BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Tanah
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah
mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai
penopang akar.Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik bagi akar
untuk bernapas dan tumbuhan.Tanah juga menjadi habitathidup berbagai
mikroorganisme.Bagi sebagian hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan
bergerak.Ilmu yang mempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu
tanah.Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air dan
menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat erosi.
Komposisi tanah yang berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang lalin.Air dan
udara merupakan bagian dari tanah.Pedologi Tanah berasal dari pelapukan batuan dengan
bantuan organism, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses pembetukan tanah
dikenal sebagai “pedogenesis”. Proses yang unik ini membentuk tanah sebagai tubuh alam
yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon tanah. Setiap horizon
menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan biologi yang telah dilalui
tubuh tanah tersebut.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di Amerika
Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah mengalami
modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organism (termasuk manusia), dan relief
lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami proses pembentukan lanjutan. Usia tanah
yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih tua daripada periode Tersier dan kebanyakan
terbentuk dari masa Pleistosen.
Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah non organik
atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral. Sebaliknya, tanah
organik (organosol/humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap bahan organik yang
terdegradasi.
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut dan
kelak dapat menjadi batu bara. Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi karena
mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi berbagai bahan
organik.Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral, pasokan mineral berasal dari aliran air
atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organik dapat ditanami karena
memiliki sifat fisik gembur (sarang) sehingga mampu menyimpan cukup air namun karena
memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman pangan akan memberikan hasil terbatas
dan di bawah capaian optimum.
Tanah non-organik didominasi oleh mineral.Mineral ini membentuk partikel
pembentuk tanah.Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel pembentuk
tanah: pasir, lanau (debu), dan lempung. Tanah pasiran didominasi oleh pasir, tanah
lempungan didominasi oleh lempung.Tanah dengan komposisi pasir, lanau, dan lempung
yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam).
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang.Warna tanah
sangat bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning, hingga putih.
Selain itu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna yang kontras
sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching). Tanah berwarna hitam
pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa. Warna gelap juga dapat
disebabkan oleh kehadiran mangan, belerang, dan nitrogen. Warna tanah kemerahan atau
kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda
terjadi karena pengaruh kondisi proses kimia pembentukannya. Suasana aerobik/oksidatif
menghasilkan warna yang seragam atau perubahan warna bertahap, sedangkan suasana
anaerobik/reduktif membawa pada pola warna yang bertotol-totol atau warna yang
terkonsentrasi.
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi
antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat. Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa
padatan, fasa cair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat.Struktur tanah
tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini. Ruang antaragregat disebut sebagai
porus (jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran besar
(makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah yang gembur
(sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan mikropori yang
seimbang.Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung sehingga kekurangan
makropori.
2.2 Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas air di
dalam tanah ( moisture ). Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus melalui tanah,
kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat kelembaban. Semakin
banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik (resistansi kecil), sedangkan
tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik (resistansi besar). Kedua probe ini
Tegangan ini nantinya akan diubah menjadi tegangan digital untuk diproses ke dalam
mikrokontroler.
2.3 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang menggunakan
kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai bidang misalnya alal–
alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar komputer.Pada postingan aplikasi
LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat
berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja
alat. Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
4. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
5. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
6. Terdapat karakter generator terprogram.
7. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
8. Dilengkapi dengan back light.
2.3.1. Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri dari 4-bit atau
8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7.Sebagaimana
terlihat pada table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini
sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD.
Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD secara 4-bit atau 8 bit pada
satu waktu. Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat
nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller
mengirimkan data ke LCD.Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke
kondisi high “1” dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga
mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat
(tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur RS berada
dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau
instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high
atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal,
untuk menampilkan huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W
harus berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD.
Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query
(pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca
status LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan.Jadi hampir setiap aplikasi yang
menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”.Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung
mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7.Mengirim
data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat
sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting
Mode 8-bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi
dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan
mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7-bit (3 pin untuk kontrol, 4 pin untuk data). Bit RS
digunakan untuk memilih apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara
mikrokontroller dan LCD. Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat
itu dapat dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang dikirim
Gambar 2.1 : Skematik LCD 16 x 2.
2.4 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan
mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang
lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut,
mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang
sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi.
Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan
lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan
RAM dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan dalam ruang RAM
yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang
ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM –nya yang
besar, artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM)
sementara , termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.2 Mikrokontroler ATMega32A
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega8535
Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai
berikut:
1. VCC Input sumber tegangan (+)
3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to
Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC
tidak digunakan.
4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan
PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang dipergunakan pada
proses downloading. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku
petunjuk ”AVR ATMega 32A”.
5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port ini
selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR ATMega8535”.
6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1
juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi
serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk
”AVR ATMega8535”.
7. RESET Input reset.
8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock internal.
9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.
10.AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.
11.AREF Tegangan referensi untuk ADC.
2.4.2 Fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan
512 byte.
4. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
5. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 bps. Enam
pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
2.4.3 Arsitektur ATMega8535
Blok diagram
Dari gambar blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki
bagian-bagian sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D.
2. ADC 8 channel 10 bit.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdogtimer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.
8. Interruptinternal dan eksternal
9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11.Antarmuka komparator analog.
