BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai pengertian, fungsi, prinsip kerja dan gambar dari komponen-komponen yang dipakai pada perancangan laporan Skripsi. Adapun komponen-komponennya sebagai berikut :
2.1Mikrokontroller ATMEGA 16
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal.AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.
2.1.1 Arsitektur ATMEGA16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi16MHz.
2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, danSRAM 1Kbyte.
3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5. User interupsi internal dan eksternal.
6. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial. 7. Fitur Peripheral :
• Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan modecompare. • Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, modecompare,
dan mode capture.
• Realtime counterdengan osilator tersendiri.
• Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog. • 8 kanal, 10 bit ADC.
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
2.1.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Gambar di bawah merupakan susunan kaki standar 40 pin mikrokontrolerAVR Atmega16. Berikut penjelasan umum susunan kaki Atmega16 tersebut:
• VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu dipasang IC regulator 7805.
• GND sebagai PIN ground.
• Port A (PA0 ... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan ADC.
• Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI.
• Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
• Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
• Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke kondisi semula.
• AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
• AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain:
1. Advanced RISC Architecture
• 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution • 32 x 8 General Purpose Fully Static Operation
• Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz • On-chip 2-cycle Multiplier
2. Nonvolatile Program and Data Memories
• 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
• Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits • 512 Bytes EEPROM
• Programming Lock for Software Security 3. Peripheral Features
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Mode • Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare
Modes
• One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode
• Real Time Counter with Separate Oscillator • Four PWM Channels
• 8-channel, 10-bit ADC
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface • Programmable Serial USART
4. Special Microcontroller Features
• Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection • Internal Calibrated RC Oscillator
• External and Internal Interrupt Sources
• Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Powerdown, Standby and Extended Standby
5. I/O and Package
• 32 Programmable I/O Lines
• 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF 6. Operating Voltages
2.2 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik.LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 Refurbish karena harganya cukup murah.LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan menggunakan mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilakan suatu nilai hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5 kolom pixel (1baris pixel terakhir adalah kursor).
Tabel 2.1.Konfigurasi Pin Dari LCD 2x16 M1632
1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd.
2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V.
4. Pin 4 untuk memberitahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), dan memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).
5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan ke Gnd.
6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).
8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.
Gambar 2.3 Struktur Memori LCD
Modul LCD M1632 memilki beberapa jenis memori yang digunakan untuk menyimpan atau memproses data-data yang ditampilkan pada layar LCD. Setiap memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri:
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contohnya karakter ‘A’ atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut di alamat 40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama darai LCD.
DDRAM Address
Tabel 2.2DDRAM Address
2. CGRAM
CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola seluruh karakter dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori akan hilang saat power supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. CGROM
Pada tabel 2.2 terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-lokasi tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H (0100 0001) yang ada pada CGROM yaitu pola karakter A.
Tabel 2.3 Karakter Pada CGROM M1632 LCD
Gambar 2.4Bentuk Fisik LCD 16x2
pada aplikasi mikrokontroler.LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632.LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.
2.3 Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran.
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Buzzer
2.4 Sensor Suhu LM35
IC LM35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya
proporsional liniear untuk suhu dalam °C, mempunyai perubahan keluaran secara linier dan juga dapat dikalibrasi dalam K. Di dalam udara sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurand dari 0,1 °C, dapat dipakai dengan menggunakan power supplay tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu (interface) ke rangkaian kontrol dengan sangan mudah.3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dan pin 3 adalah ground.
Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sebuah resistor NTC (Negative Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu
jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah resistor NTC. Kelebihan dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jagkauan pengukuran yang luas dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya). Bentuk fisik sensor LM35 dapat dilihat padagambar
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC. 3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.5 Sensor Asap MQ5
Materi sensitif sensor yang dengan konduktivitas rendah di udara bersih.Ketika gas mudah terbakar sasaran ada, konduktivitas sensor lebih tinggi bersama dengan konsentrasi gas meningkat. Silakan gunakan electrocircuit sederhana,mengkonversi perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal output konsentrasi gas.
Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Asap MQ5
Karakteristik :
• Sensitivitas yang baik untuk gas mudah terbakar di berbagai • Sensitivitas Tinggi ke Propana, Butana
• Tahan lama dan biaya rendah • Rangkaian sederhana
Aplikasi :
• Detektor kebocoran gas Domestik
• Industri detektor gas yang mudah terbakar • Detektor gas portable
2.6 RF Data Transceiver YS-1020UA
data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada penerima frekuensi pembawa yang mengandung data ditangkap dan dipisahkan dari data yang dibawa.
Modul YS-1020UA Wireles Data Transceiver dapat mengirimkan dan menerima data serial melalui media udara, dengan frekuensi 433MHz ISM band dan baud rate air sebesar 9600bps.Penggunaan modul tersebut cukup praktis karena dari segi ukuran cukup kecil dan lansung dapat dihubungkan dengan RS232. Modul tersebut bekerja dengan supply antara 3,3 sampai 5VDC. Dalam satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial yang akan dipancarkan melalui RF dimpamakan ke modul YS-1020 oleh mikrokontroler secara serial. Begitu pula data yang di terima, akan di ambil oleh mikrokontroler secara serial.
Spesifikasi modul YS-1020 adalah seperti berikut ini : ·Konsumsi daya : =10mW/10dBm
· Konsumsi Arus pada receiver :<25mA · Konsumsi Arus pada transmitter : =40MA · Catu daya : 3,3 sampai 5 VDC
· Sensitivitas penerimaan data : -115 dBm(@9600)
Fitur:
- Carrier frequency: 433/450/868MHz or ISM others optional; - Interface: RS232/RS485/TTL optional;
- Multichannels: channels, expandable for 16/32 channels;
- Baud rate in air: 1200/2400/4800/9600/19200/38400bps, set before delivery; - Jarak transmisi: max 100 m pada open area
- Transparent data transmission
- Interface format: 8N1/8E1/801 user defined or customized; - Modulation: GFSK
- High antiinterference - Low BER (Bit error Rate);
- Impedance：50Ω (SMA antenna port, multiple antenna options available); - Complying with EN 300220 and ARIB STDT67.
Paket terdiri atas: - 1 buah board transceiver - 1 buah antena
