TUGAS AKHIR
Oleh:
Sarma Haratua Siregar < 32106015 >
Tino Ricardo < 32106050 >
Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III Program Studi Teknik Elektro
Politeknik Batam
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK BATAM
BATAM 2009
LEMBAR PENGESAHAN
KIT MICROCONTROLLER BERBASIS ATMEGA 8535
TUGAS AKHIR
Oleh :
Sarma Haratua Siregar < 32106015 >
Tino Ricardo < 32106050 >
Diajukan dan disahkan sebagai laporan Tugas akhir di Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam
Batam, ……….. 2009
Pembimbing,
Hendawan Soebhakti, ST NIK 104031
i
laporan Tugas Akhir ini. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan
program diploma III pada program study Teknik Elektro Politeknik Batam.
Adapun judul laporan Tugas Akhir ini adalah “KIT MICROCONTROLLER
BERBASIS ATMEGA 8535 ”.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada semua pihak
yang telah memberikan bantuan baik secara moril maupun material didalam
penyusunan laporan tugas Akhir ini. Terutama kepada:
1.Orang tua tercinta yang telah memberi dorongan dan bantuan baik dalam doa,
materi dan juga motivasi kepada penulis
2. Bapak Priyono Eko Sanyoto, selaku direktur politeknik Batam.
3. Bapak Iman Fahruzi, ST selaku KAPRODI jurusan Teknik Elektro
4. Bapak Hendawan Soebhakti, ST selaku pembimbing
5. Seluruh dosen jurusan elektronika Industri
6. Keluarga besar penulis, kakak, abang, adik dan juga saudara-saudara yang
selalu memberikan dorongan dan juga motivasi.
7. Seorang teman dan sahabat terkasih yang selalu memberi semangat, motivasi
dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini
8. Semua teman-teman penulis, khususnya teman-teman seangkatan jurusan
ii
Penulis menyadari bahwa masih ada kekurangan dalam penyusunan
laporan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu penyampaian saran dan kritik yang
sifatnya membangun sangat penulis harapkan tentunya demi kesempurnaan
laporan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, semoga isi dari laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi
kita
semua.
Batam,…………. 2009
iv
ABSTRAK ...iii
DAFTAR ISI ...iv
DAFTAR TABEL ...x
DAFTAR GAMBAR ...xi
Bab I Pendahuluan ...1
1.1 Latar Belakang ...1
1.2 Tujuan dan Manfaat ...2
1.3 Metodologi Penelitian ...3
1.4 Batasan Masalah ...3
1.5 Sistematika Penulisan ...4
Bab II Ikhtisar Sistem ...6
2.1 Deskripsi Umum ...6
2.2 Karakteristik ...9
v
Bab III Landasan Teori ...11
3.1 Microcontroller ATMEGA 8535 ...11
3.2 Seven Segment ...13
3.2.1 Common Anode ( CA )...14
3.2.2 Common Cathode ( CC ) ...14
3.2.3 IC 74LS47...15
3.3 8-Bit Output LED ...16
3.4 8-Bit Input Switch ...18
3.5 LCD ...19 3.6 ADC ...22 3.7 Keypad ...27 3.8 Motor Servo ...28 3.9 Motor Stepper ...29 3.10 Motor DC ...30 3.11 Power Supply ...31
Bab IV Perancangan Sistem ...33
4.1 Perancangan Hardware ...33
4.1.1 Perancangan Minimum Sistem ATMega8535...33
4.1.2 Perancangan Seven Segment Tiga Digit dan Driver ...34
4.1.3 Perancangan 8-Bit Output LED ...35
4.1.4 Perancangan 8-Bit Input Switch ...36
4.1.5 Perancangan LCD 16x2...37
4.1.6 Perancangan ADC 8-Bit...39
4.1.7 Perancangan Keypad 4x4 ...40
4.1.8 Perancangan Motor Servo 80 derajat ...40
4.1.9 Perancangan Motor Stepper tipe 6 kabel...41
4.1.10 Perancangan Motor DC 12V...42
4.1.11 Perancangan Power Supply ...43
4.1.12 Perancangan Mekanik Tool Box dan Tata Letak ...44
vii
4.2.1 Program Seven Segment ...46
4.2.2 Program LED ...47
4.2.2.1 LED Blinking ...47
4.2.2.2 Running LED ...47
4.2.3 Program Switch ...48
4.2.4 Program LCD ...49
4.2.4.1 Menampilkan Karakter tidak Bergerak ...49
4.2.4.2 Menampilkan Karakter Nyala dan Mati ...49
4.2.5 Program ADC ...50
4.2.6 Program Keypad ...51
4.2.6.1 Scanning Keypad ...51
4.2.7 Program Motor Servo ...52
4.2.8 Program Motor Stepper ...52
4.2.8.1 Arah Putar Searah Jarum Jam ...52
4.2.9 Program Motor DC ...54
4.2.9.1 Berputar Start Stop ...54
4.2.9.2 Berputar Kiri Kanan ...54
4.2.9.3 Kendali Kecepatan Motor DC dengan PWM ...55
Bab V Pengukuran, Pengujian dan Analisa Sistem ...57
5.1 Pengukuran ...57
5.1.1 Pengukuran Keluaran Tegangan
Power Supply
...575.1.2 Pengukuran Input Mikrokontroler...58
5.1.3 Pengukuran I/O Motor DC...59
5.1.4 Pengukuran Keluaran Tegangan Switch...59
5.1.5 Pengukuran Input LCD ...59
5.1.6 Pengukuran Input LED...60
5.1.7 Pengukuran Input Seven Segment ...60
5.1.8 Pengukuran I/O Motor Servo ...60
ix
5.1.10 Pengukuran Output ADC 0804 ...61
5.1.11 Pengujian Output Keypad ...62
5.2 Pengukuran dan Pengujian Alat Secara Keseluruhan ...65
5.3 Analisa sistem ...65
Bab VI Kesimpulan dan Saran ...67
6.1 Kesimpulan ...67
6.2 Saran ...67
Daftar Pustaka ...68
xi
Gambar 3.3 Konfigurasi Seven Segment Common Cathode ... 14
Gambar 3.4 Logic simbol IC 74LS47 ... 15
Gambar 3.5 Konfigurasi LED ... 17
Gambar 3.6 Prinsip Kerja LED ... 18
Gambar 3.7 Diagram pewaktuan saat terjadi perubahan dari 1 ke 0 ... 19
Gambar 3.8 Deskripsi pin LCD ... 20
Gambar 3.9 Rangkaian Skematik LCD ... 22
Gambar 3.10 Konfigurasi Pin ADC0804 ... 25
Gambar 3.11 Konfigurasi Keypad 4x4 ... 27
Gambar 3.12 Koneksi keypad dengan mikrokontroler ... 27
Gambar 3.13 Konstruksi Motor Servo ... 28
Gambar 3.14 Skema Rangkaian Driver Motor Stepper ... 30
Gambar 3.15 Konstruksi Dasar Motor DC ... 30
Gambar 3.16 Arah Putaran Motor DC ... 31
Gambar 3.17 Bentuk fisik rangkaian power supply ... 32
Gambar 4.1 Schematic minimum sistem ATMega 8535 ... 34
Gambar 4.2 Schematic Seven Segment ... 35
Gambar 4.3 Schematic LED ... 36
Gambar 4.4 Schematic Switch ... 37
xii
Gambar 4.6 Schematic ADC ... 39
Gambar 4.7 Schematic Keypad ... 40
Gambar 4.8 Schematic Motor Servo ... 40
Gambar 4.9 Schematic Motor Stepper ... 41
Gambar 4.10 Schematic Motor DC ... 42
Gambar 4.11 Layout atau tata letak komponen ... 45
Gambar 4.12 flow chart seven segment ... 46
Gambar 4.13 flow chart LED blinking ... 47
Gambar 4.14 flow chart running LED ... 48
Gambar 4.15 flow chart switch ... 48
Gambar 4.16 flow chart LCD karakter tidak bergerak ... 49
Gambar 4.17 flow chart LCD karakter nyala mati ... 50
Gambar 4.18 flow chart ADC ... 50
Gambar 4.19 flow chart keypad ... 51
Gambar 4.20 flow chart motor servo ... 52
Gambar 4.21 flow chart motor stepper CW ... 53
Gambar 4.22 flow chart motor stepper CCW ... 53
Gambar 4.23 flow chart motor DC start stop ... 54
Gambar 4.24 flow chart motor DC putar kiri kanan ... 55
Gambar 4.25 flow chart motor DC dengan PWM ... 56
Gambar 5.1 konfigurasi PORT untuk Keypad ... 63
Gambar 5.2 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 1 ... 63
Gambar 5.4 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 3... 64
x
DAFTAR TABEL
Table 3.1 Konfigurasi pin IC 74LS47... 15
Table 3.2 Tabel kebenaran IC 74LS47 ... 16
Tabel 3.3 Konfigurasi Pin LCD 16 karakter x 2 baris ... 20
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply... 58
Tabel 5.3 Data Hasil Pengukuran I/O Motor DC ... 59
Tabel 5.4 Data Hasil Pengukuran Tegangan Switch ... 59
Tabel 5.5 Data Hasil Pengukuran Input LCD ... 60
Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Input LED ... 60
Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Input Seven Segment ... 60
Tabel 5.8 Data Pengukuran ADC 0804 ... 61
Tabel 5.9 Data Perhitungan Vin ADC0804 ... 62
6 2.1 Deskripsi Umum
Kit mikrokontroler berbasis ATMega 8535 adalah suatu perangkat elektronika
yang dapat digunakan untuk mengontrol beberapa hardware. Alat ini dirancang
dengan menggunakan mikrokontroler sebagai perangkat utama pengolah data,
sedangkan perangkat keras lainya seperti LED 8 Bit, LCD 16 x 2, Seven Segment
3 digit, Motor DC 12 V, Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor Servo dengan putar 80
derajat, Keypad 4x4, Switch 8 Bit dan ADC 8 Bit sebagai perangkat input-output
agar sistem ini dapat bekerja sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Pada dasarnya
diagram blok yang digunakan pada alat ini tergantung pada pengguna. Tetapi
secara garis besar diagram blok sistem ini secara umum adalah sebagai berikut:
Gambar 2.1 Diagram Blok Kit Praktikum Mikrokontroler berbasis ATMega 8535
Unit input adalah sebagai berikut:
• Switch 8 bit
Switch dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Input digital 8-bit,
yang dapat memberikan input terhadap mikrokontroler dan kemudian di
proses sesuai dengan program yang didownload di dalam IC mikrokontroler
ATMega 8535.
Unit
Input
Mikrokontroller
ATmega 8535
Unit
Output
7
• Keypad
Keypad yang digunakan dalam Kit ini adalah keypad 4x4. Keypad juga
berfungsi sebagai unit input yang mengirimkan data ke mikrokontroler dan
kemudian diolah dan dieksekusi oleh mikrokontroler tersebut.
• ADC
Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan analog
ini harus dirubah menjadi digital oleh mikrokontroler. Hal ini dikarenakan
piranti penampil data adalah dalam format digital, misalnya LCD, LED,
dan seven segment. Pada Kit yang dibuat, penulis juga menyediakan
piranti atau unit masukan/input untuk mengubah sinyal analog menjadi
digital yang dapat digunakan yaitu ADC
ADC yang dipakai dalam Kit yang dibuat penulis adalah jenis ADC 0804
yang merupakan resolusi 8 bit memiliki 20 pin dan waktu konversi 100
mikrosecond dan proses konversi menggunakan prinsip mode control.
Dimana proses pengkonversian dikontrol oleh mikrokontroler.
Unit output adalah sebaga berikut:
• LED 8 Bit
LED dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Output display
digital 8-bit yang Output displaynya dapat diatur oleh mikrokontroler.
Input tegangan untuk LED adalah sekitar 0.5 V- 15 V.
• LCD
LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display. LCD yang
merupakan model LCD dengan tampilan 2x16 ( 2 baris x 16 kolom )
dengan konsumsi daya rendah dan digunakan untuk display karakter yang
diatur/diprogram oleh mikrokontroler
• Seven Segment
Tampilan LED seven segment merupakan salah satu komponen yang
sering digunakan pada sistem elektronik untuk menampilkan bilangan.
Tampilan masing-masing digit dibangun oleh 7 led atau terkadang jika
ditambah dengan sebuah dot (titik) sebagai desimal. Dalam sistem ini
seven segment digunakan sebagai tampilan output. 7 segment yang digunakan dalam system ini adalah common catode dengan 3 digit display.
• Motor DC
Motor DC atau istilah lainnya dikenal sebagai dinamo, adalah motor yang
paling banyak digunakan untuk mobile robot atau penggerak peralatan
industri. Motor DC yag digunakan dalam sistem ini adalah motor DC 12
Volt. Dalam kit ini kita dapat mengontrol kecepatan dan arah putar motor
DC sesuai dengan kebutuhan.
• Motor Servo
Motor Servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, sebuah
potensiometer, sebuah output shaft dan sebuah rangkaian kontrol
elektronik. Motor servo yang digunakan dalam system ini adalah motor
servo dengan sudut putar 800, yang artinya motor servo ini hanya dapat
bergerak dari sudut -400 sampai 400. Dalam kit ini kita dapat mengatur
9
• Motor Stepper
Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator. Pada
umumnya, motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya
sedangkan pada bagian rotornya merupakan magnet permanen. Dengan
model motor seperti ini, maka motor stepper dapat diatur posisinya pada
posisi tertentu dan /atau berputar kearah yang diinginkan. Kecepatan
motor stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data
pada komutarornya. Semakin cepat data yang diberikan, maka motor
stepper akan semakin cepat pula berputarnya.
Pada kit ini motor stepper yan g digunakan adalah motor steper tipe 6
kabel. Dalam kit ini kita dapat mengontrol pergerakan, kecepatan dan arah
motor stepper sesuai dengan yang kita inginkan.
2.2 Karakteristik
Perancangan kit mikrokontroller berbasis ATMega 8535 ini memiliki
beberapa kararkteristik, diantaranya:
• Meggunakan mikrokontroller ATMega 8535 sebagai pemroses data utama • Memiliki unit input berupa Keypad 4x4, Switch 8 Bit, ADC 8 Bit.
• Memiliki unit output berupa motor stepper tipe 6 kabel, motor servo dengan sudut putar 80 derajat, motor DC 12 V, LCD 16 x 2, LED 8 Bit,
Seven segment 3 bigit.
• Dilengkapi dengan fasilitas komunikasi data serial, baik antar mikrokontroller, maupun antar mikrokontroller dan komputer.
• Terintegrasi dalam sebuah toolbox yang siap pakai. 2.3 Lingkup operasi dan pengembangan
Alat yang di rancang oleh penulis ini dapat diaplikasikan dalam bebrapa
aplikasi. Selain itu didalam alat ini juga telah ditambahkan beberapa hardware
untuk mendukung aplikasi dasar yang diinginkan oleh user. Hardware pedukung
yang tersedia adalah power supply, downloader, kabel serial, motor stepper, motor
servo, motor DC, keypad, LCD, input switch, output LED, seven segment, ADC.
Pada masa kedepanya, system alat ini masih dapat dikembangkan menjadi lebih
11 BAB III LANDASAN TEORI
3.1 Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol
utama sistem elektronika. Hal ini dikarenakan di dalam chip tersebut sudah ada
unit pemroses, memori ROM ( Read Only Memory ), RAM ( Random Access
Memory ), Input-Output, dan lain-lain.
Dalam proyek akhir, penulis mengunakan mikrokontroller berjenis ATMega
8535. Pemilihan mikrokontroler ATMega 8535 dalam proyek akhir ini tidak lain
karena banyaknya kemudahan fasilitas yang didapat, yang diantaranya:
• Kemudahan Program dengan menggunakan pemrograman C
• Proses Download program yang cepat, antar PC terhadap Mikrokontroller • Kecepatan maksimal 16 MHz
• Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam Port A, Port B, Port C dan Port D • Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input
• Timer/Counter sebanyak 3 buah
• CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register
• Watchdog Timer dengan osilator internal
• Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write • Interrupt internal maupun eksternal
• Port komunikasi SPI
• EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi
• Analog Comparator
• Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps Berikut konfigurasi pin ATMega 8535:
Gambar 3.1 Konfigurasi Pin ATMega8535
Penjelasan masing – masing pin ATMega8535 adalah sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
13
4. Port B (PB0 – PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer0 / Counter0 pada pin PortB 0, Timer1/Counter1 pada pin
Portb 1, komparator analog dan SPI.
5. Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Watchdog Timer,komparator analog, dan Timer Oscilator.
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroller
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC (analogue to digital
converter).
10.AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC (analogue to
digital converter).
3.2 Seven Segment
Tampilan LED seven segment merupakan salah satu komponen yang sering
digunakan pada sistem elektronik untuk menampilkan bilangan. Tampilan
masing-masing digit dibangun oleh 7 led atau terkadang jika ditambah dengan
sebuah dot (titik) sebagai desimal. Dalam sistem ini seven segment digunakan
sebagai tampilan output. Seven Segment sendiri di bagi atas dua jenis, yaitu :
3.2.1 Common Anode (CA)
Pada seven segment Common Anode semua anoda dari LED dihubungkan
menjadi satu, sementara katoda LED diberi nama a, b, c, d, e, f, g dan dp
(dot/titik).Hal inilah yang membuat dia dikenal dengan tipe Common Anode.
Gambar 3.2 konfigurasi Seven Segment Common Anode
Tanda bar diatas menunjukkan bahwa pin tersebut adalah aktif low. Sebagai
contoh untuk membentuk angka 2 maka pin common diberi tegangan + sedangkan
pin a, c, d, f dan g diberi tegangan 0 volt.
3.2.2 Common Cathode (CC)
Pada seven segment Common Cathode semua katoda LED dihubungkan
menjadi satu, sementara katoda LED diberi nama a, b, c, d, e, f, g dan dp
(dot/titik). Hal inilah yang membuat dia dikenal dengan tipe Common Anode.
Gambar 3.3 Konfigurasi Seven Segment Common Cathode
Seven segment tipe Common Cathode memiliki sifat aktif high. Sebagai
contoh untuk membentuk angka 1 maka pin common diberi tegangan 0 volt
15
RBI LT
BI/ RBO a- g
Seven segment yang digunakan oleh penulis dalam Proyek Akhir ini adalah seven
segment tipe common anode dengan menggunakan driver IC 74LS47
3.2.3 IC 74LS47
IC 74LS47 adalah sebuah IC decoder yang dapat mengubah kode biner
menjadi tampilan angka pada seven segment bertipe common anode.
IC 74LS47 inilah yang dignakan oleh penulis sebagai driver untuk
menyederhanakan rangkaian seven segment dengan merubah bilangan biner yang
dihasilkan oleh mikrokontroler kedalam bentuk bilangan desimal yang dapat
ditampilkan melalui seven segment.
Berikut ini adalah konfigurasi pin dari IC 74LS47:
Gambar 3.4 Logic simbol IC 74LS47
Table 3.1 Konfigurasi pin IC 74LS47
Nama Pin Deskripsi
A0-A3 Input BCD
Ripple Blanking Input (Aktif Low) Lamp Test Input (Aktif Low)
Blanking Input/Ripple Blanking Output (Aktif Low) Output Segment
Table 3.2 Tabel kebenaran IC 74LS47
3.3 8-Bit Output LED
LED dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Output display digital
8-bit yang Output displaynya dapat diatur oleh mikrokontroler. Input tegangan
untuk LED adalah sekitar 0.5 V- 15 V
LED ( Ligth Emitting Diode ) merupakan sebuah komponen semikonduktor
yang mampu menghasilkan atau dengan kata lain memancarkan cahaya sendiri.
Rangkaian penyusun utama dari LED sendiri adalah dioda.
Sama halnya dengan diaoda, LED akan dapat aktif jika di beri tegangan. LED
tersusun atas dua buah layer. Dimana masing masing layer memiliki elektron,
namun salah satu layer kaya akan elektron sedang layer yang lain kurang elektron
( banyak hole ), dan layer ini dipisah oleh sebuah celah.
0 0 0 0 0 0 0 1 X X X X X 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 X X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 X 1 15 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 X 1 14 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 X 1 13 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 1 X 1 12 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 X 1 11 0 1 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 X 1 10 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 X 1 9 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 X 1 8 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 X 1 7 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 X 1 6 0 0 1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 X 1 5 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 0 X 1 4 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 X 1 3 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 X 1 2 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 X 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 A 0 A 1 A 2 A3 Output Input Desimal / Fungsi Tabel Kebenaran BI RBI LT LT RBI BI RBO/ a b c d e f g
17 Tegangan Layer sedikit elektron ( ada hole ) Layer Kaya Elektron Elektron didorong pindah menuju hole pada layer di
sebelahnya
Saat elektron pindah, menghasilkan energi dalam bentuk cahaya
Sumber Tegangan
Celah antar layer
+
-+
-Saat LED di forward bias ( switced on ), elektron yang ada di layer yang kaya
akan elektron akan didorong menuju ke layer yang lainnya, mengisi lubang / hole
yang ada di layer tersebut. Perpindahan elektron yang terjadi menghasilkan energi
dalam bentuk cahaya. Ini yang kita sebut dengan kondisi LED on.
Gambar 3.6 Prinsip Kerja LED
3.4 8-Bit Input SWITCH
Switch dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Input digital 8-bit,
yang hanya memberi input terhadap mikrokontroler dan kemudian di proses
sesuai dengan program yang didownload di dalam IC mikrokontroler ATMega
8535
Switch adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan
listrik, atau untuk menghubungkannya. Jadi Switch pada dasarnya adalah alat
penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat,
Switch berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah.
Secara sederhana, switch terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu
rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on)
atau putus (off) dalam rangkaian itu. Material kontak sambungan umumnya
dipilih agar supaya tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari
bahan oksida biasa, maka switch akan sering tidak bekerja. Untuk mengurangi
19
korosi dan anti karat. pada dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor
mekanik, karena bisa dijadikan sebagai pedoman pada mikrokontroller untuk
pengaturan alat dalam pengontrolan.
Jika membuat aplikasi mikrokontroler yang memanfaatkan saklar atau switch,
tentunya akan menghadapi masalah bouncing pada saklar atau switch tersebut.
Artinya, saat menekan switch tersebut, mikrokontroler mendeteksi adanya
penekanan berkali-kali. Hal ini bisa dijelaskan melalui gambar 3.7.
Gambar 3.7 Diagram pewaktuan saat terjadi perubahan dari 1 ke 0
Dari Gambar 3.7 tersebut terlihat jelas bahwa saat terjadi perubahan tombol
dari 1 ke 0 (ilustrasi kiri), akan terjadi bouncing berulang-ulang selama 0.01
hingga 100 milidetik (ilustrasi tengah). Mikrokontroler akan menganggap terjadi
perubahan dari 1 ke 0 berkali-kali (ilustrasi kanan).
3.5 LCD
LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display, dan yang digunakan
dalam pembuatan proyek akhir ini adalah LCD M1632 yang merupakan model
LCD dengan tampilan 2x16 ( 2 baris x 16 kolom ) dengan konsumsi daya rendah,
Dalam proyek ini LCD dipakai untuk display karakter yang diatur/diprogram
oleh mikrokontroler. Berikut adalah konfigurasi kaki dari LCD M1632
Gambar 3.8 Deskripsi pin LCD
Tabel 3.3 Konfigurasi Pin LCD 16 karakter x 2 baris
Adapun pin-pin pada LCD ini yaitu:
• Pin 1 (VSS) • Pin 2 (VDD) • Pin 3 (VLC/VO)
21
VLC (Voltage Liquid Crystal) merupakan tegangan yang menentukan tegangan operasi LCD sehingga menentukan tingkat contrast dari LCD. Rumusnya yaitu;
Vopr=VCC-VLC
Tegangan operasi dari LCD tergantung dengan suhu, misalnya pada suhu 0º C maka tegangan operasi yang dibutuhkan ialah 5 volt.
• Pin 4(RS/Register selection)
RS ini digunakan untuk memilih 2 buah register 8 bit yang dimiliki
oleh LCD. Register tersebut ialah IR (Intruction Register) dan DR
(Data Register).Jika RS=0, maka register yang dipilih yaitu IR, dimana
IR berfungsi untuk menyimpan kode intruksi untuk pengaturan LCD,
seperti display clear, display shift, cursor shift dan set alamat untuk
DDRAM (Display Data RAM) dan CGRAM (Character generator
RAM). Sedangkan jika RS=1, maka register yang dipilih adalah DR,
dimana DR berfungsi sebagai data kode yang akan ditulis pada
DDRAM atau CGRAM pada saat read (R/W=1).
• Pin 5 (R/W)
Pin ini mendefenisikan apakah LCD Read atau Write. Jika R/W=0,
maka proses yang terjadi adalah menulis data ke LCD, sedangkan jika
R/W=1 artinya data pada LCD akan dibaca.
• Pin 6(E/Enable Signal)
Pin ini berfungsi sebagai sinyal operasi ketika proses write atau read
• Pin 7-14 (DB0-DB7)
Pin-pin ini merupakan tempat data yang akan ditulis ke LCD atau
tempat data hasil pembacaan karakter LCD.
• Pin 15 (V+BL) dan pin 16 (V-BL)
Pin-pin ini berfungsi untuk memberikan BL (Back Light) / cahaya
background pada layar LCD jika diberi supply 5 volt
DDRAM merupakan alamat tempat menampilkan karakter pada LCD, yang
terdiri dari 80 alamat. Alamat DDRAM yaitu: 00H – 27H untuk line 1 dan 40H –
67H untuk line 2.
CGROM merupakan data pola yang terdapat pada LCD prosesor yang
berjumlah 192 pola 5 x 7 dot matrik. Sedangkan CGRAM merupakan data berisi
kode karakter yang akan ditulis pada DDRAM dengan sumber referensinya adalah
data yang terdapat pada CGROM.
Gambar 3.9 Rangkaian Skematik LCD
3.6 ADC
Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan analog ini
harus dirubah menjadi digital oleh mikrokontroler. Hal ini dikarenakan piranti
23
segment. Pada Kit yang dibuat oleh penulis, penulis juga menyediakan piranti
atau unit masukan/input untuk mengubah sinyal analog menjadi digital yang dapat
digunakan yaitu ADC
Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang
untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital. IC ADC
0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC
jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai
dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat
suatu masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan
ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari
rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran,
ketepatan dan waktu konversinya
Beberapa karakteristik penting ADC :
1. Waktu konversi
2. Resolusi
3. Ketidak linieran
4. Akurasi
Ada banyak cara yang dapat digunakan untuk mengubah sinyal analog
menjadi sinyal digital yang nilainya proposional. Jenis ADC yang biasa
digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion
atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan
IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga
dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama
dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua pin
masukan yaitu Vin= Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan
tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-)
digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt
sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0
Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya
akan sama dengan
(n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter)
IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan
menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN
serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi
clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :
Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang
dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga
dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokontroler. Masukan (chip
25
ADC 0804 tidak aktif (disable) dan semua keluaran berada dalam keadaan
impedansi tinggi.
Masukan (write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses
konversi. Untuk itu harus diberi pulsa logika 0. Sedangkan keluaran (interrupt
atau end of convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi,
akan berubah ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.
Gambar 3.10 Konfigurasi Pin ADC0804
Konfigurasi kaki ADC adalah sebagai berikut:
• WR : ( input ) pin ini digunakan untuk memulai konversi tegangan analog menjadi data digital, dengan memberikan pulsa logika " 1 "
pada pin ini.
• INT: ( output ) pin ini digunakan sebagai indikator apabila ADC talah selesai menkonversikan tegangan analog menjadi digital, dengan
mengeluarkan logika " 0 "
• Vin : Tegangan analog input deferensial, input Vin (+) dan Vin (-) merupakan tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih
dari kedua input. Dengan memanfaatkan input Vin maka dapat
dilakukan offset tegangan nol pada ADC
• Vref : Tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangan pada Vin (+) dan Vin (-), Vref = Vin/2
• Clock : Clock untuk ADC dapat diturunkan dari clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator dari dalam.
Clock IN menggunakan schmitt triger.
• CS : agar ADC dapat aktif melakukan konversi data maka input Chip
Select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapatkan logika high.
• RD : agar data ADC dapat dibaca oleh sistem mikroprocesor maka pin
RD harus diberi logika low.
Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan konversi,
yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan
mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan
(continue). Pada mode ini, pin INTR akan berlogika rendah setelah ADC selesai
melakukan konversi, logika ini dihubungkan kepada masukan WR untuk
memerintahkan ADC memulai konversi kembali. Prinsip yang kedua yaitu mode
control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi
dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah
kepada masukan WR sesaat ±1ms, kemudian membaca keluaran data ADC
27
Pada Kit ini penulis menggunakan mode konversi dengan prinsip free running
mode dan input hanya dapat berupa analog dengan tegangan tunggal. Dimana
proses konversi dikontrol oleh mikrokontroler.
3.7 Keypad
Pada dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa
sehingga membentuk susunan tombol angka dan beberapa menu lainnya, yang
outputnya ditampilkan pada display.
Penggunaan Keypad dalam proyek akhir ini adalah sebagai media input yang
kemudian akan diproses dalam program yang sebelumnya didownload dan
hasilnya akan ditampilkan pada display.
Berikut adalah contoh konfigurasi keypad 4x4 :
Gambar 3.11 Konfigurasi Keypad 4x4
Berikut ini adalah cara menghubungkan keypad ke mikrokontroler :
3.8 Motor Servo
Motor Servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, sebuah
potensiometer, sebuah output shaft dan sebuah rangkaian kontrol elektronik.
Motor servo kebanyakan berbentuk kotak segi empat dengan sebuah output shaft
motor dan konektor dengan 3 kabel yaitu power, kontrol dan ground.
Gear motor servo ada yang terbuat dari plastic, metal atau titanium. Didalam
motor servo terdapat potensiometer yang digunakan sebagai sensor posisi.
Potensiometer tersebut dihubungkan dengan output shaft untuk mengetahui posisi
aktual shaft.
Ketika motor dc berputar, maka output shaft juga berputar dan sekaligus
memutar potensiometer.Rangkaian kontrol kemudian dapat membaca kondisi
potensiometer tersebut untuk mengetahui posisi aktual shaft. Jika posisinya sesuai
dengan yang diinginkan, maka motor dc akan berhenti. Sudut operasi motor servo
(Operating Angle) bervariasi tergantung jenis motor servo.
Sudut operasi (Operating Angle) dapat diatur dengan memberi input pulsa
dengan lebar yang bervariasi kepada motor tersebut. Biasanya lebar pulsanya
antara 1.1 ms sampai 1.9 ms dengan periode pulsa sebesar 20 mS, dan pulsa ini
dapat diatur oleh mikrokontroler pada kit yang ada
Contoh Konstruksi Motor Servo
29
3.9 Motor Stepper
Motor stepper kita banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang biasanya
cukup menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk pengerak piringan disket dan
piringan CD. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator.
Pada umumnya, motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya
sedangkan pada bagian rotornya merupakan magnet permanen.
Dengan model motor seperti ini, maka motor stepper dapat diatur posisinya
pada posisi tertentu dan /atau berputar kearah yang diinginkan. Kecepatan motor
stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada
komutarornya. Semakin cepat data yang diberikan, maka motor stepper akan
semakin cepat pula berputarnya.
3.9.1 Step Angle / SA
Motor stepper bergerak per step. Setiap bergerak satu step, motor stepper akan
berputar beberapa derajat sesuai dengan step anglenya. Step angle tergantung dari
jumlah kutub magnet motor stepper. Jumlah putaran yang diperlukan agar motor
stepper bergerak 1 putaran penuh (360 0) adalah :
Step = 3600 / Step Angle
Misalnya, sebuah motor stepper memiliki SA=1,80 maka untuk untuk berputar
satu putaran penuh memerlukan jumlah step sebanyak : 360 / 1,8 = 200 step
Posisi motor, arah putaran motor, dan kecepatan motor dapat diatur oleh
Gambar 3.14 Skema Rangkaian Driver Motor Stepper
3.10 Motor DC
DC Motor atau istilah lainnya dikenal sebagai dinamo, adalah motor yang
paling banyak digunakan untuk mobile robot atau penggerak peralatan industri.
DC motor tidak berisik dan dapat memberikan daya yang memadai untuk
tugas-tugas berat. Motor DC standar berputar secara bebas, berbeda halnya dengan
Stepper Motor. Untuk mengetahui berapa banyak putaran, biasa digunakan
mekanisme feedback menggunakan shaft encoder. Untuk menggerakkan motor
DC yang membutuhkan arus yang besar, biasanya digunakan H-bridge yang
terdiri dari rangkaian penguat transistor atau menggunakan IC penguat daya.
31
Gambar 3.16 Arah Putaran Motor DC
Dengan menggunakan Kit ini kita dapat melakukan simulasi untuk Motor DC
baik untuk jenis putaran ( Forward atau Backward ) dan kontol kecepatan Motor
DC sendiri, yang sebelumnya telah di program di dalam mikrokontroler
3.11 Power Supply
Power supply atau catu daya adalah komponen yang dapat menyediakan dan mendistribusikan tegangan pada rangkaian elektronika seperti sumber catu daya
dan baterai, agar dapat berfungsi dengan baik maka suatu rangkaian elektronika
membutuhkan sumber catu daya yang stabil, kondisi ini dapat dicapai dengan
menggunakan IC regulator, dimana IC ini berfungsi untuk menghasilkan sumber
tegangan yang stabil sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. IC regulator 7805
dan 7812 berfungsi untuk menghasilkan sumber catu daya yang benar-benar
5VDC dan 12VDC. Kapasitor pada catu daya berfungsi sebagai filter atau untuk
membuang noise pada tegangan DC. Pada rangkaian untuk menyearahkan
tegangan digunakan dioda bridge, karena dioda bridge mempunyai tegangan
Berikut ini adalah bentuk fisik dari power supply
Gambar 3.17 Bentuk fisik rangkaian power supply
Power supply yang dipakai untuk sistem ini adalah:
1. Power supply 5VDC, digunakan untuk rangkaian mikrokontroler dan
MT-Servo
33 BAB IV
PERANCANGAN SISTEM
Perancangan sistem dari Kit mikrokontroler ATMega 8535L terbagi atas dua
bagian, yaitu perancangan hardware dan perancangan software. Dimana
perancangan hardware terdiri dari perancangan minimum sistem ATMega 8535L,
perancangan seven segment tiga digit, perancangan LED 8 bit, perancangan
switch 8 bit, perancangan LCD 16x2, perancangan ADC 8 bit, perancangan
keypad 4x4, perancangan motor servo 80 derajat, perancangan motor stepper tipe
6 kabel, perancangan notor DC 12 V, dan perancangan power supply. Sedangkan
perancangan software terdiri atas pembuatan program bebbasis bahasa C.
4.1 Perancangan Hardware
4.1.1 Perancangan Minimum Sistem ATMega8535
Mikrokontroler yang digunakan pada Kit ini adalah ATMega 8535L.
Mikrokontroler ini mendapat supply tegangan ( Vcc ) sebesar 5Vdc yang
dihubungkan pada pin 10 ( VCC ). Selain itu, mikrokontroler ini juga memiliki
empat port yang dapat berfungsi sebagai input dan juga output, yaitu port A-D.dan
masing-masing port memiliki 8 buah bit untuk input-outputnya. Clock untuk
mikrokontroler ini diperoleh dari luar ( clock external ) yang terhubung pada pin
12 ( XTAL2 ) dan 13 ( XTAL1 ). Pada mikrokontroler ini terdapat fitur ADC
yang merupakan bawaan ( ADC internal ) yang dapat dihubungkan dengan pin 30
Gambar 4.1 Schematic minimum sistem ATMega 8535
Mikrokontroler ini juga dapat dikomunikasikan secara serial dengan
menambah rangkaian serial tambahan MAX232 yang dihubungkan pada pin 14 (
RXD ) dan 15 ( TXD ). Mikrokontroler ini juga dilengkapi fitur yang
memungkinkan pemakai untuk melakukan reset yang terdapat pada pin 9 ( RST ).
4.1.2 Perancangan Seven Segment Tiga Digit dan Driver
Dalam perancangan seven segment pada Kit ini, penulis menggunakan
komponen sebagai berikut :
- IC Driver seven segment 74LS47
IC driver ini adalah driver dari seven segment tipe Common Anode. Dimana
IC 74LS47 merupakan IC decoder yang berfungsi mengubah kode biner menjadi
35
- Transistor BC557 merupakan transistor jenis PNP yang berfungsi sebagai
switching seven segment untuk tampilan satuan, puluhan, dan ratusan
- Seven segment yang berfungsi sebagai display
Gambar 4.2 Schematic Seven Segment
Input data dari mikrokontroler berupa data 8 bit. Dimana empat bit awal (
MSB )merupakan data untuk switching seven segment ( S1-S3 ) dan data Dot
point pada seven segment ( DT ), dan empat bit akhir ( LSB ) merupakan data
yang akan masuk menuju IC driver 74LS47 yang kemudian akan di cacah agar
dapat ditampilkan oleh seven segment.
4.1.3 Perancangan 8-Bit Output LED
LED yang terdapat pada Kit yang dirancang oleh penulis berfungsi sebagai
display bit keluaran dari mikrokontroler. Display bit sebanyak 8 bit dan LED aktif
keluaran bit mikrokontroler menjadi low dari aktif ( 1 menjadi 0 ) untuk membuat
LED menyala.
Gambar 4.3 Schematic LED
4.1.4 Perancangan 8-Bit Input Switch
Switch yang penulis gunakan dalam rancangan kit ini adalah toggle switch
dengan posisi, yaitu posisi high dan low. Pada saat low posisi switch terhubung
dengan ground, sedangkan pada saat high posisi switch terhubung dengan VCC.
Dalam kit ini terdapat 8 buah switch yang dapat mengirimkan data 8 bit ke
mikrokontroller. Pada saat switch dalam posisi high artinya switch mengirimkan
data berlogika 1 ke mikrokontroller, sedangkan pada saat low switch mengirimkan
37
Gambar 4.4 Schematic Switch
4.1.5 Perancangan LCD 16x2
Pada Kit yang dibuat oleh penulis, jenis LCD yang dipergunakan adalah tipe
16x2 ( 16 buah kolom yang tersusun berderet dalam 2 baris ). Dalam rangakian
ini, pengiriman data dari mikrokotroler ke LCD ada 2 jenis, yaitu pengiriman data
4 bit dan 8 bit.
Pengiriman data 4 bit artinya data input LCD dan sinyal eksekusi melalui 1
port (bersamaan), sedangakan pengiriman data 8 bit, data input dan sinyal
Gambar 4.5 Schematic LCD
Pada rangkaian LCD yang dibuat oleh penulis, terdapat sebuah potensio pada
kaki 3 LCD, dan dioda pada kaki 15 LCD. Potensio berfungsi sebagai pengatur
kontras LCD, sedangkan dioda berfungsi sebagai back light.
Pada saat mikrokontroler mengirimkan data 4 bit ke LCD, maka data tersebut
akan di masuk ke LCD melalui pin D4-D7, sedangkan pin R/W akan berfungsi
sebagai baca ( read ) data atau tulis ( write ) data dan pin E akan berfungsi sebagai
39
4.1.6 Perancangan ADC 8 Bit
Gambar 4.6 Schematic ADC
Perancangan ADC 8 bit pada Kit yang dibuat oleh penulis adalah untuk
memudahkan dalam pengolahan data anolog pada mikrokotroler. Jenis ADC yang
dipakai oleh penulis yaitu ADC 0804.
Rangkaian ADC di atas hanya memungkinkan jenis data yang dapat masuk ke
dalam ADC 0804 adalah analog dengan tegangan tunggal. Data yang masuk akan
langsung dikonversi oleh ADC menjadi bentuk data digital. Saat proses konversi
terjadi, W/R dan INTR akan high serta akan low jika konversi telah selesai.
Agar data dapat keluar, maka CS dan RD harus low jika tidak maka kodisi pin
4.1.7 Perancangan Keypad 4x4
Gambar 4.7 Schematic Keypad
Keypad merupakan salah satu piranti yang berfungsi sebagai media input
dalam perancangan Kit ini. Data yang diperoleh dari keypad langssung dikirim
menuju mikrokontroler melalui port yang tersedia. Data yang diperoleh dari
penekanan keypad adalah data 8 bit, dimana data 0-3 merupakan data baris
sedangkang data 4-7 merupakan data kolom. Data yang diperoleh mikrokontroler
dari keypad adalah dalam bentuk bilangan hexa.
4.1.8 Perancangan Motor Servo 80 Derajat
Gambar 4.8 Schematic Motor Servo
Perancangan motor servo 80 derajat pada Kit yang dibuat oleh penulis
41
yang dapat menggerakkan motor servo dengan sudut putar 80 derajat ( - 400 00 +
400 )
4.1.9 Perancangan Motor Stepper Tipe 6 Kabel
Gambar 4.9 Schematic Motor Stepper
Pada perancangan motor stepper tipe 6 kabel, penulis menggunakan empat
buah transistor dan empat buah dioda, dimana masing-masing transistor di
paralelkan dengan dioda. Fungsi transistor pada rangkaian motor stepper adalah
sebagai switch atau saklar yang mengatur input tegangan ke setiap pole atau kutub
yang dimiliki oleh motor stepper. Sedang fungsi dioda sendiri hanya sebagai
penyearah tegangan ( pengaman ).
Motor stepper pada Kit yang dibuat penulis menerima input power sebesar 12
Vdc. Bit kontrol yang diperoleh dari mikrokontroler berjumlah 8 bit, namun yang
kutub motor stepper ). Bit ini yang akan mengontrol transistor untuk
mengeluarkan output ke masing-masing pole atau kutub motor stepper.
4.1.10 Perancangan Motor DC 12 V
Gambar 4.10 Schematic Motor DC
Dalam perancangan motor DC pada Kit ini, penulis menggunakan jenis motor
DC 12 Vdc. Pada perancangan rangkaian motor DC ini, penulis menggunakan
beberapa komponen pendukung, yaitu transistor, IC 4N25, dan IC 74LS00.
Fungsi dari transistor dan IC 4N25 pada rangkaian ini adalah sebagai switching
pada input bit dari mikrokontroler dan juga input tegangan untuk mengaktifkan
motor DC.
Pada IC 4N25, bit kcontrol dari mikrokontroler yang diterima pada pin 1
berfungsi sebagai switching untuk mengalirkan tegangan +12V yang terdapat
pada pin 6 menuju pin 4 untuk dialirkan menuju transistor. Tegangan yang
43
sehingga tegangan +12 V dapat masuk menuju motor DC dan mengaktifkan
motor DC.
Bit dari mikrokontroler yang masuk menuju IC 74LS00 ( IC logika AND )
akan di-AND-kan, dan hasil proses AND akan diteruskan menuju transistor pada
pin 11. Bila hasil proses AND adalah 1 ( high ) berarti tegangan Vcc masuk
menuju kaki Basis dari transistor dan mengaktifkan gerbang transistor ( saklar
aktif ), sehingga terjadi bedapotensial yang memungkinkan motor DC aktif.
4.1.11 Perancangan Power Supply
Power supply atau catu daya merupakan perangkat elektronik yang sangat penting bagi perangkat – perangkat elektronik yang mememerlukan tegangan DC.
Banyak sekali perangkat – perangkat elektronik kita temukan di pasaran yang
memerlukan tegangan DC, antara lain MP3 player, radio, VCD dan termasuk
komputer (PC). Dalam perancangan power supply sebaiknya power supply
tersebut dapat menghasilkan tegangan DC searah yang murni. Hal – hal yang
perlu diperhatikan dalam perancangan power supply adalah sebagai berikut :
• Transformator (trafo) step down (berfungsi untuk menurunkan tegangan AC yang bersumber dari 220 Vac).
• Dioda penyearah atau dioda bridge (berfungsi untuk menyearahkan AC menjadi tegangan DC).
• Filter kapasitor (berfungsi sebagai filter).
• Regulator (berfungsi sebagai regulator tegangan).
Rangkaian power supply ini digunakan sebagai sumber tegangan dari semua
digunakan trafo 3 A. Oleh trafo tersebut, tegangan 220 Vac diturunkan menjadi
tegangan sekunder 15 Vac.
Untuk menyearahkan tegangan sehingga tegangan AC berubah menjadi
tegangan DC, maka dibutuhkan suatu penyearah. Pada rangkaian power supply
yang dirancang, menggunakan full wave rectifier dengan dua buah dioda sebagai
penyearah. Agar keluaran dari penyearah terhindar dari noise, maka digunakanlah
kapasitor. Semakin besar nilai suatu kapasitor maka hasil keluaran tegangannya
akan semakin bagus. Untuk menstabilkan tegangan digunakan IC regulator, pada
rangkaian ini digunakan IC regulator jenis LM7805, dan LM7812. LM7805
menyatakan keluaran tegangan 5 Vdc, LM7812 menyatakan keluaran tegangan 12
Vdc. Tegangan keluaran 5 Vdc digunakan sebagai input power untuk
mikrokontroler dan motor servo 80 derajat. Sedangkan tegangan keluaran 12 Vdc
digunakan sebagai input power untuk motor stepper dan motor DC.
4.1.12 Perancangan Mekanik Tool Box dan Tata Letak
Tool Box atau koper yang penulis rancang ini memiliki spesifikasi fisik, yaitu
• Panjang : 362 mm
• Lebar : 310 mm
• Tinggi : 150 mm
Hardware yang dirancang dan disusun pada proyek ini ditata pada sebuah
acrylic dengan mikrokontroler terletak di tengah agar mempermudah proses
45
Ada pun layout atau tata letak komponen adalah sebagai berikut :
Gambar 4.11 Layout atau tata letak komponen
• Komponen yang terletak di tengah yaitu mikrokontroler ATMega 8535L. • Komponen yang terletak di sisi kiri mikrokontroler, yaitu seven segment
tiga digit, LCD 16x2, ADC 8 bit, keypad 4x4.
• Komponen yang terletak di sisi kanan mikrokontroler, yaitu Switch 8 bit, Motor Servo 80 derajat, Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor DC 12 V.
4.2 Perancangan Software flow chart program, modul dilampirkan 4.2.1 Program Seven Segment
Pada percobaan dengan menggunakan seven segment, penulis akan
menampilkan kondisi jumlah perulangan 1-9 yang terjadi pada blok satuan atau
seven segment sebelah kanan yang kemudian ditampilkan pada blok puluhan atau
seven segment tengah, dimana jumlah perulangannya hanya sampai sembilan kali.
Seven segment dihubungkan dengan PORTB. Berikut flow chart dari program:
47
4.2.2. Program LED 4.2.2.1 LED blinking
Pada percobaan ini, penulis akan membuat contoh program untuk
menampilkan kondisi LED blinking ( hidup mati ). Rangkaian LED dihubungkan
dengan PORTA. Berikut flow chart program
Gambar 4.13 flow chart LED blinking
4.2.2.2 Running LED
Pada percobaan running led ini, penulis akan membuat contoh program untuk
menampilkan kondisi LED bergeser ke kanan perbit. Rangkaian LED
Gambar 4.14 flow chart running LED
4.2.3 Program Switch
Pada percobaan ini, penulis akan membuat contoh program untuk
menampilkan kondisi switch ke LED. Rangkaian LED dihubungkan dengan
PORTA dan Switch dengan PORTB. Berikut flow chart program:
49
4.2.4 Program LCD
4.2.4.1 Menampilkan Karakter Tidak Bergerak
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menampilkan
karakter pada LCD. Bit kendali LCD dihubungkan dengan PORTD. Berikut flow
chart program:
Gambar 4.16 flow chart LCD karakter tidak bergerak
4.2.4.2 Menampilkan Karakter Nyala dan Mati
Pada percobaan ini penulis akan membuat program untuk menampilkan
karakter berikut ini ke LCD :
Kolom : 1234567890123456
Baris 1 : Hello World
Baris 2 : How Are You?
Karakter diatas akan nyala dan mati dengan interval 2 detik. Bit kendali LCD
START Aktifkan kolom 0 baris 0 pada LCD Tampilkan tulisan Halo... END Aktifkan kolom 0 baris 1 pada LCD Tampilkan tulisan Nama Saya Ary
1 Delay 2000ms Delay 2000ms Delay 1000ms Hapus semua tulisan pada LCD ( lcd_clear ) 1 2 2
Gambar 4.17 flow chart LCD karakter nyala mati
4.2.5 Program ADC
Pada percobaan dengan ADC, penulis akan membuat program penampilan
kondisi pengubahan tegangan analog menjadi digital pada LED 8-bit. ADC
dihubungkan dengan PORTA dan LED 8-bit dihubungkan dengan PORTB.
Berikut flow chart program:
51
4.2.6 Program Keypad 4.2.6.1 Scanning Keypad
Menampilkan perubahan LED dengan kondisi penekanan tombol KeyPad Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menampilkan
perubahan LED dengan kondisi setiap kali penekanan tombol keypad 1 - 9.
Keypad dihubungkan dengan PORTB dan LED dihubungkan dengan PORTA.
Berikut flow chart program:
4.2.7 Program Motor Servo
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menggerakkan
motor servo pada posisi -400, 00 dan +400. Bit kendali motor servo dihubungkan
dengan PORTA.5. Berikut flow chart program:
START Aktifkan motor servo dengan memberi sinyal high pada PORTA.5 Putar sejauh -400 dengan delay 1100ms Offkan motor servo dengan memberi sinyal low pada PORTA.5 Delay 18900ms 1 Aktifkan motor servo dengan memberi sinyal high pada PORTA.5 Putar sejauh 400 dengan delay 1900ms Offkan motor servo dengan memberi sinyal low pada PORTA.5 Delay 18100ms Aktifkan motor servo dengan memberi sinyal high pada PORTA.5 Putar sejauh 00 dengan delay 1500ms Offkan motor servo dengan memberi sinyal low pada PORTA.5 Delay 18500ms 2 2 1 END
Gambar 4.20 flow chart motor servo
4.2.8 Program Motor Stepper
4.2.8.1 Arah Putaran Searah Jarum Jam
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menggerakkan
motor stepper searah jarum jam. Rangkaian motor stepper dihubungkan dengan
53
Gambar 4.21 flow chart motor stepper CW
4.2.8.2 Arah Putaran Berlawanan Arah Jarum Jam
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menggerakkan
motor stepper berlawanan arah jarum jam. Rangkaian motor stepper dihubungkan
dengan PORTA. Berikut flow chart program:
START
Isi i dengan 0 sebagai inisialisasi awal perulangan
dan isi x dengan 0x11 sebagai bi kontrol motor
stepper
i tambah 1 dan tampilkan isi x pada PORTA Delay 500ms Geser isi x 1 bit ke
kiri
Apakah i lebih dari 3 ?
Y N
4.2.9 Program Motor DC 4.2.9.1 Berputar Start-Stop
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menggerakkan
motor DC start – stop sesuai kondisi switch. Rangkaian driver motor DC
dihubungkan dengan PORTC dan switch dihubungkan dengan PORTA. Berikut
flow chart program:
Gambar 4.23 flow chart motor DC start stop
4.2.9.2 Berputar Kiri Kanan
Pada percobaan ini, penulis akan membuat program untuk menggerakkan
motor DC ke kiri dan kanan sesuai kondisi switch. Rangkaian driver motor DC
dihubungkan dengan PORTC dan switch dihubungkan dengan PORTA. Berikut
55
Gambar 4.24 flow chart motor DC putar kiri kanan
4.2.9.3 Kendali Kecepatan Motor DC Dengan PWM
Pada percobaan ini, kita akan membuat program untuk mengendalikan
kecepatan motor DC dengan metode Pulse Width Modulation (PWM). Pengaturan
ini dilakukan dengan mengubah OCR pada timer yang bersangkutan dan tentu
saja mode kerja di set sebagai mode PWM. Rangkaian driver motor DC
57 BAB V
PENGUKURAN DAN ANALISA SISTEM
5.1 Pengukuran
Dari pengukuran pada alat ini dilakukan untuk mendapatkan data. Kemudian
hasil dari pengolahan alat tersebut dibandingkan dengan data kuantitatif maupun
teori yang berhubungan dengan prinsip kerja alat tersebut, hal tersebut dilakukan
untuk mengetahui kerja sistem yang telah ada, apakah sesuai dengan spesifikasi
alat yang telah dibuat atau tidak. Pada pengukuran sistem, penulis menggunakan
multimeter dan tang ampere. Multimeter yang digunakan mengunakan multimeter
jenis digital. Pengujian dilakukan dengan menguji tiap – tiap modul. Jika berjalan
dengan baik, maka peralatan ini dianggap telah berjalan sesuai dengan yang
diinginkan.
5.1.1 Pengukuran Keluaran Tegangan Power Supply
Pengukuran keluaran tegangan Power Supply dilakukan agar mengetahui
seberapa stabil tegangan keluaran pada rangkaian Power Supply. Pada rangkaian
ini dilakukan pada 2 jenis regulator pada Power Supply, yaitu LM7812 dan
LM7805. Pada Gambar 5.1 adalah setting pengukuran pada rangkaian Power
Supply. Persentase error ( % error ) dihitung dengan persamaan sebagai berikut: % Error = ( Vteori – Vukur ) x 100 %
Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply No 5VDC 12VDC % Error % Error 1 4.87 Vdc 11.79 Vdc 2,60 1,75 2 4.88 Vdc 11.80 Vdc 2,40 1,67 3 4.87 Vdc 11.81 Vdc 2,60 1,58 4 4.87 Vdc 11.79 Vdc 2,60 1,75 5 4.87 Vdc 11.79 Vdc 2,60 1,75
5.1.2 Pengukuran Input Mikrokontroler
Pengukuran ini dilakukan dengan cara membuat program dengan output high
dan low pada masing-masing port Mikrokontroler. Adapun program yang
digunakan dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
while (1) {
// Place your code here
PORTA=0xFF; PORTB=0xFF; PORTC=0b11111111; PORTD=0b11111111; Delay_ms(2000); PORTA=0x00; PORTB=0x00; PORTC=0b00000000; PORTD=0b00000000; }; }
Dari hasil compile program diatas dan diadakan pengukuran terhadap
59
5.1.3 Pengukuran I/O Motor DC
Pengukuran yang dilakukan untuk mendapatkan I/O pada motor DC yaitu
dengan menggunakan multimeter digital dan tang ampere sehingga menghasilkan
data pengukuran sebagai berikut:
Tabel 5.3 Data Hasil Pengukuran I/O Motor DC
Tegangan Arus
Input 11.92 0.12
Output 11.87 0.15
Pengukuran input tegangan dan arus pada motor DC yang penulis pakai adalah
pada saat motor DC dalam keadaan tidak terpakai ( tegangan dan arus sumber ),
sedangkan pengukuran output tegangan dan arusnya adalah pada saat motor DC
dalam keadaan aktif. Penurunan tegangan terjadi karena adanya konsumsi
tegangan dari rangkaian motor DC sendiri, begitu juga halnya dengan arus. Arus
saat pengukuran output terjadi karena adanya konsumsi arus oleh rangkaian.
5.1.4 Pengukuran Keluaran Tegangan Switch
Pengukuran keluaran pada switch dengan menggunakan multimeter
menghasilkan tegangan sebagai berikut:
Tabel 5.4 Data Hasil Pengukuran Tegangan Switch Tegangan (VOLT)
ON 4.98
OFF 0.12
5.1.5 Pengukuran Input LCD
Dari pengukuran input LCD dengan menggunakan multimeter dan tang
Tabel 5.5 Data Hasil Pengukuran Input LCD Tegangan 0.07
Arus 0.02
5.1.6 Pengukuran Input LED
Pengukuran LED dilakukan dengan menggunakan multimeter sehingga
didapatkan hasil sebagai berikut:
Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Input LED Tegangan OFF 0.12 Volt
Tegangan ON 2.97 Volt 5.1.7 Pengukuran Input Seven Segment
Dari pengukuran input sevensegment didapatkan hasil pengukuran sebgai berikut:
Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Input Seven Segment Tegangan 5.01 Volt
Arus 0.13 Ampere
5.1.8 Pengukuran I/O Motor Servo
Pengukuran I/O pada motor servo didaptkan hasil pengukuran sebagai
berikut:
- Tegangan input: 5 Volt setelah eksekusi program terjadi perubahan
tegangan sehingga menjadi 4.82 volt.
- Konsumsi arus : 0.03 A
Adanya perubahan tegangan pada saat pengukuran dikarenakan oleh adanya
konsumsi tegangan dari rangkaian motor servo.
5.1.9 Pengukuran I/O Motor Stepper
Dari pengukuran I/O pada motor stepper dengan program didapatkan hasil
61
- Tegangan input: 12 volt setelah terjadi eksekusi program tegangan
berubah menjadi 11.89 volt.
- Konsumsi arus : 0.48 A
Perubahan tegangan yang dialami motor stepper saat pengukuran sama halnya
dengan motor DC dan motor servo, karena adanya konsumsi tegangan oleh
rangkaian motor stepper tersebut.
5.1.10 Pengukuran Output ADC 0804
Pengujian output ADC0804 pada Mikrokontroler ini dilakukan untuk
mengetahui keakuratan penggunaan ADC 0804. Berikut adalah data hasil
pengujian pada ADC 0804:
Tabel 5.8 Data Pengukuran ADC 0804
No. Tegangan(V) Biner ADC
1. 0.01 0 0 0 0 0 0 0 0 2. 0.03 0 0 0 0 0 0 0 1 3. 0.04 0 0 0 0 0 0 1 0 4. 0.06 0 0 0 0 0 0 1 1 5. 0.07 0 0 0 0 0 1 0 0 6. 0.10 0 0 0 0 0 1 0 1 7. 0.13 0 0 0 0 0 1 1 0 8. 0.16 0 0 0 0 0 1 1 1 9. 0.17 0 0 0 0 1 0 0 0 10. 0.19 0 0 0 0 1 0 0 1 11. 0.20 0 0 0 0 1 0 1 0 12. 0.21 0 0 0 0 1 0 1 1 13. 0.22 0 0 0 0 1 1 0 0 14. 0.25 0 0 0 0 1 1 0 1 15. 0.27 0 0 0 0 1 1 1 0 16. 0.29 0 0 0 0 1 1 1 1 17. 0.32 0 0 0 1 0 0 0 0 18. 0.33 0 0 0 1 0 0 0 1 19 0.35 0 0 0 1 0 0 1 0 20. 0.37 0 0 0 1 0 0 1 1
Analisa :
ADC (des) = Vin * 256 / Vref
Vin = ADC (des) * Vref / 256
Tabel 5.9 Data Perhitungan Vin ADC0804 No. ADC (des) Vin (V)
1 0 0 2 1 0.019 3 2 0.039 4 3 0.058 5 4 0.077 6 5 0.097 7 6 0.12 8 7 0.14 9 8 0.15 10 9 0.17 11 10 0.19 12 11 0.21 13 12 0.23 14 13 0.25 15 14 0.27 16 15 0.29 17 16 0.31 18 17 0.33 19 18 0.35 20 19 0.37
5.1.1 Pengujian Output Keypad
Dari pengukuran output keypad didapatkan hasil pengukuran sebagai berikut:
Table 5.10 Pengujian Keypad
Kode Biner Data
Desimal PORTD.7 PORTD.6 PORTD.5 PORTD.4 PORTD.3 PORTD.2 PORTD.1 PORTD.0 Hexa
1 1 1 1 0 1 1 1 0 EE 2 1 1 0 1 1 1 1 0 DE 3 1 0 1 1 1 1 1 0 BE 4 1 1 1 0 1 1 0 1 ED 5 1 1 0 1 1 1 0 1 DD 6 1 0 1 1 1 1 0 1 BD 7 1 1 1 0 1 0 1 1 EB 8 1 1 0 1 1 0 1 1 DB
63 9 1 0 1 1 1 0 1 1 BB CAN 1 1 1 0 0 1 1 1 E7 0 1 1 0 1 0 1 1 1 D7 ENT 1 0 1 1 0 1 1 1 B7 COR 0 1 1 1 1 1 1 0 7E MEN 0 1 1 1 1 1 0 1 7D ↑ 0 1 1 1 1 0 1 1 7B ↓ 0 1 1 1 0 1 1 1 77
Keypad ini bekerja dengan kondisi aktif low, yaitu dengan memberikan data 0
pada common.
Gambar 5.1 Konfigurasi PORT untuk keypad
Gambar 5.2 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 1 Set kondisi Port D = 11101111 ( inisialisasi penekanan kolom 1)
Jika PD.0 = 0 maka Tombol 1 ditekan ( 11101110 )
Jika PD.1 = 0 maka Tombol 4 ditekan ( 11101101 )
Jika PD.2 = 0 maka Tombol 7 ditekan ( 11101011 )
Gambar 5.3 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 2 Set kondisi Port D = 11011111 ( inisialisasi penekanan kolom 2 )
Jika PD.0 = 0 maka Tombol 1 ditekan ( 11011110 )
Jika PD.1 = 0 maka Tombol 4 ditekan ( 11011101 )
Jika PD.2 = 0 maka Tombol 7 ditekan ( 11011011 )
Jika PD.3 = 0 maka Tombol CAN ditekan ( 11010111 )
Gambar 5.4 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 3 Set kondisi Port D = 10111111 ( inisialisasi penekanan kolom 3 )
Jika PD.0 = 0 maka Tombol 1 ditekan ( 10111110 )
Jika PD.1 = 0 maka Tombol 4 ditekan ( 10111101 )
Jika PD.2 = 0 maka Tombol 7 ditekan ( 10111011 )
65
Gambar 5.5 Konfigurasi Bit untuk penekanan tombol pada kolom 4 Set kondisi Port D = 01111111 ( inisialisasi penekanan kolom 4 )
Jika PD.0 = 0 maka Tombol 1 ditekan ( 01111110 )
Jika PD.1 = 0 maka Tombol 4 ditekan ( 01111101 )
Jika PD.2 = 0 maka Tombol 7 ditekan ( 01111011 )
Jika PD.3 = 0 maka Tombol CAN ditekan ( 01110111 )
5.2 Pengukuran dan Pengujian Alat Secara Keseluruhan
Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan memberikan supply pada
setiap board dan.melakukan pengukuran tegangan dan arus dengan menggunakan
multimeter dan tang ampere sehingga dapat terlihat berapakah konsumsi
tegangan dan arus pada setiap board.
5.3 Analisa Sistem
Dari hasil pengukuran pada alat ini dapat disimpulkan bahwa alat ini sudah
bekerja dengan baik. Pada pengukuran power supply dengan regulator LM7805
dihasilkan keluaran 4.88 Vdc yang mempunyai persentase error +/- 2.6 % dan
pada power supply dengan regulator LM7812 dihasilkan keluaran 11.79 Vdc yang
Pada pengukuran dan pengujian alat secara keseluruhan dapat dilihat bahwa
data hasil pengukuran dengan menggunakan multimeter dan tang ampere
67 BAB VI
KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan sistem Kit Mikrokontroler ATmega 8535 ini, dapat
diambil beberapa kesimpulan diantaranya:
1. Dengan adanya proyek akhir ini mempermudah mahasiswa pada saat
melakukan proses praktikum mata kuliah mikrokontroler khusunya
ATmega 8535.
2. Mempermudah pada saat proses perawatan.
3. Mempermudah proses penyimpanan.
6.2 Saran
Untuk mempermudah proses perancangan dan analisa troubleshooting pada
Kit Mikrokontroler ATmega 8535 ini, maka perlu untuk mengerti dan memahami
secara jelas mengenai sistem kerja dari setiap alat, komponen atau perangkat
elektronik serta basic pemrograman yang digunakan pada sistem ini.
Agar Kit praktikum ini kedepannya jauh lebih baik dan efesien, maka perlu
dilakukan penambahan terhadap Kit tersebut, antara lain seperti :
1. Penggantian konektor pada PCB dengan yang lebih baik agar tidak
terbalik saat pemasangan,
2. Konverter LCD di buat lebih rapi dan permanen pada kit,
