BAB II
DASAR TEORI
2.1 Mikrokontroler ATMega 8535
2.1.1 Deskripsi Mikrokontroler AT8535
ATMega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit daya rendah berbasis arsitektur RISC. Instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMega8535 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz, hal ini membuat ATMega8535 dapat bekerja dengan kecepatan tinggi walaupun dengan penggunaan daya rendah. Mikrokontroler ATmega8535 memiliki beberapa fitur atau spesifikasi yang menjadikannya sebuah solusi pengendali yang efektif untuk berbagai keperluan. ATmega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control. Untuk
mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan mengakses data dari SRAM.
2.1.2 ATMega8535 memiliki bagian struktur bagian sebagai berikut :
a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.
b. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
c. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.
d. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
e. Watchdog Timer dengan osilator internal.
f. SRAM sebesar 512 byte.
g. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.
h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka SPI
j. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
k. Antarmuka komparator analog.
l. Port USART untuk komunikasi serial
2.1.3 Peta Memori ATMega8535
ATMega8535 memilki ruang memori sebesar 8KByte. Mikrokontroller AVR ini
Gambar 2.3 Peta Memori ATMega 8535
ATMega8535 memiliki ruang memori data dan program yang terpisah. Pada ATMega8535 memori data terbagi atas tiga bagian, yaitu terdapat 32 buah register umum dan 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal. Register-register yang terdapat pada ATMega8535 tersebut menempati alamat yang bebeda-beda, untuk register keperluan umum, register ini menempati alamat memori terbawah dari $00 sampai $1F. Sementara itu, register yang digunakan untuk menangani I/O dan kontrol terhadap peripheral mikrokontroler menempati
Gambar 2.4 berikut menunjukkan konfigurasi memori data ATMega8535
2.2 Defenisi Sensor
Sensor adalah divais yang digunakan untuk merubah suatau besaran fisika atau kimia menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu. Sensor juga adalah suatu peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisiska, energi kimia, energi biologi , energi mekanika dan sebagainya, contoh kamera sebagai sensor penglihatan dan LDR (light dependent resistance) sebagai sensor cahaya.
Transmisi ini bisa berupa listrik, mekanika, kimia, optik (cahaya) atau thermal (panas). Contoh generator adalah transduser yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik, motor adalah transduser yang merubah energi listrik menjadi energi mekanik, dan sebagainya.
2.2.1 Persyaratan Umum
Dalam memilih peralatan sensor dan tranduser yang tepat dan sesuai dengan sistem yang akan disensor maka perlu diperhatikan persyaratan umum sensor berikut ini:
a. Linearitas
Ada banyak yang menghasilkan sinyal keluaran yang berubah secara kontinyu sebagai tanggapan terhadap masukan yang berubah secara kontinyu. Sebagai contoh, sebuah sensor panas dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan panas yang dirasakannya. Dalam kasus seperti ini, biasanya diketahui secara
tepat bagaimana perubahan keluaran dibandingkan dengan masukannya. b. Sensitivitas
Sensitivitas menunjukkan seberapa jauh kepekaan sensor terhadap kuantitas yang diukur. Sensitivitas sering juga adinyatakan dengan bilangan yang menunjukkan “perubahan keluaran dibandingkan unit perubahan masukan.” Beberapa sensor panas dapat memiliki kepekaan yang dinyatakan dengan “satu volt per derajat”, yang berarti perubahan satu derajat pada masukan akan menghasilkan perubahan satu volt pada keluarannya. Sensor panas lainnya dapat saja memiliki kepekaan “dua volt per derajat”, yang berarti memiliki kepekaan dua kali dari sensor yang pertama. Liniearitas sensor juga mempengaruhi sensitivitas dari sensor. Apabila tanggapannya linier, maka sensitivitasnya juga akan sama untuk jangkauan pengukuran keseluruhan. c. Tanggapan Waktu
Tanggapan frekuensi dapat pula dinyatakan dengan decibel (db), membandingkan daya keluaran pada frekuensi tertentu dengan daya keluaran pada frekuensi referensi.
2.2.2 Jenis Sensor dan Transducer
Sensor dapat diklasifikasikan sesuai dengan jenis tranfer energi yang dapat dideteksi yaitu:
− Thermal, contoh : Sensor temperatur dan sensor panas (bolometer,calorimeter).
− Electromagnetic , contoh : ohmeter, galvanometer, voltmeter, metal detector, RADAR).
− Mekanik, contoh: sensor tekanan (altimeter,barometer dan pressure gauge), gas and liquid flow sensor (anemometer, flometer, gas meter, water meter), mechanical sensor (acceleration sensor, position sensor, strain gauge)
− Kimiawi, contoh: sensor oksigen, ion-selective electrodes, Ph glass electrodes, redox electrodes dan carbon monoxide detectors.
− Radiasi optik, contoh: photodetectors, photodiode, CCD dan sesnor image, sensor infra merah, scintillometers.
− Radiasi Ionisasi, contoh : geiger counter, dosimeter, scintilation counter,
neutron detection, particle counter, scintillator, bubble chamber.
2.3 Sensor Suhu (IC LM – 35)
IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated
Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan. IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Sensor suhu IC LM 35 merupkan chip IC produksi Natioanal Semiconductor yang berfungsi untuk mengetahui temperature suatu objek atau ruangan dalam bentuk besaran elektrik, atau dapat juga di definisikan sebagai komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah perubahan temperature yang diterima dalam perubahan besaran elektrik. Sensor suhu IC LM35 dapat mengubah perubahan temperature menjadi perubahan tegangan pada bagian outputnya. Sensor suhu IC LM35 membutuhkan sumber tegangan DC +5 volt dan konsumsi arus DC sebesar 60 µA dalam beroperasi. Bentuk fisik sensor suhu LM 35 merupakan chip IC dengan kemasan yang berfariasi, pada umumnya kemasan sensor suhu LM35 adalah kemasan TO-92 seperti terlihat pada gambar dibawah.
Karakteristik Sensor suhu IC LM35 adalah : Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar 2.2. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.4 Sensor Gas (MQ – 2)
MQ-2 Semiconductor Sensor untuk Gas mudah terbakar materi sensitif dari MQ-2 Sensor gas SnO2, yang dengan konduktivitas rendah di udara bersih.
Ketika menargetkan gas yang mudah terbakar ada, konduktivitas sensor lebih higher bersama dengan konsentrasi gas kenaikan. Silakan gunakan electroc
sederhana EMUTUS, Convert perubahan conductivity untuk sesuai sinyal output Konsentrasi gas. Sensor MQ-2 gas memiliki sensitivitas tinggi untuk LPG, Propane dan Hidrogen, juga dapat digunakan untuk metana dan uap yang mudah terbakar lainnya, adalah dengan rendah biaya dan cocok untuk aplikasi yang berbeda.
2.4.1 Karakter Konfigurasi
* Sensitivitas yang baik untuk gas mudah terbakar di berbagai * Sensitivitas tinggi untuk LPG, Propane dan Hidrogen * Panjang hidup dan biaya rendah
* Drive sirkuit Sederhana
2.4.2 Aplikasi
* Detektor kebocoran gas domestik
* Detektor gas mudah terbakar Industri
2.5 Kipas
Exhaust fan berfungsi untuk menghisap udara di dalam ruang untuk dibuang ke luar, dan pada saat bersamaan menarik udara segar di luar ke dalam ruangan. Selain itu exhaust fan juga bisa mengatur volume udara yang akan disirkulasikan pada ruang. Supaya sehat setiap ruang butuh sirkulasi udara berbeda sesuai dengan fungsinya. Misalnya, ruang tidur butuh pergantian udara 2 – 4 kali per jam, kamar mandi 6 – 10 kali, dan dapur 10 – 15 kali. Untuk ruangan ber-AC, exhaust fan adalah pasangan yang saling melengkapi. Yang satu menyejukkan, yang lain mengurangi kelembaban ruangan. Exhaust fan dipasang pada ruangan yang sirkulasi udara alaminya dianggap kurang memadai. Jadi, pemasangan merupakan upaya mekanik untuk mengoptimalkan pergantian udara di ruangan. Ada beberapa tipe exhaust fan menurut pemasangannya: yang dipasang di dinding (wall mount), jendela kaca (window mount), dan plafon (ceiling mount).
2.6 Codevision AVR
CodeVisionAVR adalah sebuah compiler C yang telah dilengkapi dengan fasilitas Integrated Development Environment (IDE) dan didesain agar dapat menghasilkan kode program secara otomatis untuk mikrokontroler Atmel AVR. Program ini dapat berjalan dengan menggunakan sistem operasi Windows® XP, Vista, Windows 7, dan Windows 8, 32-bit dan 64-bit. Integrated Development Environment (IDE) telah dilengkapi dengan fasilitas pemrograman chip melalui metode In-System Programming sehingga dapat secara otomatis mentransfer file program ke dalam chip mikrokontroler AVR setelah sukses dikompilasi.
CodeVisionAVR dapat menghasilkan kode program secara otomatis melalui fasilitas CodeWizardAVR Automatic Program Generator. Dengan adanya fasilitas ini maka penulisan program dapat dilakukan dengan cepat dan lebih efisien. Seluruh kode dapat diimplementasikan dengan fungsi sebagai berikut:
• Identifikasi sumber reset
• Inisialisasi port input/output
• Inisialisasi interupsi eksternal
• Inisialisasi timer/counter dan watchdog timer
• Inisialisasi USART dan interupsi buffer untuk komunikasi serial
• Inisialisasi komparator analog dan ADC
• Inisialisasi interface SPI dan two wire interface (TWI)
• Inisialisasi interface CAN
• Inisialisasi I2C Bus, sensor suhu LM75, thermometer/thermostat DS1621,
dan real time clock PCF8563, PCF8583, DS1302, DS1307
• Inisialisasi 1 wire bus dan sensor suhu DS1820/DS18S20
• Inisialisasi modul LCD
2.7 Bahasa C
Program C adalah berisi sekumpulan fungsi-fungsi. Eksekusi program akan diawali dengan mengeksekusi fungsi main(). Program bahasa C di compile menggunakan C Compiler. Compiler akan membaca seluruh source code dan mengkonversi kedalam object code (hasil translasi source code suatu program ke dalam bentuk yang dapat dieksekusi secara langsung oleh komputer). Source code sudah tidak digunakan setelah dilakukan kompilasi oleh compiler. object code juga sering disebut dengan binary code atau machine code. Bahasa C merupakan bahasa yang biasa digunakan untuk keperluan pemrograman sistem, antara lain untuk membuat: 1. Assembler 2. Interpreter 3. Compiler 4. Sistem Operasi 5. Program bantu (utility) 6. Editor 7. Paket program aplikasi Beberapa program paket yang beredar seperti dBase dibuat dengan menggunakan bahasa C, bahkan sistem operasi UNIX juga dibuat dengan menggunakan bahasa C. Bahasa C sesungguhnya merupakan bahasa pemrograman yang serbaguna dan pemakaiannya tidak terbatas untuk pemrograman sistem, namun juga dapat digunakan untuk aplikasi bisnis, matematis maupun games, bahkan untuk aplikasi kecerdasan buatan. Dalam beberapa literatur, bahasa C digolongkan sebagai
tingkat tinggi (high level language - seperti Pascal, Basic, Fortran, Java, dan lain-lain), namun untuk menegaskan bahwa bahasa C bukanlah bahasa yang berorientasi pada pada mesin yang merupakan ciri dari bahasa tingkat rendah (low level language), yaitu bahasa mesin dan assembly. Pada kenyataannya, bahasa C mengkombinasikan elemen dalam bahasa tingkat tinggi dan bahasa tingkat rendah, yaitu kemudahan dalam membuat program yang ditawarkan pada bahasa tingkat tinggi dan kecepatan eksekusi dari bahasa tingkat rendah.
Bahasa pemrograman C sama seperti bahasa pemrograman lainnya yang memiliki kerangka dasar. Kerangka Dasar Bahasa C adalah sebagai berikut : 1. Fungsi main(). Fungsi main merupakan fungsi utama yang wajib ada pada saat kita membuat program dengan bahasa C. Dalam sebuah project hanya boleh ada 1 buah fungsi main() saja. Namun dalam bahasa C, tidak membatasi hanya boleh 1 fungsi saja, melainkan kita juga diperbolehkan untuk membuat fungsi-fungsi lain selain fungsi main() yang bisa mempermudah kita dalam membuat sebuah
berorientasi pada permasalahan (objek), dan bukan berorientasi pada mesin. 4. Kecepatan eksekusi C mendekati kecepatan eksekusi program yang dibuat dengan bahasa tingkat rendah, namum kemudahan dalam memprogram setara dengan bahasa tingkat tinggi. 5. C memungkinkan memanipulasi data dalam bentuk bit maupun byte secara efisien. Disamping itu juga memungkinkan untuk melakukan manipulasi alamat dari suatu data yang dalam C dinamakan pointer. KEKURANGAN Adapun kelemahan --atau lebih tepatnya kesulitan bahasa pemrograman C terutama yang dirasakan oleh pemrogram pemula diantaranya adalah: 1. Banyaknya operator serta fleksibilitas penulisan program kadang-kadang membingungkan pemakai, yang jika belum familiar akan menimbulkan masalah. 2. Para pemrogram C tingkat pemula umumnya belum pernah mengenal pointer dan tidak terbiasa menggunakannya, padahal keampuhan bahasa C justru
terletak pada pointer.
2.8 PC (Preprocessor Compiler)
Salah satu kemudahan dalam membuat program dengan bahasa c adalah fasilitas preprocessor compiler. Preprocessor compiler mempersiapkan tahap awal sebelum kompilasi. Preprocessor diawali dengan simbol “#” dan diikuti kata khusus untuk mengarahkan compiler yang diadakan oleh tiap compiler.
Berikut preprocessor compiler yang umum dan perlu kita tahu :
#include
Pengarah compiler ini digunakan untuk memberitahu compiler agar menyalin isi suatu file ke dalam program. Deklarasi file header (*.h) dilakukan dengan pengarah compiler ini. File dengan ekstensi lainpun dapat disertakan dalam program dengan menggunakan #include.
#define
1. Menetapkan nama pengganti dari konstanta yang sering dipakai. 2. Menggantikan nama variabel, port,tipe, data dan operator.
3. Membuat nama alias dari suatu ekpresi. Defenisi untuk menggantikan pernyataan atau ekpresi biasa disebut MAKRO.
4. Membuat makro untuk menggantikan satu baris pernyataan atau lebih. 5. Menentukan bagian-bagian dari program yang ikut compile.
2.9 Karbondioksida (CO2)
Karbon dioksida adalah senyawa kimia yang terdiri dari dua atom oksigen terikat kovalen dengan atom karbon. Berbentuk gas pada temperatur dan tekanan standar dan berada di atmosfer. Konsentrasi karbon dioksida di atmosfer bumi ± 387 pp.Tetapi jumlah bervariasi tergantung lokasi dan waktu. Karbon dioksida adalah
gas rumah kaca yang penting karena mampu menyerap gelombang inframerah.
Karbon dioksida diproduksi oleh hewan, tumbuh-tumbuhan, fungi, dan mikroorganisme dalam respirasi dan dipergunakan tanaman pada fotosintesis.
Sehingga karbon dioksida termasuk komponen yang penting dalam siklus karbon. Karbon dioksida juga dihasilkan dari pembakaran bahan bakar fosil. Karbon dioksida anorganik dikeluarkan dari gunung berapi dan proses geotermal lainnya seperti pada mata air panas. Karbon diambil dari atmosfer dengan berbagai cara:
1. Ketika matahari bersinar
karbon dioksida menjadi Proses ini akan lebih banyak menyerap karbon pada hutan dengan tumbuhan yang baru saja tumbuh atau hutan yang sedang mengalami pertumbuhan yang cepat.
3. Di laut bagian atas (upper ocean), pada daerah dengan produktivitas yang tinggi, organisme membentuk jaringan yang mengandung karbon, beberapa organisme juga membentuk cangkang karbonat dan bagian-bagian tubuh lainnya yang keras. Proses ini akan menyebabkan aliran karbon ke bawah (lihat bagi
4. Pelapukan batuan silikat. Tidak seperti dua proses sebelumnya, proses ini tidak memindahkan karbon ke dalam reservoir yang siap untuk kembali ke atmosfer. Pelapukan batuan karbonat tidak memiliki efek netto terhadap CO2 atmosferik karena ion bikarbonat yang terbentuk terbawa ke laut dimana selanjutnya dipakai untuk membuat karbonat laut dengan reaksi yang sebaliknya (reverse reaction).
Karbon dapat kembali ke atmosfer dengan berbagai cara pula, yaitu:
1. Melalui pernafasan (respirasi) oleh tumbuhan dan binatang. Hal ini merupakan
glukosa (atau molekul organik lainnya) menjadi karbon dioksida dan air.
2. Melalui pembusukan binatang dan tumbuha
mengurai senyawa karbon pada binatang dan tumbuhan yang mati dan mengubah karbon menjadi karbon dioksida jika tersedia oksigen, atau menjadi
3. Melalui
terkandung menghasilkan karbon dioksida (juga yang lainnya seperti asap). Pembakaran perminyaka sudah tersimpan selama jutaan tahun di dalam geosfer. Hal inilah yang merupakan penyebab utama naiknya jumlah karbon dioksida di atmosfer.
4. Produksi
gamping yang akan menghasilkan juga karbon dioksida dalam jumlah yang banyak.
