BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler dapat dianalogikan dengan sebuah system computer yang dikemas dalam sebuah chip. Artinya bahwa didalam sebuah IC mikrokontroler sebetulnya telah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapat bekerja, yaitu meliputi mikroprosesor, ROM, RAM, I/O dan clock seperti halnya yang dimiliki sebuah computer PC. Mengingat kemasannya yang hanya berupa sebuah chip yang ukuranya relative kecil tentu saja spesifikasi dan kemampuan yang dimiliki oleh mikrokontroler menjadi lebih rendah bila di bandingkan dengan system computer seperti PC baik dilihat dari segi kecepatannya, kapasitas memori maupun fitur fitur yang dimilikinya. Meskipun dari sisi kemampuan lebih rendah tetapi mikrokontroler memiliki kelebihan yang tidak biasa diperoleh pada system computer yaitu kemasannya yang kecil dan kompak membuat mikrokontroler menjadi lebih fleksibel dan praktis digunakan terutama pada system system yang relative tidak terlalu kompleks atau tidak membutuhkan beban komputasi yang tinggi.
2.1.1 Mikrokontroler ATMega 16
Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam satu serpih (chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only Memori), RAM (Read-Write Memory), beberapa port masukan maupun keluaran dan beberaoa pencacah/ pewaktu, ADC (Analog Digital Converter), DAC (Digital to Analog Converter) dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Computer) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard.
Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga AT90Sxx, ATMega dan Attiny. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori peripheral, dan fiturnya seperti mikroprosesor pada umumnya. Secara internal mikrokontroler ATMega 16 terdiri unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit (ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi dan pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih sama dan prosesornya (in chip).
2.1.1.1 Arsitektur ATMega 16
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz. 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM
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 mode compare. Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, mode compare, dan
mode capture.
Real time counter dengan osilator tersendiri
Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog 8 kanal, 10 bit ADC.
Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
Watchdog timer dengan osilator internal.
2.1.1.2 Konfigurasi Pena (Pin) ATMega16
memiliki 8 pena untuk masing-masing bandar A (Port A), bandar B (Port B), bandar C (Port C), dan bandar D (Port D).
Gambar 2.1 Pena-Pena Atmega16
2.1.1.3 Deskripsi Mikrokontroler ATMega16 Deskripsi Mikrokontroler ATMega 16 : VCC (Power Supply) dan GND(Ground) Bandar A (PA7..PA0)
memungkinkan arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pena Bandar A adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Bandar B (PB7..PB0)
Bandar B adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pena Bandar B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar B adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Bandar C (PC7..PC0)
Bandar C adalah suatu bandar I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Bandar C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan umber. Sebagai input, pena bandar C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pena bandar C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Bandar D (PD7..PD0)
resistor pull-up diaktifkan. Pena Bandar D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
RESET (Reset input) XTAL1 (Input Oscillator) XTAL2 (Output Oscillator)
AVCC adalah pena penyedia tegangan untuk bandar A dan Konverter A/D. AREF adalah pena referensi analog untuk konverter A/D.
2.1.1.4 Peta Memory ATMega 16
Gambar 2.2 Peta Memori ATMega16
Memori data AVR ATMega16 terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register I/O dan 1 Kbyte SRAM internal. General purpose register menempati alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20 hingga $5F. Memori I/O merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai fitur mikrokontroler seperti kontrol register, timer/counter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. 1024 alamat berikutnya mulai dari $60 hingga $45F digunakan untuk SRAM internal.
2.1.2 Software Mikrokontroler ATMega16
Sebuah mikrokontroler tidak akan bekerja bila tidak diberikan program untuk diisikan ke dalam mikrokontroler tersebut. Oleh karena itu, dalam tugas akhir ini akan digunakan perangkat lunak CodeVisionAVR sebagai media penghubung antara program yang akan diisikan ke mikrokontroler ATMega16 yang menggunakan bahasa C.
standar berikut penamaannya). Tetapi walaupun demikian, dibandingkan bahasa C untuk aplikasi komputer, compiler C untuk mikrokontroler ini memiliki sedikit perbedaan yang disesuaikan dengan arsitektur AVR tempat program C tersebut ditanamkan (embedded). Khusus untuk library fungsi, disamping library standar (seperti fungsi-fungsi matematik, manipulasi string, pengaksesan memori dan sebagainya), CodeVisionAVR juga menyediakan fungsi-fungsi tambahan yang sangat bermanfaat dalam pemrograman antarmuka AVR dengan perangkat luar yang umum digunakan dalam aplikasi kontrol. Beberapa fungsi library yang penting diantaranya adalah fungsi-fungsi untuk pengaksesan LCD, komunikasi I2C, IC RTC (Real time Clock), sensor suhu, SPI (Serial Peripheral Interface) dan lain sebagainya.
pada dasarnya hampir sama dengan application wizard pada bahasa-bahasa pemrograman visual untuk komputer (seperti Visual C, Borland Delphi, dan sebagainya)
2.2 Sensor Photodiode
Sensor photodiode adalah salah satu jenis sensor peka cahaya (photodetector). Photodiode akan mengalirkan arus yang membentuk fungsi linear terhadap intensitas cahaya yang diterima. Arus ini umumnya teratur terhadap power density (Dp). Perbandingan antara arus keluaran dengan power density disebut sebagai current responsitivity. Arus yang dimaksud adalah arus bocor ketika photodiode tersebut disinari dan dalam keadaan dipanjar mundur.Hubungan antara keluaran sensor photodiode dengan intensitas cahaya yang diterimanya ketika dipanjar mundur adalah membentuk suatu fungsi yang linier.
didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon - menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di bagian-bagian elektroda. photodioda digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang dipancarkan oleh Infrared. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh infrared.
2.2.3 Prinsip kerja sensor photodioda
Pada rancangan sensor photodiode dibawah ini, nilai resistansinya akan berkurang bila terkena cahaya dan bekerja pada kondisi riverse bias. Untuk pemberi pantulan cahayanya digunakan infrared, komponen ini mempunyai cahaya yang sangat terang, sehingga cukup untuk mensuplai pantulan cahaya ke photodiode.
3
Gambar 2.3 Sensor photodiode
Saat photodiode terkena cahaya, maka photodiode akan bersifat sebagai sumber tegangan dan nilai resistansinya akan menjadi kecil, sehingga akan ada arus bocor yang mengalir ke komparator.
2.3 LCD ( liquid Crystal Display )
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa microampere), sehingga alat atau system menjadi portable karena dapat menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah dibawah terang sinar matahari. Dibawah sinar cahaya yang remang remang atau dalam kondisi gelap, sebuah lampu ( berupa LED ) harus dipasang dibelakang layar tampilan. LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang menampilkan data denan dua baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya menggunakan 8 bit data dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relatif sangat kecil.
2.3.1 Pengendali / Kontroler LCD (Liquid Cristal Display)
1. DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
2. CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
1. Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
2. Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
1. Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
2. Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
3. Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
4. Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar. 5. Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini
dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Umumnya LCD yang digunakan adalah LCD dengan 1 controller yang memiliki 14 pin. Deskripsi pin dapat dilihat pada gambar dibawah ini
2.4 Radio Frekuensi TWS 434
Transmitter adalah serangkaian elektronika yang mengubah energi listrik kedalam gelombang radio. Energi tersebut merupakan arus yang bergerak memutar dengan sangat cepat sehingga dapat sehinngga dapat memancar pada sebuah konduktor (attenna) sebagai gelombang electromagnet.
Gambar 2.5 Transmitter TWS-434
Transmitter yang digunakan adalah TWS 434. Transmitter ini digunakan untuk pengiriman data yang beroperasi pada frekuensi 433,92 Mhz.
Spesifikasi Radio Frekuensi TWS 434 : Frekuensi 433.92 MHz
Modulasi ASK
2.4.1 Konfigurasi Pin Tansmitter TWS 434
Tranmitter TWS memiliki 4 pin, yang masing – masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi dari masing-masing kaki transmitter TWS.
a. GND
Pin berfungsi sebagai ground dari sebuah komponen, Pin GND terletak pada kaki pertama komponen transmitter TWS.
b. Data Input
Pin ini berfungsi sebagai sebuah masukan data akan dikirim oleh transmitter. Data tersebut berupa data serial yang dikirim oleh mikrokontroler ke transmitter melalui pin TXD atmega 16. Pin data input terletak pada kaki kedua transmitter TWS.
c. VCC
Pin berfungsi sebagai supply tegangan digital. Pin VCC terletak pada ketiga transmitter TWS.
d. ANT
Merupkan sebuah pin untuk antenna / pemancar. Pin ANT terletak pada keempat transmitter TWS.
2.5 Radio Frekuensi RWS 374
kemudian dikuatkan oleh amplifier dan kemudian masuk ke dalam demodulation dan decoder sehingga menghasilkan sinyal out put yang berguna, seperti suara, gambar, data digital, hasil pengukuran.
Untuk menerima data yang telah dikirim transmitter diperlukan receiver dengan frekuensi yang sama, maka digunakan RWS 374 yang juga beroperasi pada frekuensi 433,92 Mhz.
Gambar 2.6 Transmitter RWS-374
Spesifikasi Radio Frekuensi RWS 374 : Frekuensi 433.92MHz
Modulasi ASK
Kecepatan pengiriman Data 4800kbps Catu Daya : 5 V
Receiver RWS memiliki 8 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki receiver RWS.
a. DGND
Pin ini berfungsi sebagai ground digital. Pin GND terletak pada kaki 1 komponen receiver RWS-374.
b. GND
Pin ini berfungsi sebagai ground dari sebuah antenna. Pin ini terletak pada kaki 6 dan 7 komponen receiver RWS-374.
c. VCC
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan digital. Pin VCC terletak pada kaki 4 dan 5 receiver RWS-374.
d. Digital Output
Pin ini berfungsi sebagai sebuah data keluaran akan dikirim oleh transmitter. Data tersebut berupa data serial yang akan dibaca oleh mikrokontroler melalui Pin RXD ATMega 16. Pin ini terletak pada kaki 2 receiver RWS-374.
e. ANT
Merupakan sebuah pin untuk antena / pemancar. Pin ANT terletak pada kaki 8 receiver RWS-374.
f. Linier Out
2.6 Komunikasi Serial
Komunikasi serial adalah komunikasi yang pengiriman datanya per-bit secara berurutan dan bergantian. Komunikasi ini mempunyai suatu kelebihan yaitu hanya membutuhkan satu jalur dan kabel yang sedikit dibandingkan dengan komunikasi paralel. Pada prinsipnya komunikasi serial merupakan komunikasi dimana pengiriman data dilakukan per bit sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel, atau dengan kata lain komunikasi serial merupakan salah satu metode komunikasi data di mana hanya satu bit data yang dikirimkan melalui seuntai kabel pada suatu waktu tertentu.
Ada tiga metode yang digunakan dalam komunikasi data serial yaitu :
1. Simplex merupakan komunikasi satu arah artinya informasi atau data hanya dari pengirim ke penerima.
2. Half Duplex merupakan komunikasi dua arah yang tidak dapat dilakukan dalam waktu yang bersamaan artinya pengirim dan penerima dapat melakukan komunikasi secara bergantian namun berkesinambungan.
3. Full Duplex merupakan komunikasi dua arah yang dapat dilakukan dalam waktu yang bersamaan artinya pengirim dan penerima dapat melakukan komunikasi dalam waktu yang bersamaan dan berkesinambungan.
penerima) masing-masing menghasilkan clock namun hanya data yang ditransmisikan, tanpa clock. Agar data yang dikirim sama dengan data yang diterima, maka kedua frekuensi clock harus sama dan harus terdapat sinkronisasi. Setelah adanya sinkronisasi, pengirim akan mengirimkan datanya sesuai dengan frekuensi clock pengirim dan penerima akan membaca data sesuai dengan frekuensi clock penerima. Contoh penggunaan asynchronous serial adalah pada Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART) yang digunakan pada serial port (COM) komputer.
Dalam komunikasi data serial, baudrate dari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Kecepatan pengiriman (baudrate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baudrate yang umum dipakai adalah 300, 600, 1200, 2400, 9600, dsb (bit/detik). Selanjutnya, harus ditentukan panjang data (6, 7, atau 8 bit), paritas, (genap, ganjil, atau tanpa paritas), dan jumlah bit “Stop” (1, 11/2 atau 2 bit).
2.6.1 USB to TTL CP 2102
USB to TTL CP 2102 adalah sebuah modul yang berfungsi untuk melakukan komunikasi serial UART ke USB dan sebaliknya. Modul ini berukuran kecil dan sangat mudah digunakan yang dapat dipakai pada 2 level tegangan TTL, yaitu 5V dan 3,3V dan Memiliki generator clock 96Mhz.
serta sinyal kontrol RTS, CTS, DSR, DTR, DCD, dan RI .Program UART ini didukung berbagai format data dan baud. Format data dan baud rate diprogram ke dalam UART selama konfigurasi port COM pada PC.
Gambar 2.7 USB to TTL CP 2102
Spesifikasi USB to TTL CP 2102 :
Data bits: 5, 6, 7, and 8. Stop bits: 1, 1.5, and 2.
Parity: odd, even, mark, space, no parity. Baud rates: 300 bps to 1 Mbits.
576 Byte receive buffer; 640 byte transmit buffer.
2.7 Visual Basic 6.0
tertentu (tombol diklik, mouse ditekan dan lain-lain). Saat event terjadi maka kode yang berhubungan dengan event akan dijalankan.
Visual Basic pada dasarnya adalah sebuah bahasa pemrograman komputer.
Bahasa pemrograman adalah perintah-perintah atau instruksi yang dimengerti oleh
komputer untuk melakukan tugas tertentu.
Untuk dapat menggunakan fasilitas dalam Microsoft Visual Basic 6.0 dengan
baik, akan sangat penting untuk mengetahui IDE (Integrated development Environtment),
atau lingkungan kerja Microsoft Visual Basic 6.0, yang berisi komponen-komponen
Gambar 2.8 Tampilan IDE Visual Basic 6.0
Di dalam lingkungan Visual Basic, terdapat berbagai macam komponen, yaitu:
Control Menu adalah menu yang digunakan terutama untuk memanipulasi jendela Visual Basic. Dari menu ini anda dapat mengubah ukuran, memindahkannya, atau menutup jendela.
2. Menu
Menu Visual Basic berisi semua perintah Visual Basic yang dapat dipilih untuk melakukan tugas tertentu. Isi dari menu ini sebagian hampir sama dengan program-program Windows pada umumnya.
3. Toolbar
Toolbar adalah tombol-tombol (shortcut) yang mewakili suatu perintah tertentu dari Visual Basic.
4. Form Window
Form Window atau jendela formadalah daerah kerja utama tempat membuat program-program aplikasi Visual Basic.
5. Toolbox
Toolbox adalah sebuah “kotak piranti” yang mengandung semua objek atau
„kontrol‟ yang dibutuhkan untuk membentuk suatu program aplikasi. Kontrol adalah
suatu objekyang akan menjadi penghubung antara program aplikasi dan user-nya, dan yang kesemuanya harus diletakkan di dalam jendela form.
6. Project Explorer
Explorer ditampilkan semua file yang terdapat pada aplikasi (proyek), misalnya form, modul, class, dan sebagainya.
7. Jendela Properties
Jendela Properties adalah jendela yang mengandung semua informasi mengenai objek yang terdapat pada aplikasi Visual Basic. Properti adalah sifat dari sebuah objek, misalnya seperti nama, warna, ukuran, posisi, dan sebagainya.
8. Form Layout Window
Form Layout Window adalah jendela yang menggambarkan posisi dari form yang ditampilkan pada layer monitor. Posisi form pada Form Layout Window inilah yang merupakan petunjuk tempat aplikasi akan ditampilkan pada layar monitor saat dijalankan.
9. Jendela Code
