari pin SQW/OUT ditentukan oleh
kondisi bit 1 dan bit 0.
3. Bit 1 dan 0 Rate Select (RS1, RS0) Digunakan untuk menentukan
frekuensi yang keluar dari pin SQW/OUT. Kombinasi nilai RS0, dan RS1
menghasilkan output gelombang kotak dengan nilai frekuensi
masing-masing yang ditunjukkan oleh tabel 2.7
2.2.5 Komunikasi I2C Pada RTC DS1307
Untuk membaca data tanggal dan waktu yang tersimpan di memori RTC DS1307
dapat dilakukan melalui komunikasi serial I2C seperti tampak pada gambar
berikut:
Gambar 2.4 Komunikasi serial RTC dengan I2C
Dari gambar 2.4 diatas dapat dilihat DS1307 beropersai sebagai slave pada
bus I2C. Cara Access pertama mengirim sinyal START diikuti device address dan
alamat sebuah register yg akan dibaca. Beberapa register dapat dibaca sampai
STOP condition dikirim.
I2C singkatan dari Inter Integrated Circuit, adalah sebuah protokol untuk
komunikasi serial antar IC, dan sering disebut juga Two Wire Interface (TWI).
Bus yang digunakan untuk komunikasi antara mikrokontroler dan divais periferal
seperti memori, sensor temperatur dan I/O expander. Komunikasi dilakukan
melalui dua jalur: SDA (serial data) dan SCL (serial clock). Setiap divais I2C
memiliki 7-bit alamat yang unik. MSB adalah fix dan ditujukan untuk kategori
serial dua arah menggunakan dua saluran yang didisain khusus untuk mengirim
maupun menerima data. Divais yang mengirim data sepanjang bus disebut master,
divais yang menerima data disebut slave. Master memulai transmisi dengan
sebuah sinyal start, dan menghentikan transmisi dengan sebuah sinyal stop pada
jalur SDA. Selama sinyal start dan stop, jalur SCL harus dalam keadaan high.
Setelah master memulai pengiriman data dengan sebuah sinyal start,
master menulis satu byte alamat divais kepada slave. Setiap byte data harus
memiliki panjang 8-bit. Slave harus memberikan konfirmasi dari byte data yang
diterimanya dengan sebuah bit acknowledge (ACK). Sinyal Start merupakan
sinyal untuk memulai semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan
SDA dari 1 menjadi 0 pada saat SCL 1. Sinyal Stop merupakan sinyal untuk
mengakhiri semua perintah, didefinisikan sebagai perubahan tegangan SDA dari 0
menjadi 1 pada saat SCL 1. Sinyal dasar yang lain dalam I2C Bus adalah sinyal
acknowledge yang disimbolkan dengan ACK. Setelah transfer data oleh master
berhasil diterima slave, slave akan menjawabnya dengan mengirim sinyal
acknowledge, yaitu dengan membuat SDA menjadi 0 selama siklus clock ke 9.
Pada komunikasi I2C antara DS1307 dan mikrokontroler, data- data jam
dan yang lain dikirim dalam format BCD. Data dikirim per-byte dari
mikrokontroler ke DS1307 secara serial. Setelah menerima satu byte data,
DS1307 sebagai slave akan mengirim sinyal acknowledge ke mikrokontroler.
Sinyal acknowledge adalah tanda bahwa satu byte data telah diterima oleh
DS1307. Awal komunikasi, mikrokontroler akan membangkitkan sinyal start I2C.
karena mikrokontroler akan menuliskan terlebih dahulu alamat awal pembacaan
register DS1307. Setelah itu, proses pembacaan I2C dimulai. Mikrokontroler
mengirimkan alamat DS1307 beserta kode instruksi baca. Proses pembacaan
dilakukan per-byte dimulai dari register deetik sampai register tahun. Setelah
menerima data 1 byte utuh mikrokontroler akan mengirimkan sinyal acknowledge
ke DS1307. Pada akhir pembacaan register tahun, akan dikirim sinyal
notacknowledge dan diakhiri dengan sinyal stop.
2.3 IC Shift Register 74HC595
Shift register SIPO (Serial In Paralel Out) memiliki pin input serial, pin clock, dan
beberapa pin output. Setiap kali sinyal clock terdeteksi di pin clock, nilai-nilai
pada pin-pin output akan digeser ke kiri (umumnya), dan nilai pin input akan
diselipkan menjadi bit terendah (LSB). Sinyal clock umumnya ditandai dengan
perubahan tegangan naik (rising up) atau turun (rising down) tergantung dari
spesifikasi shift register yang bersangkutan.
Gambar 2.5 IC Shift Register 74HC595
74HC595 adalah IC (integrated circuit, sirkuit elektronika terpadu) dari
menerima masukan secara serial dan keluaran paralel dalam 8-pin keluaran. Data
masukan disimpan pada register penyimpanan tipe-D sepanjang satu byte (8 bit
D-type storage register). Register penyimpanan ini memiliki keluaran paralel
dengan 3 kondisi (3-state): HIGH, LOW, dan NULL (High-Z, High Impedance).
Sumber detak terpisah disediakan untuk masing-masing register (shift register dan
storage register).
Shift Register memiliki pin kendali SRCLR untuk mereset data di antrian
(direct overriding clear control), pin masukan serial (SER), dan pin keluaran
serial untuk disambungkan dengan IC lainnya (cascading). Dengan adanya pin
keluaran serial ini, data keluaran paralel dapat diekspansi menjadi lebih dari 8-bit.
Shift register clock (SRCLK) maupun storage register clock (RCLK) dipicu pada
sisi positif signal (positive-edge triggered). Bila kedua sumber detak
disambungkan bersama-sama, shift register akan selalu satu pulsa detak lebih
awal dibanding storage register.
2.4 IC ULN2803
ULN2803 adalah chip Integrated Circuit (IC) berupa rangkaian transistor
Darlinton dengan Tegangan Tinggi. Hal ini memungkinkan untuk membuat
antarmuka sinyal TTL dengan beban tegangan tinggi. Chip mengambil sinyal
tingkat rendah (TLL, CMOS, PMOS, NMOS) yang beroperasi pada tegangan
rendah dan arus rendah dan bertindak sebagai relay, menyalakan atau mematikan
tingkat sinyal yang lebih tinggi di sisi yang berlawanan. Secara fisik ULN2803
sinyal rendah). Pin 10 adalah COM pada sisi yang lebih tinggi dan umumnya akan
dihubungkan ke tegangan positif. Pins 11-18 adalah output (Pin 1 untuk Pin 18,
Pin 2 untuk 17, dst).
Gambar 2.6 Intergrated Circuit (IC) ULN2803
Di sisi output ULN2803 umumnya berada pada selang nilai 50V/500mA,
sehingga dapat mengoperasikan beban kecil secara langsung. Pada aplikasi lain,
sering digunakan untuk daya kumparan dari satu atau lebih relay yang
memungkinkan tegangan yang lebih tinggi atau arus yang lebih kuat, dikontrol
oleh sinyal tingkat rendah. Dalam aplikasi arus kuat (listrik), ULN2803
menggunakan tingkat rendah (TTL) sinyal untuk mengaktifkan ataupun
mematikan sinyal tegangan/arus yang lebih tinggi pada sisi output.
2.5 Liquid Crystal Display (LCD)
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan
elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan
lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan
listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri
lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul
yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap
dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Gambar 2.7 LCD (Liquid Cristal Display)
2.5.1 Pengendali/kontroler LCD (Liquid Crystal Display)
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang
berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display).
Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi dengan memori
dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
a. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori
tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
b. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan
memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari
karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh
pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga
pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat
merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
2.5.2 Register Kontrol Pada LCD (Liquid Crystal Display)
a. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari
mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses
penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display)
dapat dibaca pada saat pembacaan data.
b. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau
ke DDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut
ke DDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
2.5.3 Konfigurasi Pin Pada LCD
a. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin
ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat
dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler
dengan lebar data 8 bit.
b. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang
menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low
menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high
c. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low
tulis data, sedangkan high baca data.
d. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
e. Pin VBL berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini
dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan
ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Tabel 2.8 Konfigurasi Pin LCD
No Simbol Level Fungsi
1 Vss - 0 Volt
2 Vcc - 5+10% Volt
3 Vee - Penggerak LCD
4 RS H/L
H=Memasukkan Data,L=Memasukkan Ins
5 R/W H/L H=Baca, L=Tulis
6 E Enable Signal
Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:
1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.
4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM ( maksimal 80 karakter ).
5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.
6. Dibangun oleh osilator lokal.
7. Satu sumber tegangan 5 Volt.
8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.
9. Bekerja pada suhu 0oC sampai 550C.
2.6 Light Emitting Diode (LED)
LED merupakan keluarga dari Dioda yang terbuat dari Semikonduktor. Cara
kerjanya pun hampir sama dengan Dioda yang memiliki dua kutub yaitu kutub
Positif (P) dan Kutub Negatif (N). LED hanya akan memancarkan cahaya apabila
dialiri tegangan maju (bias forward) dari Anoda menuju ke Katoda. LED terdiri
dari sebuah chip semikonduktor yang di doping sehingga menciptakan junction P
dan N. Proses doping yang dimaksud dalam semikonduktor adalah proses untuk
menambahkan ketidakmurnian (impurity) pada semikonduktor yang murni
sehingga menghasilkan karakteristik kelistrikan yang diinginkan.
Ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari Anoda (P)
menuju ke Katoda (K), Kelebihan Elektron pada N-Type material akan berpindah
ke wilayah yang kelebihan Hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif
(P-Type material). Saat Elektron berjumpa dengan Hole akan melepaskan photon
Gambar 2.8 Light Emitting Diode (LED)
2.7 Tactile Switch
Tactile Switch merupakan komponen control yang sangat berguna, alat ini dapat
kita jumpai pada panel listrik atau di luar panel listrik. Fungsi tombol tekan adalah
untuk mengontrol kondisi on atau off rangkaian listrik, prinsip kerja tombol tekan
adalah kerja sesaat maksudnya jika tombol kita tekan sesaat maka akan kembali
pada posisi semula. Berdasarkan fungsinya tombol tekan terbagi atas 3 tipe
kontak:
1. Kontak NO (Normally Open = Kondisi terbuka) Tombol jenis ini biasanya
digunakan untuk menghubungkan arus pada suatu rangkaian Kontrol atau
sebagai tombol start. Fungsi mengalirkan arus pada tombol ini terjadi
apabila pada bagian knop nya ditekan sehingga kontaknya saling
terhubung dan aliran listrik akan terputus apabila knopnya dilepas karena
terdapat pegas.
2. Kontak NC (Normally Close = Kondisi Tertutup) Tombol jenis ini adalah
jenis kontak tertutup. Biasanya digunakan untuk memutus arus listrik yaitu
knop dilepas maka akan kembali pada posisi semula. Tombol jenis ini
digunakan untuk tombol stop.
3. Kontak NO dan NC merupakan gabungan antara kontak NO dan kontak
NC. Mereka berja secara bersamaan dalam satu poros. Jika tombol di
tekan maka kontak NO yang semula terbuka (Open) dan kontak NC yang
terhubung (Close) akan terbalik arah yaitu kontak NO akan menjadi
terhubung (Close) dan kontak NC akan menjadi terbuka (Open). Jika knop
pada tombol dilepaskan maka akan kembali ke posisi semula.
Gambar 2.9 Tactile Switch
2.8 Bahasa Pemograman BASCOM-AVR
Bahasa BASCOM-AVR menggunakan bahasa pemograman BASIC. Bahasa
BASIC adalah bahasa pemograman yang dapat dikatakan bahasa pemograman
berlevel tinggi. Bahasa pemograman berlevel rendah berarti bahasa pemograman
yang berorientasi pada mesin, misalnya bahasa assembly. Sedangkan bahasa
pemograman berlevel tinggi merupakan bahasa pemograman yang berorientasi
pada manusia. Bahasa pemograman berlevel rendah merupakan bahasa
memprogram dalam bahasa ini diperlukan tingkat kecermatan yang tinggi. Bahasa
pemograman berlevel tinggi relatif mudah digunakan, karena ditulis dengan
bahasa manusia yang lebih mudah dimengerti dan tidak tergantung pada mesin.
Penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini tidak mengenal
aturan penulisan dikolam tertentu. Jadi bisa dimulai dari kolom manapun. Namun
demikian, untuk mempermudah dalam pembacaan program dan untuk keperluan
dokumentasi, sebaiknya penulisan program dalam bahasa BASCOM-AVR ini
diatur sedemikian rupa sehingga mudah dibaca. BASCOM AVR menyediakan
pilihan yang dapat mensimulasikan program.
2.8.1 Tipe Data
Tipe data merupakan bagian program yang penting karena tipe data
mempengaruhi setiap instruksi yang akan dilaksanakan komputer. Pemilihan tipe
data yang tepat akan membuat operasi data menjadi lebih efesien dan efektif.
Tabel 2.9 Tipe-Tipe Data Dalam BASCOM-AVR
NO Tipe Jangkauan
6. Single 1.5x10-45–3.4x10
38
7. Double 5.0x10-324–1.7x10
2.8.2 Variabel
Variabel adalah suatu pengenal (identifier) yang digunakan untuk mewakili suatu
nilai tertentu di dalam proses program yang dapat diubah-ubah sesuai dengan
kebutuhan. Nama dari variable terserah sesuai dengan yang diinginkan namun hal
yang terpenting adalah setiap variabel diharuskan :
• Terdiri dari gabungan huruf dan angka dengan karakter pertama harus
berupa huruf, max 32 karakter.
• Tidak boleh mengandung spasi atau symbol-simbol khusus seperti : $, ?,
%, #, !, &, *, (, ), -, +, = dan lain sebagainya kecuali underscore.
• Panjang sebuaah nama variabel hanya 32 karakter.
Untuk dapat menggunakan variabel, maka variabel tersebut harus dideklarasikan
terlebih dahulu pada program yang dibuat.
2.8.3 Operasi–operasi dalam BASCOM AVR
Bahasa pemograman BASCOM AVR ini dapat digunakan untuk menggabungkan,
membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan
menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM AVR.
• Operator aritmatika adalah operator yang digunakan dalam perhitungan
operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
• Operator Relasi berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya
dapat digunakan untuk membuat keputusan yang sesuai dengan program
Tabel 2.10 Operasi Relasi
Opertor Relasi Pernyataan
= Sama Dengan X = Y
<> Tidak Sama Dengan X <> Y
< Lebih Kecil Dari X < Y
> Lebih Besar Dari X > Y
<= Lebih Kecil Sama Dengan X <= Y
>= Lebih Besar Sama Dengan X >= Y
• Operator Logika digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau
memanipulasi bit dan bolean. Dalam BASCOM-AVR ada 4 buah operator
logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR.
• Operator fungsi adalah operator yang digunakan untuk melengkapi
BAB 3
PERANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok
Secara garis besar diagram blok rangkaian dapat ditunjukkan pada gambar 3.1
dibawah ini:
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
MIKROKONTROLER
ATMEGA8
RTC (Real Time Clock)
Tombol
LCD
Traffic
Light 1 Light 2Traffic Light 3Traffic Light 4Traffic
Driver LED Driver LED
Dari gambar diatas dapat dijelaskan bahwa RTC (Real Time Clock)
DS1307 dihubungkan ke mikrokontroler dengan sistem komunikasi dua arah (2
wire). Dalam hal ini mikrokontroler dapat difungsikan sebagai pengolah data dari
data yang dikirim RTC (Real Time Clock) DS1307 ke mikrokontroler tersebut.
Pada dasarnya RTC (Real Time Clock) DS1307 tersebutlah yang mengatur waktu
dari sistem traffic light tersebut yang kemudian data dari RTC (Real Time Clock)
DS1307 itu diteruskan ke mikrokontroler untuk diolah datanya.
Dengan adanya RTC (Real Time Clock) DS1307 sebagai pengatur waktu
maka mikrokontroler dapat memutuskan pada pukul berapa sajakah setiap ruas
jalan yang akan mendapatkan penyalaan lampu hijau paling lama, setelah
mikrokontroler memutuskan waktu pada setiap ruas jalan yang akan mendapatkan
penyalaan lampu hijau paling lama maka mikrokontroler akan memerintahkan
driver LED pada traffic light untuk menjalankan prosedur penyalaan lampu
traffic.
3.2 Perancangan Rangkaian Kendali Sistem
Rancangan rangkaian menggunakan komponen-komponen elektronika
analog dan digital. Dalam hal ini, sebagai inti rangkaian digunakan sebuah RTC
(Real Time Clock) dan sebuah mikro dan beberapa komponen pendukung,
misalnya IC yang digunakan untuk Driver LED, dan display. Rangkaian dapat
3.2.1 Rangkaian Catu Daya
Adapun rangkaian catu daya yang digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya
Sumber tegangan pada rangkaian ini adalah dari tegangan PLN, sehingga
digunakan sebuah transformator untuk menurunkan tegangan dari 220V menjadi
9V. Setelah tegangan diturunkan, tegangan tersebut kemudian disearahkan oleh
sebuah dioda. Kapasitor berfungsi sebagai filter sehingga tegangan DC yang
dihasilkan dioda mempunyai ripple tegangan yang kecil. Tegangan tersbut
kemudian di regulasi oleh regulator LM7805 sehingga tegangan output dari
rangkaian ini akan stabil pada 5V. Tegangan inilah yang digunakan untuk
3.2.2 Rangkaian Pewaktu RTC DS1307
Adapun rangkaian pewaktu yang digunakan pada alat ini adalah sebagai berikut:
Gambar 3.3 Rangkaian Pewaktu RTC DS1307
Rangkaian pewaktu yang digunakan adalah rangkaian DS1307. IC ini
merupakan ic yang sering digunakan dalam pembuatan jam digital. Prinsip kerja
dari rangkaian RTC ini adalah pin Vcc dari RTC dihubungkan dengan supply
sebesar 5 Vdc. Sinyal osilasi disediakan melalui kristal dengan frekuensi
32,768KHz yang dihubungkan dengan pin X1 dan X2. Keperluan untuk back-up
supply yang dihubungkan untuk mempertahankan data waktu RTC disediakan
oleh baterai dengan tegangan sebesar 3 Vdc yang dihubungkan dengan pin VBat.
Sedangkan untuk proses komunikasi data waktu dengan sistem keseluruhan diatur
Bersifat open drain, oleh sebab itu membutuhkan external pull up resistor.
Sedangkan SDA adalah yang berfungsi sebagai masukan/keluaran untuk I2C
serial interface. Bersifat open drain, oleh sebab itu membutuhkan external pull up
resistor. Pin SCL dan pin SDA dihubungkan dengan mikrokontroler yang diberi
resistor pull up sebesar 10 KΩ .
3.2.3 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
Berikut adalah rangkaian mikrokontroler ATMega8 yang digunakan pada alat ini:
Rangkaian ini merupakan rangkaian minimum ATMega8 dengan 38ristal
16MHz. Dengan rangkaian ini mikrokontroler akan bekerja pada frekuensi kerja
16MHz. Rangkaian minimum ini adalah rangkaian dengan konfigurasi minimum
yang digunakan agar mikrokontroler dapat beroperasi. Pin Reset pada
mikrokontroler terhubung ke 5V melalui sebuah resistor 10K. Pin AVCC, VCC
dan Aref pada mikrokontroler langsung terhubung pada 5V.
3.2.4 Rangkaian Driver LED
Rangkaian tersebut merupakan rangkaian yang digunakan untuk
menyalakan LED pada traffic light. Rangkaian ini menggunakan IC 74LS595 dan
ULN2803. IC 74LS595 merupakan IC shift register yang dihubungkan pada
mikrokontroler. IC tersebut akan mengubah data serial dari mikrokontroler
menjadi data paralel. Data tersebut kemudian dimanfaatkan untuk menyalakan
LED melalui IC ULN2803. LED dihubungkan melalui SL2, SL3, SL4, dan SL5.
Sedangkan SL1 akan dihubungkan ke mikrokontroler.
3.2.5 Rangkaian LCD Karakter 16x2
Berikut ini merupakan rangkaian yang digunakan untuk mengoperasikan LCD
Pada rangkaian ini digunakan trimpot yang dihubungkan pada pin 3 dari
LCD. Hal ini bertujuan agar kontras pada karakter yang ditampilkan pada LCD
dapat diatur tingkat kecerahannya. Pin 5 pada LCD dihubungkan langsung pada
GND shingga logika pada pin ini selalu low. Hal ini akan menyebabkan LCD
akan selalu pada mode Write, dimana LCD sifatnya akan selalu untuk
menampilkan data dari mikrokontroler saja.
3.2.6 Rangkaian Tombol / Tactile Switch
Adapun rangkaian tombol / tactile switch yang digunakan adalah sebagai berikut:
Gambar 3.7 Rangkaian Tombol / Tactile Switch
Rangkaian ini merupakan sarana input logika digital bagi mikrokontroler.
Dari rangkaian dapat dilihat bahwa ketika sakelar tidak tekan, semua pin pada
3.3 Rancangan Perangkat Lunak Sistem 3.3.1 Flowchart Sistem
Gambar diatas merupakan flowchart atau diagram alir sistem. Diagram
tersebut menjelaskan proses alir dari start hingga selesai satu siklus kerja, hal ini
adalah aliran kerja program. Pada saat alat dinyalakan, alat pertama kali akan
menginisialisasi pin - pin yang dihubungkan pada mikrokontroler. Hal ini
bertujuan agar mikrokontroler dapat berkomunikasi dengan RTC sebagai penentu
waktu, tombol sebagai sarana input digital, rangkaian display LCD dan rangkaian
display waktu. Setelah itu, mikrokontroler akan memeriksa slot waktu yang mana
yang aktif. Slot waktu aktif didapatkan berdasarkan waktu yang diperoleh dari
rangkaian RTC. Slot waktu tersebut berguna untuk menentukan jeda waktu untuk
perpindahan warna lampu pada traffic light. Ketika slot waktu yang aktif sudah
didapatkan, maka dengan demikian jeda waktu yang aktif untuk waktu tersebut
pun sudah didapatkan. Setelah itu alat akan menjalankan urutan penyalaan lampu
traffic light dengan waktu jeda perpindahan warna lampu sesuai dengan data yang
sudah didapatkan tadi. Kemudian program pun kembali lagi untuk memeriksa slot
BAB 4
PENGUJIAN RANGKAIAN ALAT
Pengujian dilakukan secara masing-masing blok dan secara keseluruhan.
Pengujian dapat dilakukan setelah masing-masing bagian telah terangkai dengan
baik. Berikut adalah hasil pengujian berdasarkan fungsi masing-masing bagian
sistem.
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Gambar 4.1 Pengujian Pada Rangkaian Catu Daya
Pada rangkaian ini, sumber tegangan yang digunakan adalah tegangan AC
dari PLN. Untuk menguji rangkaian ini, dilakukan pengukuran pada titik-titik
yang ditunjukkan pada rangkaian. Berikut merupakan hasil pengukuran tegangan
yang dilakukan:
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Pada Setiap Titik Uji
Test Point Tegangan
TP1 215 V AC
TP2 10 V AC
TP3 9,5V DC
4.2 Pengujian Rangkaian Pewaktu RTC DS1307
Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Pewaktu RTC DS1307
Pengujian rangkaian ini dilakukan dengan cara merangkai rangkaian seperti
gambar. Setelah itu, berikut adalah program yang digunakan untuk menguji coba
rangkaian tersebut:
$regfile = "m328pdef.dat"
$crystal = 11059200
$lib "mcsbyte.lbx"
$lib "ds1307clock.lib"
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.0 , Db5 = Portd.7 ,
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls
Config Sda = Portc.4
Config Scl = Portc.5
Const Ds1307w = &HD0
Const Ds1307r = &HD1
Tbl_menu Alias Pind.2
Tbl_up Alias Pind.3
Tbl_down Alias Pind.4
Dim Jam As Byte
Dim Menit As Byte
Dim Detik As Byte
Jam = 16
Menit = 40
Detik = 0
Gosub Ds_setting
Gosub Disp_waktu
If Menit < 10 Then
Locate 1 , 11
If Detik < 10 Then
Locate 1 , 14
Locate 1 , 14
Lcd Detik
End If
Return
Ds_waktu:
I2cstart
I2cwbyte Ds1307w
I2cwbyte 0
I2cstart
I2cwbyte Ds1307r
I2crbyte Detik , Ack
I2crbyte Menit , Ack
I2crbyte Jam , Nack
I2cstop
Detik = Makedec(detik)
Menit = Makedec(menit)
Jam = Makedec(jam)
Return
Ds_setting:
Detik = Makebcd(detik)
Menit = Makebcd(menit)
I2cwbyte Ds1307w
I2cwbyte 0
I2cwbyte Detik
I2cwbyte Menit
I2cwbyte Jam
I2cstop
Return
Setelah program diinputkan pada mikrokontroler, maka akan tampil jam
digital dengan tampilan waktu 16:40:00 pada LCD. Jika hal tersebut tampil, maka
rangkaian DS1307 sudah dapat berkomunikasi dengan mikrokontroler dengan
baik.
4.3 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8
Untuk memastikan rangkaian mikrokontroler dalam keadaan baik, maka
dilakukan pengujian rangkaian. Pengujian dilakukan dengan cara merangkai
rangkaian seperti terlihat pada gambar dan kemudian menginputkan program
sederhana pada mikrokontroler tersebut. Berikut merupakan program sederhana
yang diinputkan untuk menguji rangkaian ini:
$regfile = "m328pdef.dat"
$crystal = 16000000
Do
Toggle portd.7
Waitms 100
Loop
Ketika program tersebut berjalan, maka LED yang terhubung pada
mikrokontroler akan tampak berkedip dengan jeda waktu tertentu. Jika sudah
dalam keadaan demikian, maka dapat dikatakan rangkaian tersebut sudah
beroperasi dengan baik.
Pengujian rangkaian ini dilakukan dengan mengukur tegangan pada titik seperti
yang ditunjukkan pada gambar diatas. Setelah itu, dilakukan penekanan pada
tombol dan pengukuran tegangan dilanjutkan agar mengetahui tombol-tombol
sudah beroperasi dengan baik atau tidak. Berikut ini merupakan table pengukuran
yang dilakukan:
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Rangkaian Tombol di Setiap Titik Uji
Titik
Uji
Tombol 1 Tombol 2 Tombol 3
Tidak
Ditekan
Ditekan
Tidak
Ditekan
Ditekan
Tidak
Ditekan
Ditekan
TP1 4,6V DC 0 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC
TP2 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC 0 4,6V DC 4,6V DC
TP3 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC 4,6V DC 0
Rangkaian LCD diuji dengan cara menghubungkannya dengan mikrokontroler
seperti pada gambar diatas. Kemudian pada mikrokontroler diinputkan program
sebagai berikut:
$regfile = "m328pdef.dat"
$crystal = 11059200
Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portb.0 , Db5 = Portd.7 ,
Db6 = Portd.6 , Db7 = Portd.5 , Rs = Portb.2 , E =
Portb.1
Config Lcd = 16 * 2
Cursor Off
Cls
Do
Lcd "Test "
Loop
Rangkaian LCD dikatakan dalam kondisi baik apabila setelah program tersebut
diinputkan pada mikrokontroler dan dioperasikan, maka pada LCD akan tampil
4.6 Pengujian Rangkaian Driver LED
Untuk menguji rangkaian ini, perlu dibuat rangkaian sebagai berikut:
Gambar 4.6 Pengujian Rangkaian Driver LED
Kemudian pada mikrokontroler dimasukkan program berikut:
$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 16000000
Pin_data Alias Portb.0
St_cp Alias Portb.1
Sh_cp Alias Portb.2
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Data_lampu = &H21
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Set St_cp
Waitus 100
Reset St_cp
Wait Waktu_lampu
Data_lampu = &H0C6
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Data_lampu = &H42
Waitus 100
Reset St_cp
Wait Waktu_lampu_kuning
Data_lampu = &H21
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Data_lampu = &H84
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Set St_cp
Waitus 100
Reset St_cp
Wait Waktu_lampu
Data_lampu = &H42
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Data_lampu = &H0C6
Shiftout Pin_data , Sh_cp , Data_lampu , 1
Set St_cp
Waitus 100
Reset St_cp
Wait Waktu_lampu_kuning
Loop
Ketika program tersebut dijalankan pada rangkaian, maka lampu led akan
4.7 Pengujian Kerja Sistem Secara Keseluruhan
Akhir dari pengujian rangkaian secara keseluruhan ini dimulai dari menjalankan
sistem hingga mengeksekusi program yang telah dibuat di PC, maka dihasilkan
table data sebagai berikut:
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Kerja Sistem Secara Keseluruhan
Slot Waktu Waktu Merah Hijau Kuning
1 01.00–12.59 - - 0 detik
2 03.00–05.59 5 detik 5 detik 2 detik
3 06.00–08.59 15 detik 15 detik 2 detik
4 09.00–11.59 10 detik 10 detik 2 detik
5 12.00–13.59 15 detik 15 detik 2 detik
6 14.00–16.59 10 detik 10 detik 2 detik
7 17.00–20.59 15 detik 15 detik 2 detik
BAB 5 PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan tahap perancangan dan pembuatan sistem yang kemudian
dilanjutkan dengan tahap pengujian maka dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
1. Alat ini sudah bekerja sesuai tujuannya yaitu sebagai Traffic Light
yang bekerja mandiri dengan menggunakan RTC (Real Time Clock)
DS1307 sebagai pengatur waktu. Dengan demikian kemacatan pada
ruas jalan dapat berkurang.
2. Alat ini telah berfungsi dengan baik. Walaupun sumber tegangan
terputus, perhitungan waktu akan tetap berjalan otomatis dan dengan
adanya batteray CMOS maka waktu dapat direset ulang.
5.2 Saran
Dengan memandang dari segi penggunaan dan sistem kerja suatu peralatan,
maka penulis mempunyai beberapa saran untuk pengembangan alat yang di
buat apabila ada pihak yang berminat mengembangkan secara luas antara lain:
1. Rangkaian ini dapat dikembangkan lagi dengan menambah sensor
kepadatan di setiap ruas jalan, sehingga walaupun waktu tunda habis
tetapi sensor masih mendeteksi kepadatan maka otomatis waktu tunda
(delay) bertambah dengan sendirinya.
DAFTAR PUSTAKA
Putra Eko, Afgianto. 2010. Mudah Menguasai Pemrograman Mikrokontroler Atmel
AVR Menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu
Wahyudin, Didin. 2007. Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S52 Dengan Bahasa
BASIC Menggunakan BASCOM-8051. Yogyakarta: Penerbit ANDI.
Winoto, Ardi. 2008. Mikrokontroler AVR ATMega8/32/16/6535 dan pemogramannya
dengan bahasa C pada WinAVR. Bandung: Penerbit Informatika.
http://purnomosejati.wordpress.com/2011/08/25/mengenal-komunikasi-i2cinter-integrated-circuit/
Diakses pada tanggal: 29 April 2015
http://pccontrol.wordpress.com/2011/06/27/pengetahuan-dasar-pemrograman-rtc-ds1307-dengan-bahasa-c-codevision-untuk-avr/
Diakses pada tanggal: 29 April 2015
http://akhdanazizan.com/tombol-tekan-push-button
Diakses pada tanggal: 29 April 2015
http://www.alldatasheet.com
Program yang digunakan pada “RTC (Real Time Clock) DS1307 Sebagai Pengatur Waktu Pada Sistem Traffic Light Adaptif”
$regfile = "m8def.dat"
St_cp Alias Portb.1
'Enable
Sh_cp Alias Portb.2
Locate 1 , 8
Incr Tunda
If Menit < 10 Then Locate 1 , 11 Lcd "0"
End If Lcd Menit
Locate 1 , 14
If Detik < 10 Then Locate 1 , 14 Lcd "0"
End If Lcd Detik
Locate 2 , 14
If Tunda < 10 Then Locate 2 , 14
If Menit > 59 Then Menit = 0
End If
If Tbl_down = 0 Then Decr Menit
If Menit > 254 Then Menit = 59
Loop Until Tbl_menu = 0 Waitms 150
If Tbl_down = 0 Then Decr Jam
Loop Until Tbl_menu = 0
End If
Loop Until Tunda = Tunda_set Tunda = 0
Loop Until Tunda = 2 Tunda = 0
Gosub Tampil
Loop Until Tunda = Tunda_set Tunda = 0
Loop Until Tunda = 2 Tunda = 0
Loop Until Tunda = Tunda_set Tunda = 0
Loop Until Tunda = 2 Tunda = 0
Loop Until Tunda = Tunda_set Tunda = 0
Gosub Ambil_waktu Gosub Tampil
Loop Until Tunda = 2 Tunda = 0
