!"
, , -- $ .(
& ,
/ 0 0 0 0 ( (
/ ( 1
/ ,
%
0 $
$, & 0 2 $ 3
0
0 ,
4
! 5 / 5 6 !
5 / ( ( 6
* 5 / 0 0 7 2
" 5 /0 , 2 2
% 8 % (
0 9
0
: ! 0 0
0 (
; , 4 %
/ - $ / - 0 6 1 .
8
< (
7 0
; 0 2 % 8 %
< ( 6 0 / / (
6 6 0 /
) !* 0
0 9
2
8
( 0 0
0 0 ! " "
# " ! $ %
0 = 0 0
0 ,
0 , 0 0 0
,
0 0
-1/ 1
/1 0 90
9 $
0 0 0
0 /1 > !) ? 1@
, 0 0
8
& '
3 09 0 0 09
0 00 0 1 0 0 %
$ ?0 . 1 / ( 0 = 0
8 09 0 00 @ 0
09 0 0 9 09 0
0 80 09 0 0 9 0
0 0 9 09 0 0 @
0 80 8 09 0
0 0 -1/ 1 ( 0 0 0
0 3 /1 80
9 90 ( 0 9 0 3 0 09
00 00 09 0 0 09 0 0
0 0 0 0 3 0 0
80 /1 > !) ? 1@ ( 00
0 0 09 00 0 90 09 0
A
5 5 : 6 %- & / & &
: ! ;
: ;
A
(
&0 0 7 $
(
! ? 0 ( ):*: !
( 9 /1 !"
* 0 9 5 / !:
" ( 9 -1/ !;* ;
A
(
&0 0 7 $
-/ 0 = ;*
0 ? 5 ) 1 ;;
0 0 0 0 ):*: <
0 0
8
( 0 0
0 0 ! " "
# " ! $ %
0 = 0 0
0 ,
0 , 0 0 0
,
0 0
-1/ 1
/1 0 90
9 $
0 0 0
0 /1 > !) ? 1@
, 0 0
8
& '
3 09 0 0 09
0 00 0 1 0 0 %
$ ?0 . 1 / ( 0 = 0
8 09 0 00 @ 0
09 0 0 9 09 0
0 80 09 0 0 9 0
0 0 9 09 0 0 @
0 80 8 09 0
0 0 -1/ 1 ( 0 0 0
0 3 /1 80
9 90 ( 0 9 0 3 0 09
00 00 09 0 0 09 0 0
0 0 0 0 3 0 0
80 /1 > !) ? 1@ ( 00
0 0 09 00 0 90 09 0
!
"
#
$ %
$
'
() '
* +*&
,( -./. $ $ ,
/ 0
1
'
&* 1- 23
/
*
/
1 *4
'
&*
/ ,
*4
!
0
1 5
' 5
/ 5
() '
" #
( 0
1
' $
/
6
. &
6
$ %
5
0
% &
&
,
() ' 38
-./. ! +*& + 9 *
& : 7 , 2
' ( % % ) * ()
! ! &
!
*
!
-./.
* +*&
.
*
Rokok adalah silinder dari kertas berukuran panjang antara 70 hingga 120 mm
dengan diameter sekitar 10 mm yang berisi daun daun tembakau, cengkeh dan
bahan lainnya yang telah dicacah. Rokok dibakar pada salah satu ujungnya dan
dibiarkan membara agar asapnya dapat dihirup. Rokok mengandung lebih dari
4000 bahan zat organik berupa gas maupun partikel yang telah diidentifikasi dari
daun tembakau. Bahan tersebut umumnya bersifat toksik. Bahan lain yang
terkandung dalam asap rokok dapat dilihat pada gambar 2.1 dibawah ini:
! "
Asap rokok merupakan salah satu hasil pembakaran rokok dalam bentuk gas.
Tiga jenis gas yang terkandung dalam asap rokok yang paling berbahaya
diantaranya adalah nikotin, tar dan karbon monoksida.Nikotin menaikkan tekanan
darah dan mempercepat denyut jantung serta menyebabkan ketagihan. Karbon
monoksida merupakan gas beracun yang tidak berbau sama sekali. Karbon
monoksida dapat mengikat dirinya pada HB darah dengan sehingga oksigen tidak
7
mempermudah para perokok menderita penyakit penyempitan dan penutupan
pembuluh darah. Sedangkan kadar tar yang terkandung dalam rokok berhubungan
dengan resiko timbulnya kanker karena tar mempunyai efek karsinogen. Namun
pada aplikasi ini hanya dibatasi dengan mengganggap zat yang mewakili asap
rokok yaitu : dan serta karbon monoksida.
#$
Tipe sensor gas semikonduktor dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori yakni
berdasarkan rentang deteksi sensor dan sensitivitas terhadap berbagai gas . Sensor
TGS dan MQ adalah jenis sensor semikonduktor yang menawarkan biaya rendah,
masa penggunaan yang cukup panjang , dan sensitivitas yang baik untuk
mendeteksi gas dan dirangkai dengan rangkaian listrik yang sederhana. Sensor ini
sangat cocok untuk aplikasi dalam detektor gas beracun dan eksplosif.
Sensor MQ2 sensitif terhadap beberapa gas seperti karbon monoksida ,
iso butana , etanol, dan hidrogen. Materi sensitif dari sensor gas MQ2 adalah
SnO2, dengan konduktivitas yang lebih rendah di udara bersih. Sensor ini dapat
digunakan untuk mendeteksi gas yang mudah terbakar. Ketika terdapat gas yang
mudah terbakar, konduktivitas sensor lebih tinggi jika konsentrasi gas meningkat.
Sebuah rangkaian elektronik sederhana digunakan untuk mengkonversi perubahan
konduktivitas sesuai sinyal output dari konsentrasi gas. Dengan memanfaatkan
prinsip kerja dari sensor MQ 2 ini, kandungan serta konsentrasi gas tersebut dapat
diukur.
% & '( ( #$ % & #$
8
) ( ( (*
Rangkaian pembagi tegangan ini digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi
DC, tegangan tinggi impuls dan tegangan tinggi AC. Pembagi tegangan ini terdiri
atas dua resistor yang terhubung seri, yaitu resistor dengan resistansi tinggi R1 dan
resistor dengan resistansi rendah R2. Nilai resistor dirancang sedemikian rupa
sehingga pada saat pengukuran tegangan tertinggi arus yang mengalir pada
resistor berkisar 1mA. Arus ukur untuk penerapan tegangan tinggi harus selalu
bernilai sangat kecil, berkisar 1mA, dikarenakan batas pembebanan pada sumber
tegangan serta pemanasan pada resistor ukur. Alat ukur tegangan rendah berupa
voltmeter atau osiloskop dihubungkan parallel dengan resistor tegangan rendah Rl
seperti di tunjukkan pada gambar 2.3
Hubungan tegangan yang diukur (Vx) dengan tegangan yang ditunjukkan
alat ukur (Vdc) diturunkan dari beberapa persamaan. Jika resistansi internal alat
ukur jauh lebih besar dari R2, arus yang mengalir pada alat ukur dapat diabaikan
sehingga arus yang mengalir pada kedua resistor R1 dan R2 dapat dinyatakan
Dengan: Vdc = Nilai tegangan yang ditunjukkan oleh alat ukur
Vx = Nilai tegangan yang diukur
R1 = Resistor dengan resistansi tinggi
9
Gambar rangkaian pembagi tegangan resistif dapat dilihat pada gambar 2.3
dibawah ini.
) ( (
+ #( "" , -.).
Mikrokontroler adalah sebuah sistem microprosesor dimana di dalamnya sudah
terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan internal lainya yang sudah
saling terhubung dan terorganisai (terlamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya
dan dikemas dalam satu chip yang siap pakai sehingga kita tinggal memprogram
isi ROM sesuai aturan penggunaan oleh pabrik pembuatnya. Mikrokontroler
berfungsi sebagai pusat pengolahan data dan pengendali bagi perangkat lain
seperti sensor. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor) standar
memilki arsitektur 8 bit, semua instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock.
AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), AVR dapat
dikelompokan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTINY, keluarga AT90Sxx,
keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing
masing kelas adalah memori, pheripheral, dan fungsinya.
Mikrokontroler ATMega8535 merupakan salah satu keluarga dari MCS
51 keluaran Atmel. Jenis Mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan
untuk mengolah data per bit ataupun 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya
program pada Mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri
terdapat beberapa set instruksi dan tiap instriksi itu dijalankan secara bertahap
atau berurutan. Mikrokontrol ATMega8535 hanya memerlukan 3 tambahan
kapasitor,1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro Farad
10
rangkaian reset ini ATMega8535 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu
daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko Farad
dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan
kecepatan kerja mikrokontroler.
ATMega 8535 memiliki 21 buah sumber interupsi. Interup si tersebut
bekerja jika bit 1 pada Register Status atau status register (SREG) dan bit pada
masing masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada tabel
2.1
" , ! ( # -.).
No Alamat Sumber Keterangan
1 0x000 RESET Hardware pin, power on Reset and watchdog Reset
2 0x001 INT0 External Interrupt Request 0
3 0x002 INT1 External Interrupt Request 1
4 0x003 TIMER2 COMP Timer/Counter 2 Compare Match
5 0x004 TIMER2 OVF Timer/Counter 2 Overflow
6 0x005 TIMER1 CAPT Timer/Counter 1 Capture Event
7 0x006 TIMER1 COMPA Timer/Counter 1 Compare Match A
8 0x007 TIMER1 COMPB Timer/Counter 1 Compare Match B
9 0x008 TIMER1 OVF Timer/Counter 1 Overflow
10 0x009 TIMER0 OVF Timer/Counter 0 Overflow
11 0x00A SPI, STC SPI Serial Transfer Complete
12 0x00B UART, RX UART, RX Complete
13 0x00C UART, UDRE UART, Data Register Empty
14 0x00D UART, TX UART, TX Complete
15 0x00E ADC ADC Conversion Complete
16 0x00F EE_RDY EEPROM Ready
17 0x010 ANA_COMP Analog Comparator
18 0x011 TWI Two Wire Serial Interface
19 0x012 INT2 External Interrupt Request 2
20 0x013 TIMER0 COMP Timer/Counter Compare Match
11
+ " '( , # -.).
Blok diagram fungsional mikrokontroler ATMega8535 ditunjukan pada Gambar
2.4 dibawah ini :
+ " ( *! ( " ( " # -.).
Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Jenis
memori yang dipakai untuk Memori Program ATMega8535 adalah Flash
PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu
lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai ATMega8535 Flash PEROM
Programmer. Memori Data yang disediakan dalam chip ATMega8535 sebesar 128
byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu
12
ATMega8535 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal
sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
ATMega8535 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/
Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk
komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan
P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja
menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari
oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1.
ATMega8535 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya
adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini
berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur
input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal
interupsi. ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8
saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC
ATmega 8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun
differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan,
tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat
fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu
sendiri.Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan
register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special
Functoin Regeister (SFR).
+ /( ! , # -.).
Mikrokontroler AVR ATMega8535 memiliki fitur sebagai berikut:
1. System mikroprosesor 8 bit berbasis RISC berkecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM sebesar
512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran.
4. Portal komunikasi serial ( USART ) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
13
+ 01 1 ' 0 21 ,3 3 % '2&
ADC pada ATmega8535 merupakan ADC 10 bit Successive Approximation,
yang terhubung ke sebuah multiplekser analog yang akan memilih satu dari
delapan kanal. Untuk menjaga validitas data, terdapat untai Sample and Hold.
Tegangan suplai ADC terpisah dari tegangan suplai mikrokontroller, tetapi
selisihnya tidak boleh lebih dari 0,3V. Terdapat 8 kanal ADC masing masing
selebar 10 bit. ADC dapat digunakan dengan memberikan masukan tegangan pada
port ADC, yaitu port A.0 samspi dengan port A.7. Ada dua mode ADC yang
dapat digunakan, yaitu single conversion dan free running. Pada single
conversion, pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akan digunakan.
Sedangkan pada mode free running, pengguna cukup sekali mengaktifkan,
sehingga ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.
Dalam mengakses ADC, terdapat proses pengaturan register register I/O
yang terlibat dalam ADC. Proses pengaturan tersebut meliputi:
a. Menentukan sumber tegangan referensi
Referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital
hasil konversi. Hasil konversi pada mode single ended conversion
dirumuskan sebagai berikut :
ADC = . (2.4)
Dengan : VIN : tegangan masukan analog pada kanal ADC yang aktif
VREF : tegangan referensi yng terpilih
Ada tiga sumber referensi yang dapat digunakan, dan dipilih dengan
mengatur bit REF1:0 (Reference selection Bit 1:0) pada register ADMUX.
Table 2.2 menunjukkan pengaturan bit bit tersebut dan pilihan referensi
14
" ("( * ( '2
REF1 REF0 Tegangan referensi yang Dipilih
0 0 Tegangan pada pin AREF
0 1 Tegangan pada pin AVCC, dengan kapasitor eksternal pada pin AREF
1 0 Dilarang
1 1 Tegangan referensi internal 2,56 V, dengan kapasitor eksternal pada pin AREF
b. Menentukan bentuk penyajian data ADC
Bentuk penyajian data pada register ADCL dan ADCH ditentukan oleh bit
ADLAR ( ADC Left Adjusted Result ) pada register ADMUX . Data hasil
konversi memiliki panjang 10 bit, sedangkan setiap register data dapat
menampung 8 bit. Artinya jika sebuah register diisi penuh, maka register
lain tidak penuh berisi.Jika bit ADLAR dibiarkan tetap ‘0’ (clear), delapan
bit rendah disimpan di ADCL dan ADCH sisanya.
c. Memilih kanal yang aktif
Kanal yang aktif ditentukan oleh bit bit MUX4:0 (Analog Channel and
Gain Selection Bits) pada register ADMUX. Menentukan mode ADC
Mode single conversion atau free running ditentukan dengan menulisi bit
ADATE (ADC Auto Trigger enable) peda register ADCSRA. Jika
dibiarkan ‘0’ (clear), maka mode single conversion.
d. Menentukan prescaler (clock ADC)
Prescaler merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock
mikrokontroler agar untai successive approximation ADC mampu
menerima clock yang cukup sehingga data hasil konversi cukup valid.
Untuk ketelitian ADC 10bit, rentang frekuensi clock yang diperbolehkan
adalah 50kHz hingga 200kHz. Frekuensi clock yang lebih tinggi dapat
digunakan jika resolusi lebih rendah dari 10 bit. Nilai prescaler ditentukan
15
" ) *( ! ( ( ( '
ADPS2 ADPS1 ADPS0 Nilai Prescaler
0 0 0 2
0 0 1 2
0 1 0 4
0 1 1 8
1 0 0 16
1 0 1 32
1 1 0 64
1 1 1 128
e. Inisialisasi ADC
Untuk mengaktifkan ADC, bit ADEN (ADC Enable) harus diberi logika
‘1’. Dan untuk memulai ADC, logika ‘1’ juga harus diberikan pada bit
ADSC (ADC Start Conversion). Keduan bit ini terletak pada register
ADCSRA waktu yang diperlukan untuk satu konversi adalah 25 siklus
clock ADC pada konversi pertama, dan 13 siklus clock ADC untuk
konversi berikutnya.
Idealnya, ADC dapat melakukan konversi secara linier antara GND dan
VREF dalam 2n langkah.Sehingga faktor pengali hasil konversi terendah adalah 0,
dan tertinggi 2n – 1. Indeks n menunjukkan resolusi ADC (8, 9, atau 10 bit).
Tetapi terdapat beberapa hal yang menyebabkan ADC tidak mencapai kondisi
ideal, yaitu galat yang terjadi saat konversi, antara lain :
16
c. Integral non linearity
d. Differential non linearrity
e. Quantization error
Dengan adanya galat galat tersebut, pada akhirnya fasilitas ADC memiliki akurasi
absolute sebesar ± 2 LSB.
+ 0 3 4 ' 5 #1' 0 1 % 4#&
Mikrokontroller ATmega8535 menyediakan fitur Timer/Counter1 yang dapat
diatur sebagai timer, pencacah(counter), perekam waktu kejadian (even occurance
time capture), pembangkit isyarat PWM (Pulse Width Modulation), serta
auttoreload timer (Clear Timer on Compare/CTC). Dengan lebar 16 bit,
Timer/Counter1 dapat digunakan secara fleksibel untuk berbagai tujuan yang
berkaitan dengan waktu dan pembangkit gelombang.
Register register yang terlibat pada operasi Timer/Counter1 antara lain :
a. TCCR1A(Timer/Counter Control Register A)
Register TCCR1A berisi bit bit yang menentukan mode pembangkitan
gelombang(WGM11:0), bit bit yang memaksa keadaan Compare
Match(FOC1A, FOC1B),serta bit bit yang mengatur perubahan keadaan
pin OC1A:B saat terjadi Compare Match (COM1A1:0,COM1B1:0).
b. TCCR1B (Timer/Counter Control Register B)
Register TCCR1B berisi bit bit yang menentukan sumber clock yang
digunakan Timer/Counter1, bit bit yang menentukan mode pembangkitan
gelombang (WGM13:2), bit yang menentukan tepi pada pin ICP1 yang
digunakan untuk menyulut perekam kejadian (ICES1), serta bit yang
mengatur aktivasi penghilang derau pada mode Input Capture (ICNC1).
c. TCNT1H (Timer/Counter 1 high byte) dan TCNT1L (Timer/Counter 1
low byte)
Kedua register ini berisi Timer/counter1, seperti ditunjukkan pada gambar
1.18 Operasi bca (read) maupun tulis(write) dapat diterapkan pada kedua
17
d. OCR1AH/L (Output Compare Register 1 A High byte/Low byte) dan
OCR1BH/L (Output Compare Register 1 B High byte/Low byte)
Register OCR1BH/L berisi data yang terus menerus dibandingkan dengan
isi register TCNT1H/L. Hasilnya dapat digunakan untuk membangkitakan
gelombang pada pin OC1A/B.
e. ICR1H/L (input Compare Register 1 High byte/Low byte)
Register ICR1H/L selalu diperbarui nilainya dengan nilai register
TCNT1H/L setiap kali terjadi kejadian yang terdeteksi. Register ini dapa
digunakan untuk menentukan nilai puncak (TOP value).
f. TIMSK (Timer/Counter Interrupt Mask Register)
Register TIMSK mempunyai tugas khusus yang berkaitan dengan
interupsi pada Timer/Counter0, Timer/Counter1, dan Timer/Counter2. Bit
bit yang berkaitan dengan Timer/Counter1 adalah bit aktivasi interupsi
karena waktu melimpah (overflow) register TCNT1 (TOIE1), bit bit yang
mengaktifkan interupsi karena compare match register OCR1A/B
(OCIE1A/B), serta bit aktivasi interupsi rekam kejadian (TICIE1).
g. TIFR (Timer/Counter Flag Register)
Register TIFR hanya berisi status (flag) khusus yang berkaiatan dengan
kejadian apa pada Timer/Counter0, Timer/Counter1, dan Timer/Counter2.
Bit bit yang berkaitan dengan Timer/Counter1 antara lain bit yang
berlogika ‘1’ saat terjadi limpahan (overflow) register TCNT1(TOV1), bit
yang berlogika ‘1’ jika terjadi compare match register OCR1A/B
(OCF1A/B), serta bit yang berlagika ‘1’ bila terjadi perekaman kejadian
pada pin ICP1 (ICF).
Isyarat PWM merupakan hasil modulasi isyarat segitiga oleh isyarat
konstan. Pengubahan ampitudo isyarat konstan akan mengubah lebar pulsa hasil
modulasi. Sementara pegubahan amplitude isyarat segitiga (atau dengan bentuk
segitiga sebangun dengan segitiga awal) akan mengubah frekuensi PWM.
Terdapat dua register OCR1A/B (Output Compare Register1A/B) yang
isinya secara kontinyu dibndingkan dengan isi register Timer/Counter1. Register
18
+ ) *( ! ( ( , # -.).
Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega8535 sebanyak 40 pin dapat dilihat
pada Gambar 2.5 dibawah ini :
. *( ! ( ( ( " # -.).
Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin
ATMega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port A ( PA0..PA7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukanADC.
4. Port B ( PB0..PB7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
Timer/Counter, komparator analog dan SPI.
5. Port C ( PC0..PC7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TWI, komparator analog dan Timer Oscilator.
6. Port D ( PD0..PD7 ) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
komparator analog, interupasi eksternal dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me reset mikrokontroler
walaupun clock masih berjalan.
8. XTAL1 merupakan input penguat dan input pada rangkaian
operasi
9. XTAL2 merupakan pin output dari penguat osilator inverting
10. AVCC merupakan pin tegangan suplay untuk port A dan ADC. Pin ini harus
dihubungkan ke VCC walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini
dihubungkan ke vcc melalui
19
+ + # (
AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatanmemori data dan memori
program yang terpisah. Memoridata terbagi menjadi 3 buah bagian, yaitu 32 buah
register umum, 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal. Register
keperluan umum menempuh space datapada alamat terbawah, yaitu $00 sampai
$1F. Sementaraitu, register khusus untuk menangani I/O dan kontrolterhadap
mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya,yaitu mulai dari $20 hingga $5F.
Register tersebutmerupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur
fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, sepertikontrol register,
timer/counter, fungsi fungsi I/O, dansebagainya. Alamat memori berikutnya
digunakan untukSRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan
$25F.Konfigurasi memori data dapat ditunjukkan pada gambar 2.6 dibawah ini.
6 *( ! ( # ( ' , # -.).
Memori program yang terletak dalam flash PEROMtersusun dalam word
atau 2 byte karena setiap instruksimemiliki lebar 16 bit atau 32 bit. AVR
ATMega8535 memiliki4Kbyte x 16 bit Flash PEROM dengan alamat mulai
dari$000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit ProgramCounter (PC)
20
. 8 ! "
Rangkaian power supply adalah komponen yang amat penting yang terdapat pada
peralatan elektronik sekarang ini, seperti komputer, kalkulator, televisi, radio fm,
mainan anak anak, sampai alat pengisi baterai ponsel ( phone charger ). Sumber
arus power supply adalah arus bolak balik ac dari pembangkit listrik yang
kemudian diubah menjadi arus dc. Hal ini membutuhkan perangkat power supply
yang bisa mengubah arus ac menjadi dc. Berikut ini merupakan salah satu contoh
rangkaian power supply sederhana:
- ( 8 ! "
Rangkaian power supply yang sederhana pada prinsipnya berasal dari
jaringan listrik PLN yang dimasukkan ke transformator, kemudian oleh
transformator tegangan tersebut diturunkan jadi 3v sampai dengan 12v ac. Trafo
yang digunakan adalah trafo daya yang biasanya mempunyai dua ujung keluaran.
Salah satu ujung keluaran yang dihubungkan dengan tempat tertentu pada lilitan
sekunder disebut sadapan ( ). Sadapan yang berada di tengah tengah kumparan
disebut sadapan pusat atau sering ditulis sebagai CT. Tegangan yang telah
diturunkan ini akan disearahkan oleh rangkaian diode. Output dari penyearahan
tegangan ini adalah tegangan dc namun masih kasar, untuk memperhalusnya
digunakanlah c1, tr1, c2, dan r2 dan akhirnya tegangan dc dari power supply siap
untuk dipakai.
6 3" * (
Elektroforesis adalah teknik pemisahan komponen atau molekul bermuatan
21
adanya pergerakan komponen bermuatan positif (+) pada kutub negatif ( ) serta
komponen bermuatan negatif ( ) pada kutub positif (+). Pegerakan yang terjadi
disebut "elektrokinetik" . Secara teknis, elektroforesis merupakan istilah yang
diberikan untuk migrasi partikel yang bermuatan akibat diberikan arus listrik
searah atau DC (Direct Current). Umumnya teknik dasar dari elektroforesis
digunakan untuk menentukan muatan dari suatu koloid. Dalam elektroforesis
terdapat dua material dasar yang disebut fase diam dan fase bergerak (eluen). Fase
diam berfungsi "menyaring" objek yang akan dipisah, sementara fase bergerak
berfungsi membawa objek yang akan dipisah. Sering kali ditambahkan larutan
penyangga pada fase bergerak untuk menjaga kestabilan objek elektroforesis gel.
Pada elektroforesis memungkinkan adanya suatu proses ioniasi udara.
Proses ionisasi udara merupakan proses penguraian unsur unsur gas
karbonmonoksida dengan menggunakan rangkaian pembangkit tegangan tinggi
DC Volt. Udara yang baik merupakan gas yang hanya terdiri dari ion ion netral
yang tidak dapat mengalirkan arus listrik. Tetapi dalam kenyataannya, asap rokok
yang bercampur dengan udara menjadikan udara tidak lagi dalam kondisi baik.
Jika diantara elektroda diterapkan suatu tegangan searah V, maka akan timbul
suatu medan listrik E yang mempunyai besar dan arah tertentu yakni dari anoda
menuju ke katoda. Medan elektrik ini menimbulkan gaya (F) pada electron yang
terikat pada inti atom unsur bahan isolasi yang dalam hal ini adalah udara yang
telah terkontaminasi dengan asap rokok. Gaya ini memaksa electron untuk lepas
dari intinya. Di samping itu, medan elektrik ini juga memaksa electron bebas
bergerak menuju anoda. Dalam perjalanan menuju anoda, elektroon bebas
membentur molekul netral bahan isolasi. Benturan electron bebas dengan molekul
netral ini dapat menimbulkan ionisasi benturan yang menghasilkan elekton bebas
baru dan ion positif. Jika benturan ini tidak menimbulkan ionisasi, maka benturan
akan berakibat mengeksitasi electron yang terikat pada molekul netral. Dengan
kata lain, medan elektrik merupakan suatu beban bagi bahan isolasi karena bahan
isolasi berupaya mengadakan electron elektron bebas pada bahan isolasi atau
22
7 /" 9 *
Transformer atau yang sering juga disebut sebagai transformator pada dasarnya
merupakan suatu komponen pasif yang memiliki empat ujung. Sepasang ujung
disebut primer dan pasangan ujung lainnya disebut sekunder. Transformator
digunakan untuk mengubah tegangan bolak balik pada primer menjadi tegangan
bolak balik pada bagian sekunder dengan menggunakan fluks magnetic.
Untuk dapat membangkitkan tegangan listrik pada kumparan sekunder,
fluks magnit yang dibangkitkan oleh kumparan primer harus berubah ubah. Untuk
memnuhi aliran ini, aliran listrik yang mengalir melalui kumparan primer haruslah
aliran listrik bolak balik.
Saat kumparan primer dihubungkan ke sumber listrik AC, pada kumparan
primer timbul gaya gerak listrik bersama yang bolak balik juga. Dengan adanya
gaya gerak magnet ini, di sekitar kumparan primer timbullah fluks magnet
bersama yang juga bolak balik. Adanya fluks magnet bolak balik ini, pada ujung
ujung kumparan sekunder timbul gerak gerik listrik induksi sekunder yang
mungkin sama, lebih tinggi atau lebih lendah dari gaya gerak listrik primer. Hal
ini sangat tergantung pada perbandingan transformasi kumparan trafo tersebut.
Jika kumparan sekunder dihubungkan ke beban, maka pada kumparan
sekunder timbul arus listrik bolak balik sekunder akibat adanya gaya gerak listrik
induksi sekunder. Hal ini mengakibatkan timbul gaya gerak listrik magnit pada
kumparan sekunder dan akibatnya pada beban timbul tegangan sekunder.
Monitor televise juga memanfaatkan salah satu dari jenis trafo yang dapat
menaikkan tegangan. Dalam monitor televisi terdapat tabung sinar katoda bekerja
dengan tegangan tinggi, yaitu antara 24 kilovolt sampai 30 kilovolt. Besar
tegangan ini bergantung dari ukuran layarnya. Tegangan tinggi digunakan untuk
mempercepat berkas elektron, pembelokan berkas cahaya horisontal dan untuk
memfokuskan berkas pada layar. Tegangan tinggi ini dihasilkan oleh
transformator khusus yang dikenal dengan transformator flyback. Skema
23
: * *" 9
Catu daya ini dirancang untuk memberikan tegangan searah (dc) output
yang besar, dengan arus yang rendah. Output dapat diatur dengan menggunakan
variabel resistor. Berikut adalah spesifikasi penting dari sebuah rangkaian flyback
transformer:
Rentang tegangan Output: 1.000 20.000 Vdc
Output maksimum saat ini: 20mA
Tegangan input: 210 250 V ac
Input saat ini: 0,5 1A
Daya rata rata perangkat :40 60 watt
Trafo flyback mempunyai beberapa lilitan yaitu lilitan primer dan
sekunder. Lilitan sekunder dililit dengan jumlah yang lebih banyak dari lilitan
primer dengan tujuan tingkat tegangan yang berbeda sehingga dapat
membelokkan dan mempercepat berkas elektron. Trafo flyback terbuat dari koil
dengan kawat berkualitas yang dililitkan pada inti ferrit dengan celah udara. Hal
ini berfungsi untuk menyimpan energi dalam celah udara danberinduktansi.
Transformator flyback adalah transformator yang sangat menarik. Pada
transformer normal pada umumnya hanya dapat mentransfer energi dari input
untuk output mereka. Hal ini jelas berbeda dengan Flyback transformator. Pada
Flyback transformer tidak hanya mentransferkan energy pada bagian sekunder,
tetapi Flayback transformer ini juga menyimpan energi untuk sejumlah besar
waktu. Bahkan, flyback trafo bertindak sebagai induktor murni selama setengah
24
meningkatkan keengganan inti, yang dengan demikian meningkatkan
kemampuannya untuk menyimpan energi magnetik
Transformator Flyback adalah transformator frekuensi tinggi, dan daya
output yang rendah dan ukuran kecil membuat transformator ini sangat berguna
dalam menghasilkan tegangan output tinggi dengan arus yang relatif rendah.
Aplikasi utama dari transformator flyback ini adalah di televisi, monitor dan
pasokan listrik tegangan tinggi, seperti yang akan digunakan dalam penelitian ini.
Tegangan output maksimum yang dicapai dari transformator transformator
bervariasi, namun ada kemungkinan untuk mendapatkan tegangan setinggi 50KV,
meskipun yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah rangkaian high
voltage yang menghasilkan tegangan dc maksimal 18KV.
- 02' %0(;!( 2 " '( " &
LCD ( ) adalah salah satu jenis display elektronik
yang dibuat dengan teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak
menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya
terhadap front lit atau mentransmisikan cahaya dari back lit. LCD (
) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf,
angka ataupun grafik.
< 02' # 6)
LCD berfungsi untuk menampilkan karakter angka, huruf ataupun simbol dengan
lebih baik dan dengan konsumsi arus yang rendah. LCD dot matrik M1632
merupakan modul LCD buatan hitachi. Modul LCD dot matrik M1632 terdiri dari
bagian penampil karakter yang berfungsi menampilkan karakter dan bagian sistem
prosesor LCD dalam bentuk modul dengan mikrokontroler yang diletakan
25
serta mengatur komunikasi antara LCD dengan mikrokontroler yang
menggunakan modul LCD tersebut. Adapun fitur yang ditampilkan dalam LCD
adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris
2. Mempunyai 192 karakter yang tersimpan
3. Terdapat karakter generator terprogram
4. Dapat dialamati dengan mode 4 bit dan 8 bit
5. Dilengkapi dengan blackhight
dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler
dengan lebar data 8 bit.
( % & berfungsi sebagai indikator atau yang
menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low
menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high
menunjukan data.
( >4 % & berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low
tulis data, sedangkan high baca data.
( 3 % & digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
( ,02' berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin
ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan
26
" + " *! ( ( 02' # 6)
Pin Number Symbol Function
1 Vss Ground
Serial port biasa disebut dalam bahasa Indonesia sebagai poet seri merupakan
sebuah port pada personal computer yag berfungsi untuk mentransmisikan satu bit
informasi pada satu waktu satuan waktu. Dalam serial port , pengiriman informasi
tidak memungkinkan untuk melakukan secara banyak sekaligus. Hal ini
disebabkan untuk melakukan pemindahan data, biasanya serial port bekerja seri,
misalkan COM 1 dan COM 2. Komunikasi serial ialah pengiriman data secara
serial (data dikirim satu persatu se cara berurutan), sehingga komunikasi serial
lebih lambat daripada komunikasi paralel. Komunikasi Serial dapat digunakan
untuk menggantikan Komunikasi Parallel jalur data 8 bit dengan baik. Untuk
penggunaan port serial sekarang mengurangi penurunan. Hal ini disebabkan
27
jaringan (networking) fungsinya sudah tergantikan dengan port Ethernet. Berikut
beberapa fungsi serial port yaitu menghubungkan antara peripheral (alat)
computer lain dengan motherboard, penghubug antara mouse dengan
motherboard, penghubung antara modem dengan motherboard dan
mentransmisikan informasi informasi berupa bit bit dari mainboard ke perangkat
lainnya.
: ! ( ( ( " 9 ! 9 !
Komunikasi data serial mengenal dua buah metode, yaitu synchronous dan asyn
chronous. Metode sychronous mengirimkan datanya beberapa byte atau karakter
(atau disebut blok data atau frame) sebelum meminta konfirmasi apakah data
sudah diterima dengan baik atau tidak. Sementara metode asynchronous, data
dikirim satu byte setiap pengiriman. Biasanya tidak dibutuhkan konfirmasi dalam
penerimaan data. Dari kedua jenis metode tersebut dapat dipilih dan dilakukan
lewat program. Tentu saja dibutuhkan program yang baik dan teliti untuk
melakukannya. Namun dewasa ini proses pengiriman data serial tersebut sudah
dilakukan oleh sebuah chip tersendiri (Hardware). Salah satu chip disebut UART
(Universal Asynchronous Reciever Transmiter) dan satunya lagi disebut USART
(Universal Synchronous Asyn chronous Reciever Transmiter). Dalam protokol
berbeda, sychronous memerlukan sinyal tambahan yang digunakan untuk men
sychron isasi setiap denyut dari proses transfer.
( " ( ( (
28
digunakan untuk transmisi yang berorientasi blok. Pada komunikasi ini, sinyal
clocknya tidak dikirim bersamaan dengan data. Masing masing data disinkronkan
menggunakan clock internal pada tiap tiap sisinya. Format transmisi satu byte
pada RS232 data yang di transmisikan pada format diatas adalah 8 bit adalah
sebagai berikut : Pada mode Asynchronous, setiap karakter ditempatkan berada
diantara bit start dan bit stop. Bit start selalu satu bit, tapi stop bit bisa satu bit atau
dua bit. Start bit selalu 0 (low) dan stop bit selalu 1 (high). Contohnya, pada
gambar 2.7 di mana karakter A (01000001 biner) dibingkai (dikurung) oleh start
bit dan satu stop bit.
) ( ( 2 ? ? %+ &
Pada komunikasi serial Asynchronous, peralatan dan modem dapat deprogram
untuk menggunakan lebar data 7 atau 8 bit. Tentu saja ditambah dengan Stop bit.
Dahulu, system karakter ASCII masih terbatas pada data 7 bit, namun sekarang
ASCII extended sudah lazim menggunakan lebar data 8 bit. Pada peralatan kuno,
dengan komponen komponen yang lambat pula, dibutuhkan stop bit yang agak
panjang, hal ini dimaksudkan untuk memberi kesempatan peralatan untuk
menangani data yang telah diterimanya, dan untuk mempersiapkan diri untuk
menerima byte berikutnya. Namun sekarang modem PC kita dewasa ini biasanya
hanya menggunakan satu bit stop. Jika kita hitung, dengan menggunakan satu bit
stop total kita memiliki 10 bit untuk setiap karakter 8 bit. Dengan kata lain setiap
karakter 8 bit dikirim bersama sama start dan stop bit sehingga total menjadi 10
bit, yang artinya ada proses transfer lebih panjang 20% setiap karakternya.
system yang sangat mementingkan integritas data yang disimpan, maka
29
karakter 8 bit kita masih menambahkan bit paritas disamping bit start dan bit stop.
Sehingga total adalah 11 bit. Adapun bit paritas adalah bit yang menunjukkan
bahwa data yang dimaksud adalah memiliki jumlah bit 1s (high) ganjil atau genap.
Bit paritas adalah bit di luar data yang bersangkutan atau merupakan tambahan.
Chip UART khusus biasanya sudah dilengkapi dengan keperluan paritas tersebut
secara hardware. Bahkan ada beberapa pilihan untuk penanganan paritas ini,
misalnya odd , even dan no parity.
Dua tipe dasar dari komunikasi serial adalah komunikasi secara
synchronous dan asynchronous. Sebuah sistem komunikasi synchronous, kedua
alat yang saling bertukar data harus selalu melakukan sinkronisasi untuk
mengetahui status keaktifan bit data yang dikirim/diterima. Proses sinkronisasi ini
akan terus berjalan walaupun pada saat itu tidak terdapat data yang sedang
dikirim/diterima. Komunikasi serial synchronous ini dapat menghasilkan jumlah
bit per second(bps) yang lebih besar dibandingkan asynchronous karena tidak
memerlukan start bit maupun stop bit, namun tidak sepopuler komunikasi
asynchronous karena memerlukan resource yang lebih besar dan IBM PC yang
telah menjadi standar Personal Computer pada umumnya hanya mempunyai
support untuk Asynchronous Serial Communication. Asynchronous yang berarti
’tanpa sinkronisasi’ tidak memerlukan line untuk sinkronisasi, dan dengan ini
dapat melakukan komunikasi full duplex dengan jumlah I/O line yang sangat
minim. Sebagai pengganti proses sinkronisasi, sebuah start bit dan sebuah stop bit
diperlukan untuk menandai awal dan akhir dari transmisi. Perlunya ditambahkan
kedua bit ini membuat komunikasi secara asynchronous menjadi lebih lambat
dibandingkan dengan komunikasi serial synchronous, tetapi dapat merupakan
sebuah kelebihan dimana prosesor tidak akan terbebani dengan proses
sinkronisasi. Sebuah line asynchronous yang sedang tidak melakukan
pengiriman/penerimaan data akan mempertahankan nilai ’1’ yang juga disebut
sebagai ’mark state’. Dengan menggunakan nilai ini, sebuah sistem dapat
melakukan pengenalan antara sebuah line yang sedang idle (tidak melakukan
pengiriman/penerimaan data) dan sebuah line yang sedang tidak
30
bit yang bernila ’0’ akan dikirim, dan ketika terjadi perubahan dari nilai ’1’ ke ’0’,
sistem penerima akan mengenali awal dimulainya penerimaan data.
Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi
serial syncrhronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega8535. Universal
Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga
merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535.
USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat
digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun
dengan modul modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART. USART
memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous,
sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART. Pada
ATmega8535, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun
asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock
saja. Jika pada mode asyncrhronous masing masing peripheral memiliki sumber
clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang
digunakan secara bersama sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode
asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk
mode syncrhronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.
: ( ( '
Proses pengiriman data dilakukan per half deta dengan menunggu register UDR
yang merupakan tempat data serial akan disimpan menjadi kosong sehingga siap
ditulis dengan data yng baru. Proses tersebut menggunakan bit yang ada pada
register UCSRA, yaitu bit UDRE (USART Data Register Empty). Bit UDRE
merupakan indicator kondisi register UDR. Jika UDRE bernilai 1, maka register
31
: ) ( '
Proses penerimaan data serial dilakukan dengan mengecek nilai bit RXC (USART
Received Complte) pada register UCSRA. RXC akan bernilai 1 jika ada data yang
siap dibaca di buffer penerima dan akan bernilai 0 jika tidak ada data pada buffer
penerima. Jika penerimaan USART dinonaktikan, maka bit akan selalu bernilai 0.
< ! ( ( ( " )
Untuk mendapatkan keserba cocokan (compatibility) dari beberapa peralatan
komunikasi data dari berbagai pabrik, diciptakanlah standar antar muka
(interfacing) yang dinamakan RS232. Standar ini dipublikasikan oleh EIA
(Electronics Industries Association) pada 1960. Pada 1963 standar tersebut
dimodifikasi dengan nama RS232A. RS232B dan RS232C ditetapkan pada tahun
masing masing 1965 dan 1969. Sekarang Standar RS232 masih menjadi standar
dunia mengenai standar antar muka I/O komunikasi serial. Bahkan standar ini
masih dipakai dan digunakan pada computer PC. Standar inni hanya menyangkut
komunikasi data antara computer (Data Terminal Equipment DTE) dengan alat
alat pelengkap computer (Data Circuit Terminating Equipment DCE). Standar
RS 232 inilah yang biasanya kita dapat menemukan dua konektor DB 9 yang
biasanya dinamakan COM 1 dan COM 2. Standar RS232 ini juga menentukan
jenis jenis sinyal yang dipakai mengatur pertukaran informasi antara DTE dan
DCE. Semuanya terdapat 24 sinyal namun yang umum digunakan adalah 9 jenis
sinyal.
Ada dua hal pokok yang diatur oleh standar RS 232, yaitu : Bentuk sinyal
dan level tegangan yang dipakai dan jenis sinyak, konektor yang dipakai serta
susunan sinyal pada kaki kaki di konektor. Pada RS232, 1s (high)
direpresentasikan dengan tegangan 3 s/d 25V, dan 0s (low) direpresentasikan
sebagai +3 s/d +25V. Sedang diantara 3 dan +3V dianggap sebagai status
mengambang dan tidak dianggap. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih
32
masih dijadikan standar dasar bagi standar standar yang lebih maju, misalnya
USB, SATA, Packet Data dan lain sebagainya.
< ( ( @ ( "
Perangkat yang menggunakan kabel serial untuk komunikasinya dibagi ke dalam
dua kategori, yaitu DCE (Data Communications Equipment) dan DTE (Data
Terminal Equipment). Data Communications Equipment adalah perangkat seperti
modem, TA adapter, plotter dan lain lain, sedangkan Data Terminal Equipment
adalah Computer anda atau Terminal. Untuk menjamin terjadinya sebuah transfer
data yang cepat dan Realible antara 2 peralatan, lalu lintas data harus dikoordinasi
dengan baik. Tidak seperti printer yang selalu mencetak setiap karakter yang
diterimanya. Namun dalam komunikasi serial, bisa saja peralatan tidak memiliki
lagi tampungan data yang diterimanya. Sehingga dia harus memberitahukan PC
untuk tidak lagi mengirim data. Hingga modem selesai mengerjakan semua
tugasnya. Dan kembali memberitahukan PC untuk kembali mengirim data
berikutnya setelah modem siap.
+ ( " ) ' :
DCD (Data Carrier Detect)
Ini adalah sinyal yang dikeluarkan oleh modem kepada PC, untuk
menginformasikan PC bahwa modem mendeteksi adanya carrier yang
valid dan adanya kontak / hubungan dengan modem lain nun jauh di sana.
(Biasanya sinyal ini diberikan setelah komunikasi dengan modem lain
tersambung).
RXD (Receive Data)
Sinyal RXD adalah sinyal data yang diterima dari perangkat lainnya.
33
Harus diketahui bahwa sinyal TXD dan RXD, bersama ground, mereka
hanya menghendaki saluran untuk komunikasi data. Semua saluran yang
lain digunakan untuk mengontrol atau handshaking.
TXD (Transmit Data)
Sinyal TXD adalah sinyal data actual yang dikirimkan dari satu perangkat
keperangkat lainnya. Sinyal ini masuk ke RXD yang berhubungan dengan
pin RXD konektor itu
DTR (Data Terminal Ready)
Saat Komputer kita pertama dinyalakan dan Operating System nya telah
siap untuk melakukan tugasnya, di kemudian mengirimkan sinyal DTR
untuk memberitahukan pada peralatan yang mungkin terhubung
dengannya (misalnya modem), bahwa komputer telah siap berkomunikasi.
Jika terjadi masalah dengan port COM, maka sinyal ini tidak diaktifkan.
Sinyal ini adalah aktif rendah.
DSR (Data Set Ready)
Seperti juga Komputer dengan DTR nya, saat modem pertama dihidupkan
dan siap berkomunikasi dia akan menyalakan DSR ini menuju ke
komputer. Sehingga komputer dapat segera tahu bahwa saat itu ada
modem yang terhubung dan siap untuk digunakan. Ini adalah sinyal dari
modem ke PC, dan berjenis aktif low. Sinyal ini tidak akan dikeluarkan
modem, jika modem dalam masalah atau rusak.
RTS (Request To Send)
Saat Komputer kita hendak mengirimkan data kepada device seperti
modem, maka komputer akan mengirimkan RTS ini menuju modem
terlebih dahulu. Hal tersebut agar modem tahu, bahwa akan ada
pengiriman data dari komputer kepadanya, dan modem segera bersiap siap
untuk menerima data. RTS adalah sinyal aktif low dari komputer ke device
seperti modem.
CTS (Clear To Send)
Dalam merespon RTS, ini modem menyalakan sinyal CTS. Ceritanya
34
dan cukup, baru sinyal tersebut dikirimkan pada Komputer untuk segera
mengirimkan datanya.Ingat untuk flowkontrol Hardware, maka komputer
tidak akan mengirimkan datanya jika belum ada sinyal dari modem ini.
RI (Ring Indikator)
Sinyal ini diberikan oleh modem kepada komputer untuk
menginfomasikan bahwa saluran telah dihubungi dan berbunyi. Sinyal ini
muncul bersamaan saat telfon berbunyi. Sinyal ini seperti saat telfon kita
sedang tidak digunakan, dan seseorang dari sana menelfon,lalu pesawat
telfon kita berbunyi, meminta kita untuk segera mengangkatnya, dan
berkomunikasi. Dalam modem bunyi tersebut digantikan dengan sinyal.
Saat komputer kita dalam keadaan mati, setting BIOS dalam komputer
memungkinkan Komputer untuk hidup sendiri saat adanya panggilan
semacam ini.
Sinyal sinyal tersebut ada yang menuju ke DCE ada pula yang
berasal dari DCE. Bagi sinyal yang menuju ke DCE artinya DTE berfungsi
sebagai output dan DCE berfungsi sebagai input, misalnya sinyal TxD,
pada sisi DTE kaki TxD adalah output, dan kaki ini dihubungkan ke kaki
TxD pada DCE yang berfungsi sebagai input. Kebalikan sinyal TxD
adalah RxD, sinyal ini berasal dari DCE dan dihubungkan ke kaki RxD
pada DTE yang berfungsi sebagai output.
! ! ! ! ( ( ( "
Antar muka komunikasi serial menawarkan beberapa kelebiihan dibandingkan
dengan komunikasi parallel, diantaranya adalah:
Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan
dengan parallel. Data data dalam komunikasi serial dikirimkan
untuk logika ‘1’ sebagai tegangan 3 sampai dengan 25 volt dan
untuk logika ‘0’ sebagai tegangan +3 sampai dengan +25 volt,
dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki
35
parallel hanya 5 volt. Hal ini menyebabkan gangguan pada kabel –
kabel panjang lebih mudah diatasi dibanding dengan parallel.
Jumlah kabel lebih sedikit. Dua perangkat computer yang saling
berjauhan dengan hanya tiga kabel untuk konfigurasi ,
yakni TxD (saluran kirim), RxD (saluran terima) dan Ground, akan
tetapi jika menggunakan komunikasi parallel akak terdapat dua
puluh hingga dua puluh lima kabel.
Komunikasi serial dapat menggunakan udara bebas sebagai media
transmisi datanya. Pada transmisi serial hanya satu bit yang
ditransmisikan menggunakan udara bebas maka dibagian penerima
tidak akan muncul kesulitan untuk menyusun kembali bit bit yang
telah ditransmisikan.
Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan
mikrokontroller. Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD
(diluar acuan groun). Pada IBM PC tata cara
komunikasi serial yang digunakan ialah jenis asinkron.
Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (
!" ).
Pada UART, kecepatan penerimaan data ( ) dan pada
sisi " dan pada sisi harus sinkron. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara " dan #Hal ini dilakukan oleh bitt Strat dan bit Stop. Kecepatan transmisi (baudrate) dapat dipilih bebas dalam rentang
tertentu. Baurate yang umum dipakai adalah 600, 1200, 2400 dan 9600 bps (bit
per sekon).
2 A " ( )
Jika perlatan yang digunakan menggunakan logika TTL, maka sinyal port serial
harus dikonversikan terlebih dahulu ke pulsa TTL sebelum digunakan begitu juga
sebaliknya. yang paling mudah untuk digunakan yakni MAX 232 atau
36
+10 volt dan 10 volt dari sumber +5volt tunggal. Dalam IC DIP ( $ % ) 16 pin ini terdapat 2 buah dan 2 buah .
37
Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian system yang
mempunyai fungsi masing masing. Diagram blok rangkaian system yang
dirancang adalah seperti pada gambar 3.1 dibawah ini :
Ruang Asap
Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa terdapat dua rangkaian terpisah.
Rangkaian monitoring asap rokok dalam ruangan terdiri atas sensor asap,
mikrokontroller, PC serta LCD. Sedangkan rangkaian pembersih asap rokok
terdiri dari elektroda, pembangkit tegangan tinggi, driver serta mikrokontroller.
Sensor asap pada rangkaian monitoring berfungsi untuk mendeteksi asap
rokok didalam ruangan. Output dari sensor ini akan menghasilkan tegangan
keluaran yang akan dihubungkan ke mikrokontroller. Selanjutnya mikrokontroller
akan mengirimkan nilai tegangan keluaran dan resistansi sensor ke PC dan LCD.
Display LCD berfungsi untuk menampilkan nilai tegangan keluaran sensor dan
resistansi. Sedangkan PC berfungsi untuk menampilkan nilai tegangan keluaran
sensor dan resistansi dalam bentuk tampilan grafik serta tabel. Hal ini di rancang
38
Rangkaian pembersih asap rokok memanfaatkan tegangan tinggi DC yang
dihasilkan dari flyback. Catu daya memberikan supply tegangan pada rangkaian
driver dan flyback. Rangkaian driver berfungsi untuk menghasilkan pulsa yang
frekuensinya telah diatur. Pulsa ini akan dikirimkan ke kaki basis transistor
sebagai pengatur switching. Proses switching dilakukan untuk memicu timbulnya
gaya gerak listrk pada kumparan sekunder flyback. Tegangan keluaran dari
flyback merupakan tegangan tinggi DC. Tegangan tinggi inilah yang akan
dihubungkan ke suatu elektroda. Saat elektroda dialiri tegangan searah V, maka
akan timbul suatu medan listrik yang arahnya dari anoda menuju katoda. Medan
listrik inilah yang akan menimbulkan adanya gaya listrik. Akibat gaya listrik akan
memicu adanya ionisasi yang menghasilkan electron bebas baru dan ion ion
positif. Electron bebas akan bergerak menuju anoda sedangkan ion positif akan
bergerak menuju katoda. Udara bersih merupakan molekul netral sehingga
pergerakannya tidak menuju anoda maupun katoda.
Setelah proses pembersihan dilakukan maka sensor asap akan kembali
mendeteksi kadar asap rokok yang terdapat didalam suatu ruangan. Hasil
pengukuran inilah yang akan dikirim ke mikrokontroller yang akan diteruskan ke
LCD dan PC untuk ditampilkan.
!" "
Pada system ini, terdapat dua mikrokontroller. Mikrokontroller yang
pertama diletakkan pada rangkaian driver high voltage sedangkan Mikrokontroller
kedua diletakkan pada rangkaian monitoring asap rokok untuk membaca sinyal
dari sensor MQ2. Kedua mikro ini di letakkan secara terpisah. Mikrokontroler
8535 merupakan pusat kendali dari seluruh system yang ada. Mikrokontroler ini
memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C, dan port D. Pada IC inilah
semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang
dirancangkan. Dalam menjalankan chip IC mikrokontroler ATMega8535
memerlukan komponen elektronika pendukung lainnya. Suatu rangkaian yang
paling sederhana dan minim komponen pendukungnya disebut sebagai suatu
39
Mikrokontroler 8535 bekerja sesuai yang kita kehendaki. Komponen komponen
elektronika yang digunakan dalam perancangan sistem minimum mikrokontroler
ATMega8535 ini adalah Chip IC mikrokontroler ATMega8535, Kristal 11.0592
MHz, Kapasitor dan Resistor.
Pada gambar 3.2 (a) tampak bahwa port yang digunakan sebagai output
adalah PB.0. port ini akan berhubungan dengan transistor sebagai saklar. Port ini
akan mengirimkan pulsa masukan yang akan di teruskan ke transistor. Sedangkan
untuk gambar 3.2 (b) tampak bahwa port D yang akan digunakan hanyalah PD.0
dan PD.1. Port ini digunakan untuk mengatur fungsi kerja dari rangkaian RS 232.
Pin 22 sampai 29 adalah port C. Pada bagian port C tidak digunakan sama sekali.
Pin 1 sampai 8 adalah port B. Dimana port ini dimulai dari PB.0 hingga PB.7.
Pada penelitian ini port B akan dihubungkan ke LCD untuk mengatur tampilan
LCD. PB.0 akan dihubungkan dengan kaki 14 LCD. PB.1 akan dihubungkan
dengan kaki 13 LCD. PB.2 akan dihubungkan dengan kaki 12 LCD. PB.3 akan
dihubungkan dengan kaki 11 LCD. PB.4 akan dihubungkan dengan kaki 6 LCD.
PB.5 akan dihubungkan dengan kaki 5 LCD. PB.6 akan dihubungkan dengan
kaki 4 LCD. Pin 14 sampai 20 adalah Port D. Pin 33 sampai 40 adalah port A.
Pada port PA.0 digunakan sebagai masukkan dari sensor asap . Pin 10 dan pin 30
dihubungkan ke sumber tegangan 5 Volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground.
Rangkaian sistem minimum mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal
sebagai sumber clocknya. Pada dasarnya, kecepatan mikrokontroler dalam
mengeksekusi data atau suatu perintah dipengaruhi oleh nilai Kristal yang
digunakan pada sistem minimum tersebut. Sedangkan pin 9 dihubungkan dengan
sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua
komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa
saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC
mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor
dan resistor tersebut. Rangkaian kedua mikrokontroller diatas dapat ditunjukkan
40
# $ !" " % % & ' ( # $
!" " % % ) *
+ %** (
Catu daya pada rangkaian ini dirancang dengan menggunakan trafo penurun
tegangan atau step down yaitu dari 220 volt ke 12 volt yang kemudian output
tegangannya disearahkan dengan menggunakan beberapa buah dioda dan
diratakan oleh kapasitor. Rangkaian power supplay ini berfungsi untuk menyuplai
tegangan ke setiap komponen yang membutuhkan.
Pada system ini, dibangun 3 buah catu daya. Catu daya yang pertama
berfungsi untuk mensuply tegangan masukkan flyback. Catu daya yang kedua
berfungsi untuk mensuply tegangan masukan untuk system minimum dan kipas dc
pada rangkaian high voltage.. sedangkan catu daya yang ketiga berfungsi untuk
mensuplai tegangan yang akan dihubungkan ke system minimum, LCD, serta
komponen lain yang berperan dalam rangkaian monitoring asap rokok. Pada (b)
41
rangkaian power supply ini juga dilengkapi dengan led yang berfungsi sebagai
indicator apabila rangkaian di aktifkan. Berikut adalah skema rangkaian power
supply :
# $ + %** ( % % # $
+ %** ( % % )() % & * ) &, * &
-' #,$ + %** ( % % )%* ( . ( ,
/ ) 0
Pada penelitian ini, sensor MQ2 digunakan sebagai pendeteksi adanya kadar asap
rokok di dalam suatu ruangan. Dimana sensor ini akan mendeteksi dan mengukur
kadar karbon monoksida yang dianggap mewakili asap rokok dalam ruang
tersebut. Berikut adalah skema rangkaian sensor asap MQ2 : (a)
(a)
(c) a)
(b)
Rs
42
Pengukuran kadar ppm asap rokok diperoleh dari perbandingan antara
resistansi sensor pada saat terdapat gas (Rs) dengan resistansi sensor pada udara
bersih atau tidak mengandung asap rokok (Ro). Untuk mencari nilai Rs digunakan
rumus sebagai berikut :
Rs = x Rl (3.1)
Dengan: Vc = Nilai tegangan masukan
Vout = Nilai tegangan keluaran
Rs = Resistansi sensor pada saat terdeteksi gas
RL = Resistansi tetap
Dimana berdasarkan persamaan diatas dapat di tentukan tegangan keluaran yang
disimbolkan oleh persamaan diatas. Sistem ini menggunakan nilai RL sebesar 4,7
KA. Semakin banyak asap maka resistansi semakin menurun dan nilai Vout
semakin membesar. Vc digunakan tegangan DC sebesar 5 Volt. Setelah diperoleh
nilai perbandingan Ro dan Rs, maka nilai perbandingan ini lah yang akan dilihat
pada data sheet. Hal ini lah yang akan menentukan jenis dan kadar konsentrasi
dari gas yang dideteksi. Output dari rangkaian ini akan dihubungkan dengan
mikrokontroller pada port A yaitu PA.0
" 1 #1 2% & () )* ($
Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD (liquid crystal display)
ke mikrokontroler dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
" ( & -% % & 1
43
Pada gambar rangkaian konektor LCD seperti di atas konektor (JP1) yang terdiri
dari konektor Gnd , Vcc (5V), , , R/W ,
, DB4 DB7 dan dihubungkan langsung dengan konektor pada LCD yang
kompatibel dengan driver HD 44780. Sedangkan pada konektor (JP2) yang terdiri
dari konektor reset, enable DB4 DB7 dihubungkan ke mikrokontroller ATMega
8535. Fungsi dari potensiometer (R9) adalah untuk mengatur gelap atau terangnya
karakter yang ditampilkan pada LCD atau dengan kata lain dapat dikatakan
sebagai tahanan variabel dimana jika semakin diputar karah kanan, maka nilai
tahanannya akan semakin kecil dan arus yang mengaliri LCD akan semakin besar,
sehingga LCD akan semakin cerah. Jika R9 semakin besar, maka arus yang akan
mengalir ke LCD akan semakin kecil dan akan mengakibatkan cahaya pada LCD
akan berkurang. Pada LCD, Kaki 1 dihubungkan ke 5 Volt DC
sedangkan adalah kaki 2, kaki 16 dan kaki ground trimport.
Sedangkan untuk kaki 4,5,6,11,12,13 dan 14 dari LCD akan dihubungkan ke
mikrokontroler pada bagian PB.6 hingga PB.0.
3 ) ) .
Rangkaian pembagi tegangan ini digunakan untuk pengukuran tegangan tinggi
DC, tegangan tinggi impuls dan tegangan tinggi AC. Pembagi tegangan ini terdiri
atas dua resistor yang terhubung seri, yaitu resistor dengan resistansi tinggi R1 dan
resistor dengan resistansi rendah R2. Rangkaian pembagi tegangan ini terdiri
dengan R1 yang besarnya sekitar 370 MA dan R2 yang besarnya sekitar 4,7 MA.
Gambar rangkaian pembagi tegangan resistif dapat dilihat pada gambar 3.6
dibawah ini.
44
4 ' 56
Driver flyback transformer adalah pembangkit sinyal pulsa yang digunakan untuk
proses switching pada trafo flyback. Tegangan masukkan untuk tranformator
flyback adalah tegangan masukkan DC. Untuk dapat menimbulkan adanya gaya
gerak listrik induksi pada kumparan sekunder di flyback maka di butuhkan
switching. Tegangan input DC yang masuk pada trafo akan di cacah sehingga
tegangan keluaran tranformator akan menjadi jauh ebih besar. Adapun skema
rangkaian driver flyback yang digunakan dapat dilihat pada gambar 3.7.
4 ' 56
Driver flyback ini dilengkapi dengan transistor J6810. Transistor ini merupakan
tipe NPN. Transistor inilah yang memegang peran penting dalam switching.
transistor ini digunakan sebagai switching dengan memanfaatkan tegangan
keluaran yang dihasilkan dari mikrokontroler. Pada rangkaian ini frekuensi yang
digunakan adalah 74 KHz. Rangkaian driver ini menggunakan diode yang
45
!
Rangkaian RS 232 ini berfungsi untuk menyetarakan level komunikasi antar PC
(Personal Computer) dengan rangkaian sehingga komunikasi kedua piranti dapat
berfungsi dengan baik. Untuk melakukan komunikasi serial dengan standart RS
232, harus dilakukan penyesuaian level sinyal dari level TTL menjadi leve RS
232 menggunakan IC tertentu, misalnya DS 275, MAX232 atau HIN 232. IC yang
digunakan dalam rangkaian ini adalah HIN 232 yaitu IC dengan 2 set computer
RS TTL. Rangkaian RS 232 tampak seperti gambar di bawah ini:
!
IC MAX232 membutuhkan catu daya +5 Volt. IC ini akan mengkonversi
level TTL dari mikrokontroller ke RS 232 dan sebaliknya. Dalam ketentuan
RS232, level logika 1 dinyatakan dengan tegangan antara –3 sampai –25 Volt, dan
level logika 0 dinyatakan dengan tegangan antara +3 sampai +25 Volt. Mengingat
komponen digital pada umumnya bekerja dengan sumber tegangan +5 Volt, dan
level logika 0’dinyatakan dengan tegangan antara 0,8 sampai 0 Volt dan level
logika 1 dinyatakan dengan tegangan 3,5 sampai 5 Volt, maka antara rangkaian
digital dan saluran RS232 biasanya disisipkan IC RS232 TTL Voltage Translator.
Pada rangkaian RS 232, kaki 11 akan dihubungkan ke kaki PD.1 dan kaki
12 dari IC HIN 232 akan dihubungkan ke kaki PD.0. PD.0 dan PD.1 merupakan
port input/output dua arah pada mikrokontroller yang juga memiliki fungsi RTD
46
akan dihubungkan ke kaki 2 konektor DB9. Kaki 3 dan 2 pada konektor
merupakan bagian yang juga memiliki fungsi untuk pengiriman dan penerimaan
data dalam komunikasi serial
7 1 *
Gambar Rangkaian lengkap pembangkit tegangan tinggi dapat dilihat pada
gambar 3.9 dibawah ini :
7 1 *
Pada rangkaian pembangkit tegangan tinggi diatas memiliki dua buah catu daya.
