BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mikrokontroler AVR Atmega8
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya
terdapat berbagai macam fungsi.Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya
digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator
eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu
kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada
tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara
otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat
beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan
512 byte.AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR
RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler
dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan
kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan
ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan
untuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini dapat bekerja dengan
tegangan antara 2,7 - 5,5 V sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada
2.1.1 Konfigurasi Pin Atmega8
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin ATmega 8
Atmega8 ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya
memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang
lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.
a. VCC
Merupakan supply tegangan digital.
b. GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan
grounding.
c. Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port
B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat
digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit
bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7
yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan
mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat
digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input
ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang
digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung
pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock.
Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat
digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous
Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan
untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5…PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam
masingmasing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah
mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C
memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun
mengeluarkan arus (source).
e. RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pin
I/O. Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang
terdapat pada port C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak
diprogram, maka pin ini akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika level
tegangan yang masuk ke pin ini rendah dan pulsa yang ada lebih pendek
dari pulsa 8 minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi reset
meskipun clock-nya tidak bekerja. Port D (PD7…PD0).
f. Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port
ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya
berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan
I/O.
g. AVcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus
dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk
analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja
disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika
ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low
h. AREF
Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.1.2 Spesifikasi Atmega 8
1. Kinerja tinggi, rendah daya Atmel®AVR® 8-bit Microcontroller
2. Advanced RISC Architecture
a. 130 Instruksi Powerfull - Kebanyakan Single-jam Siklus Eksekusi
b. 32 × 8 General Purpose Kerja Register
c. Operasi Fully Static
d. Sampai dengan 16MIPS throughput di 16MHz
e. On-chip 2-siklus Multiplier
3. segmen Memory Tinggi Ketahanan Non-volatile
a. 8Kbytes In-System Self-programmable memori program flash
b. 512bytes EEPROM
c. SRAM 1Kbyte internal
d. Menulis / Erase Cycles: 10.000 Flash / 100.000 EEPROM
e. Data retensi: 20 tahun pada 85 ° C / 100 tahun pada 25 ° C (1)
f. Opsional Boot Kode Bagian dengan Independent Lock Bits
g. In-System Programming secara On-chip Program Boot
h. Benar Operasi Baca-Sementara-Write
i. Kunci Pemrograman untuk Security Software
4. Fitur Peripheral
a. Dua 8-bit Timer / Counter dengan Prescaler terpisah, satu
Bandingkan Modus
b. Satu 16-bit Timer / Counter dengan Prescaler terpisah, Bandingkan
Mode, dan Tangkap
c. Mode
d. Real Time Counter dengan Oscillator terpisah
e. Tiga Saluran PWM
f. 8-channel ADC di TQFP dan QFN / MLF paket
g. Delapan Saluran 10-bit Akurasi
i. Enam Saluran 10-bit Akurasi
j. Byte berorientasi Dua-kawat Serial Interface
k. Programmable Serial USART
l. Master / Slave SPI Serial Interface
m. Programmable Watchdog Timer dengan terpisah On-chip
Oscillator
n. On-chip Analog Comparator
5. Fitur Mikrokontroler Khusus
a. Power-on ulang dan Programmable Brown-out Detection
b. Internal dikalibrasi RC Oscillator
c. Eksternal dan Sumber Interrupt internal
d. Lima Mode Sleep: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save,
Power-down, dan
e. Bersiap
6. I / O dan Paket
a. 23 Programmable I / O Garis
b. 28-lead PDIP, 32-lead TQFP, dan 32-pad QFN / MLF
7. Tegangan Operasi
a. 2.7V - 5.5V (ATmega8L)
b. 4.5V - 5.5V (ATmega8)
8. Kelas Kecepatan
a. 0 - 8MHz (ATmega8L)
b. 0 - 16MHz (ATmega8)
9.
a. Aktif: 3.6mA
b. Menganggur Mode: 1.0mA
c. Power-down Mode: 0.5μA
2.1.3 MemoriAtmega 8
Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu :
1. Memori Flash Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode
dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu
bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode
program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan
khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian
aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui
USART. 32 General purpose registers 64 I/O registers Additional I/O
registers Internal RAM Flash Boot Section EEPROM 13.
2. Memori Data Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk
keperluan program. Memori data terbagi menjadi empat bagian yaitu : 32
GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang bertugas
untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic Unit),
dalam instruksi assembler setiap instruksi harus melibatkan GPR.Dalam
istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”. I/O register dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam
mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain. Register
ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagi SFR(Special
Function Register).
3. EEPROM EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika
chip mati (off), digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan
terhadap gangguan catu daya. 14 2.1.3 Timer/Counter 0 Timer/counter 0
adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock
baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan
kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/counter dapat digunakan untuk :
1. Timer/counter biasa
2. Clear Timer on Compare Match (selain Atmega 8)
3. Generator frekuensi (selain Atmega 8)
4. Counter pulsa eksternal
Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan
Pin3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan
mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer. USART dapat
difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron.Sinkron berarti clock
yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock. Sedangkan
asinkron berarti transmiter dab receiver mempunyai sumber clock sendiri-sendiri.
USART terdiri dalm tiga blok yaitu clock generator, transmiter, dan receiver.
2.1.5 Sistim Minimum Atmega 8
Dengan menggunakan minimum sistem yang kompatibel dengan
atmega8mikrokontroler atmega8 bertindak sebagai mikro target dimana kita
membutuhkan downloader lain intuk mendownload firmware ke atmega8.
downloader tersebut bisa berupa downloader paralel atau serial dengan tools
programmernya menggunakan Ponkemudian sediakan USBASP (Downloader)
yang lain untuk mendownload firmware ke atmega8. (Downloader tidak harus
yang berbasis USBASP bisa yang lain asal kompatibel dengan
MOSI,MISO,SCK dan reset mikrokontroler AVR).
2.2 LCD
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih),
maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan sebelum transistor ditemukan.
Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi
daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus, dan ketika
berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan kejenuhan
Gambar 2.2 LCD
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan
baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane),
yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang
ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang
digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan
berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar
dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa
microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat
menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di
bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu
(berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2
baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data
dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
LCD 16x2
Gambar 2.3. Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses
proses internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan
instruksi membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap
karakter dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter
(membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data.Perintah
utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display
Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.2.menunjukkan operasi
dasar LCD
Tabel 2.1.Operasi Dasar LCD
RS R/W Operasi
0 0 Input Instruksi ke LCD
0 1 Membaca Status Flag (DB7) dan alamat counter
(DB0 ke DB6)
1 0 Menulis Data
1 1 Membaca Data
Tabel 2.2. Konfigurasi LCD
Pin Bilangan biner Keterangan
RS 0 Inisialisasi
1 Data
1 Baca LCD / R (read)
E 0 Pintu data terbuka
1 Pintu data tertutup
Tabel 2.3.Konfigurasi Pin LCD
Pin No. Keterangan Konfigurasi Hubung
1 GND Ground
2 VCC Tegangan +5VDC
3 VEE Ground
4 RS Kendali RS
5 RW Ground
6 E Kendali E/Enable
7 D0 Bit 0
8 D1 Bit 1
9 D2 Bit 2
10 D3 Bit 3
11 D4 Bit 4
12 D5 Bit 5
13 D6 Bit 6
14 D7 Bit 7
15 A Anoda (+5VDC)
16 K Katoda (Ground)
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng
kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada
beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri
agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil
pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka,
atau gambar sesuai bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter
digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan
mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam
satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom
dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan
suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif
semua.Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang
digunakan untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai
jenis LCD, mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga
Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah
ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan
warna.
2.3 Modul Bluetooth HC-05
Modul HC-05 adalah modul bluetooth yang dapat berfungsi sebagai
master atau sebagai slave.modul HC-05 memiliki dua mode kerja yaitu mode AT
Command dan mode Data. Modul HC-05 menggunakan mode Data secara
default. Berikut ini adalah keterangan untuk kedua mode tersebut:
AT Command. Pada mode ini, modul HC-05 akan menerima instruksi
berupa perintah AT Command. Mode ini dapat digunakan untuk mengatur
konfigurasi modul HC-05. Perintah AT Command yang dikirimkan ke
modul HC-05 menggunakan huruf kapital dan diakhiri dengan karakter
CRLF (\r\n atau 0x0d 0x0a dalam heksadesimal).
Data. Pada mode ini, modul HC-05 dapat terhubung dengan perangkat
bluetooth lain dan mengirimkan serta menerima data melalui pin TX dan
RX. Konfigurasi koneksi serial pada mode ini menggunakan baudrate:
9600 bps, data: 8 bit, stop bits: 1 bit, parity: None, handshake: None.
Adapun password default untuk terhubung dengan modul HC-05 pada
Gambar 2.4. Modul Bluetooth HC-05
Keterangan pinout di atas adalah sebagai berikut:
EN fungsinya untuk mengaktifkan mode AT Command Setup pada modul
HC-05. Jika pin ini ditekan sambil ditahan sebelum memberikan tegangan
ke modul HC-05, maka modul akan mengaktifkan mode AT Command
Setup. Secara default, modul HC-05 aktif dalam mode Data.
Vcc adalah pin yang berfungsi sebagai input tegangan. Hubungkan pin ini
dengan sumber tegangan 5V.
GND adalah pin yang berfungsi sebagai ground. Hubungkan pin ini
dengan ground pada sumber tegangan.
TXadalah pin yang berfungsi untuk mengirimkan data dari modul ke
perangkat lain (mikrokontroler). Tegangan sinyal pada pin ini adalah 3.3V
sehingga dapat langsung dihubungkan dengan pin RX pada arduino karena
tegangan sinyal 3.3V dianggap sebagai sinyal bernilai HIGH pada arduino.
RXadalah pin yang berfungsi untuk menerima data yang dikirim ke modul
HC-05. Tegangan sinyal pada pin sama dengan tegangan sinyal pada pin
TX, yaitu 3.3V. Untuk keamanan, sebaiknya gunakan pembagi tegangan
jika menghubungkan pin ini dengan arduino yang bekerja pada tegangan
5V. Pembagi tegangan tersebut menggunakan 2 buah resistor. Resistor
yang digunakan sebagai pembagi tegangan pada tutorial ini adalah 1K
ohm dan 2K ohm. Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada bagian
STATE adalah pin yang berfungsi untuk memberikan informasi apakah
modul terhubung atau tidak dengan perangkat lain.
2.4 Water Flow Sensor G1/2
Water Flow sensor terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor
hall efek. Ketika air mengalir melalui, gulungan rotor-rotor.Kecepatan
perubahan dengan tingkat yang berbeda aliran. Sesuai sensor hall efek output
sinyal pulsa.Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal (SIG)
selain jalur 5V dc dan Ground.Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik,
rotor air, dan sebuah sensor hall-effect.
Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek
Hall. Efek Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel
bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek
Hall yang ditempatkan dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus
listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan
menghasilkan medan listrik. Medan listrik terus membesar hingga gaya Lorentz
yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan potensial antara kedua sisi
divais tersebut disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan
medan magnet dan arus listrik yang melalui divais.
2.4.1 Spesifikasi Flow Sensor
a. Bekerja padategangan5VDC-24VDC
b. Arus Maksimum saat ini15mA(DC5V)
c. Berat sensor 43 gram
d. Tingkat Aliranrentang 0,5~ 60L / menit
e. SuhuPengoperasian 0°C~ 80°
f. Operasikelembaban35%~ 90% RH
g. Operasitekanan bawah1.75Mpa
h. Store temperature -25°C~+80°
2.5 Bahasa Pemrograman Arduino Uno
Bahasa pemrograman arduino uno merupakan jenis arduino yang paling
banyak digunakan terutama untuk pemula sangat disarankan untuk digunakan
arduino uno.Dan banyak sekali referensi yang membahas arduino uno.Versi yang
terakhir adalah arduino uno R3 (revisi 3), menggunakan atmega328 sebagai
mikrokontroler-nya. Berikut penjelasan pada bagian bahasa pemrograman arduino
uno :
void setup() {
// semua kode yang disini akan dibaca sekali oleh Arduino
}
void loop() {
//semua kode yang ada disini akan dibaca berulang kali (terus menerus) oleh Arduino
}
Semua kode program yang ada dalam void setup akan dibaca sekali oleh
Arduino. Biasanya isinya berupa kode perintah untuk menentukan fungsi pada
sebuah pin.
Contoh kodenya seperti:
pinMode(13, OUTPUT); // menentukan pin 13 sebagai OUTPUT
pinMode(3, INPUT); // menentukan pin 3 sebagai INPUT
Adapun untuk komunikasi antara Arduino dengan komputer,
menggunakan:
Serial.begin(9600); // untuk komunikasi Arduino dengan komputer
Semua kode program yang ada di void loop akan dibaca
setelah void setupdan akan dibaca terus menerus oleh Arduino. Isinya berupa
kode-kode perintah kepada pin INPUT dan OUTPUT pada Arduino.
Contoh kodenya seperti:
digitalWrite(13, HIGH); //untuk memberikan 5V (nyala) kepada pin 13.
digitalWrite(13, LOW); //untuk memberikan 0V (mati) kepada pin 13.
analogWrite(3, 225); //untuk memberikan nilai 225 (setara dengan 5V) kepada pin 3.
Adapun untuk menampilkan nilai pada sebuah sensor di Serial Monitor,
bisa menggunakan :
Serial.print(namasensor); //menampilkan nilai sensor yang disimpan di variabel nama sensor
Untuk menampilkan teks, bis menggunakan:
Dan untuk membuka Serial Monitor sendiri pada Arduino, bisa dengan
memilih menu Tools kemudian pilih Serial Monitor.Atau dengan menekan
kombinasi CTRL+SHIFT+M di keyboard. Kamu bisa membuat catatan pada
program dan tidak akan dibaca oleh Arduino, dengan cara mengetikan //
kemudian mengetikan catatannya, seperti:
void loop() {
// catatan pada baris ini tidak akan dibaca oleh program
}
Tapi pemakaian tanda // hanya berfungsi untuk catatan satu baris saja, jika
kamu ingin membuat catatan yang panjang yaitu berupa paragraf. Maka pertama
kamu ketikan /* lalu ketikan catatan kamu, dan jika sudah selesai tutup dengan
kode */ . Contohnya seperti:
void loop() {
/* apapun yang kamu mau ketikan disini tidak
akan dibaca oleh program
sepanjang apapun kamu mengetiknya
*/
