BAB II
LANDASAN TEORI
Pada landasan teori kita akan membahas mengenai “PEMBUATAN PROTOTYPE MONITORING VOLUME DAN SUHU OLI MENGGUNAKAN HANDPHONE ANDROID”. Seperti yang telah ditulis pada latar belakang perancangan alat ini bahwa alat ini sangat berguna untuk membatu petugas dalam memonitoring meskipun dari jarak jauh dengan menggunakan teknologi canggih yang kita kenal dengan sistem android. Dalam perancangan ini banyak hal yang harus kita ketahui dasar pembuatan dari perancangan ini, oleh sebab itu penulis akan menguraikan secara jelas sensor yang digunakan, peralatan dan komponen sebagai berikut :
2.1 Mikrokontroler
Mikrokontroler dapat dianologikan dengan sebuah system computer yang dikemas dalam sebuah chip. Artinya bahwa didalam sebuah IC mikrokontroler sebetulnya telah terdapat kebutuhan minimal agar mikroprosesor dapt bekerja,yaitu meliputi mikroprosesor,ROM, RAM, I/O dan clock seperti halnya yang di miliki sebuah komputer PC. Mengingat kemasannya yang hanya berupa sebuah chip yang ukurannya relative kecil tentu saja spesifikasi dan kemampuan yang di miliki oleh mikrokonroler menjadi lebih rendah bila dibandingkan dengan system computer seperti PC baik dilihat dari segi kecepatannya, kapasitas memori maupun fitur-fitur yang di milikinya.meskipun dari sisi kemampuan lebih rendah tetapi mikrokontroler memiliki kelebihan yang tidak bisa di peroleh pada system-system yang relative tidak terlalu kompleks atau tidak membutuhkan beban komputasi yang tinggi. Ada banyak jenis mikrokontroler yang masing-masing memiliki keluarga atau series sendri-sendiri.
2.1.1 Deskripsi Mikrokontroller ATmega8535
Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali. Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika.Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakanterutama dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika,mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard Risc processor ) ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC( Reduce Instruction Set Computing ) dimana program berjalan lebih cepatkarena hanya membutuhkan satu siklus clock.
Mikrokontroller merupakan contoh suatu sistem komputer sederhana yang masuk dalam kategori embedded komputer. Di dalam sebuah mikrokontroller terdapat komponen-komponen seperti: processor, memory, clock, peripheral I/O, dll. Mikrokontroller memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. Mikrokontroller adalah piranti elektronik yang dikemas dalam bentuk sebuah IC (Integrated Circuit) tunggal, sebagai bagian utama dan beberapa peripheral lain yang harus ditambahkan, seperti kristal dan kapasitor.
Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock.Bandingkan dengan instruksi keluarga MCS-51 (arsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock.RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing.
2.1 Tabel Perbandingan Spesifikasi dan Fitur keluarga AVR
Keterangan:
• Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan
program hasil perencanaan, yang harus dijalankan oleh mikrokontroler.
• RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU
untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running
• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah
memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running
• Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil
keluaran ataupun masukan bagi program
• Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung
waktu/pulsa
• UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi
data khusus secara serial asynchronous
• PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi
• ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima
sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu
• SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara
serial secara serial synchronous
• ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler
untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal
2.1.1.1 Arsitektur ATmega8535
• Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D • ADC 10 bit sebanyak 8 Channel
• Tiga buah timer / counter • 32 register
• Watchdog Timer dengan oscilator internal • SRAM sebanyak 512 byte
• Memori Flash sebesar 8 kb
• Sumber Interrupt internal dan eksternal • Port SPI (Serial Peripheral Interface) • EEPROM on board sebanyak 512 byte • Komparator analog
• Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)
2.1.1.2 Fitur ATmega8535
• Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. • Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512
byte.
• ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel
• Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps • Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik
2.1.1.3 Konfigurasi pin ATmega8535
• Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC
• Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI
• Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi
khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator
• Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu
komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial • RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler • XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
• AVCC merupakan pin masukan untuk suplai tegangan ADC • AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC
Gambar 2.1 Pin-out ATmega8535
hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.
Selain system tiket, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu system akusisi data sekaligus system pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja.Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya.Pada system computer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil.Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
2.2 Sensor Ultrasonik
momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element tersebut sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.
Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik
Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonic. Sifat dari gelombang ultrasonik yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium aplitudo sama dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Strees. Proses lanjut yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodic selama gelombang ultrasonic lainya. Gelombang ultrasonic merambat melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke sensor ultrasonik.Seperti yang telah umum diketahui, gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan paus.Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonic untuk berburu di malam hari sementara paus menggunakanya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.
pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang. Ada 3 prnsip kerja dari sensor ultrasonik yaitu, sinyal dipancarkan melalui pemancar gelombang ultrasonic. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi berkisar 344 m/s. Dan yang terakhir sinyal yang sudah diterima akan diproses untuk menghitung jaraknya.
2.3 Bluetooth HC -05
Modul bluetooth seri HC memiliki banyak jenis atau varian, yang secara garis besar terbagi menjadi dua yaitu jenis „ industrial series „ yaitu HC –03 dan HC – 04 serta ,yaitu HC -05 dan HC -06. Modul bluetooth serial, yang selanjutnya disebut dengan modul BT saja digunakan untuk mengirimkan data serial TTL via bluetooth. Modul BT ini terdiri dari dua jenis yaitu master dan slave.
Gambar 2.3 Bluetooth Hc -05
Gambar 2.4 Kaki – kaki HC 05
HC-05 memiliki pengaturan default untuk port serial 38400, N, 8,1; password: 1234. Mendukung perintah AT untuk memodifikasi tingkat baud, nama perangkat, password, dan mengatur master atau slave modus.
Definisi HC-05 Pin
-Pin 1 (UART TX - lemah internal pull-up) keluaran UART Data
-Pin 2 (UART RX - lemah internal pull-down) masukan UART Data
-Pin 12 (VCC) 3.3V
-Pin 13, 21, 22 (VSS) Tanah
-Pin 31 (PIO8) menghubungkan katoda LED melalui resistor 470 ohm seri ke tanah. Hal ini digunakan untuk menunjukkan keadaan modul. Setelah power on, interval berkedip berbeda di negara-negara yang berbeda.
-Pin 34 (PIO11), negara modul beralih pin. TINGGI -> merespon perintah AT melalui koneksi serial kabel TTL; LOW atau mengambang -> status pekerjaan rutin.Built-in sirkuit ulang, ulang selesai secara otomatis setelah power on.
Langkah-langkah untuk mengatur HC-05 sebagai MASTER
Set PIO11 TINGGI dengan resistor 10K. Daya, modul datang ke Status AT Command Response. Terbuka Hyperterminal atau komunikasi lainnya alat, mengatur baud rate untuk 38400, 8 bit data, 1 stop bit, tidak ada bit paritas, tidak ada kontrol aliran (atau 9600; firmware tergantung). Melalui port serial TTL, mengirim karakter "AT + PERAN = 1 r n", jika berhasil, kembali "OK r n", di mana r n adalah carriage return. Set PIO11 RENDAH, ulang listrik, maka dalam keadaan ini, secara otomatis mencari modul bluetooth dan terhubung.
-HC-05 AT perintah
-AT merespon OK.
AT RESET + merespon OK.
-AT + VERSION? merespon dengan versi firmware.
-AT + ORGL = merespon OK dan mengembalikan keadaan default.
-AT + ADDR = merespon dengan alamat modul.
-AT NAME = merespon dengan nama modul.
-AT + NAME = name mana nama 20 atau lebih sedikit karakter. Merespon OKname. Dipertahankan di seluruh off listrik.
-AT + RNAME = merespon dengan nama dipasangkan terpencil modul.
AT PERAN = merespon dengan 0 = budak, 1 = induk, 2 = budak loop (loopback: menerima data perangkat master dan mengirimkan kembali ke master).
-AT CLASS = merespon dengan jenis perangkat (32 bit yang menunjukkan jenis perangkat dan apa yang didukung).
-AT + PSWD = sandi set modul pasangan password untuk password.
-AT + UART = x, y, z di mana x adalah 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600, 1382400 untuk baud rate, dimana y adalah 0 = 1 bit, 1 = 2 bit stop bit, mana z adalah 0 = tidak ada, 1 = ganjil, 2 = bahkan paritas). Deafult adalah 9600,0,0.
-AT + UART = merespon dengan UART +: baud, stop bit, parity.
-AT + STATUS= merespon dengan status modul (+ NEGARA: dijalankan, siap, pairable, dipasangkan, bertanya, menghubungkan, terhubung, terputus).
-AT + PAIR = x, y menetapkan alamat perangkat Bluetooth jarak jauh yang akan dipasangkan di mana x adalah alamat (misalnya 12: 34: 56: ab: cd: ef) dan y adalah waktu yang terbatas dari sambungan dalam detik.
2.4Buzzer
Buzzer Listrik adalah sebuah komponen elektronika yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi getaran suara. Pada umumnya, Buzzer yang merupakan sebuah perangkat audio ini sering digunakan pada rangkaian anti-maling, Alarm pada Jam Tangan, Bel Rumah, peringatan mundur pada Truk dan perangkat peringatan bahaya lainnya. Jenis Buzzer yang sering ditemukan dan digunakan adalah Buzzer yang berjenis Piezoelectric, hal ini dikarenakan Buzzer Piezoelectric memiliki berbagai kelebihan seperti lebih murah, relatif lebih ringan dan lebih mudah dalam menggabungkannya ke Rangkaian Elektronika lainnya. Buzzer yang termasuk dalam keluarga Transduser ini juga sering disebut dengan Beeper.
Cara Kerja Piezoelectric Buzzer
Seperti namanya, Buzzer adalah jenis Buzzer yang menggunakan efek Piezoelectric untuk menghasilkan suara atau bunyinya. Tegangan listrik yang diberikan ke bahan Piezoelectric akan menyebabkan gerakan mekanis, gerakan tersebut kemudian diubah menjadi suara atau bunyi yang dapat didengar oleh telinga manusia dengan menggunakan diafragma dan resonator.
Berikut ini adalah gambar bentuk dan struktur dasar dari sebuah Piezoelectric Buzzer.
Gambar 2.5 Buzzer
2.6 Codvision AVR
CodeVision AVR merupakan sebuah software yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler yang sekarang ini telah umum. Mulai dari penggunaan untuk kontrol sederhana sampai kontrol yang cukup kompleks, mikrokontroler dapat berfungsi jika telah diisi sebuah program, pengisian program ini dapat dilakukan menggunakan compiler yang selanjutnya diprogram ke dalam mikrokontroler menggunakan fasilitas yang sudah di sediakan oleh program tersebut. Salah satu compiler program yang umum digunakan sekarang ini adalah CodeVision AVR yang menggunakan bahasa pemrograman C.CodeVision AVR mempunyai suatu keunggulan dari compiler lain, yaitu adanya codewizard, fasilitas ini memudahkan kita dalam inisialisasi mikrokontroler yang akan kita gunakan.
Gambar 2.3 Tampilan Software CodeVisionAVR
• Program Codvision AVR
dalam bahasa C, setelah melakukan proses kompilasi kita dapat mengisikan program yang telah dibuat kedalam memori mikrokontroller menggunakan programmer yang telah disediakan oleh Code Vision AVR. Programmer yang didukung oleh Code Vision Programmer Cable dapat diintegrasik dengan Code Vision AVR, terlebih dahulu harus dilakukan konfigurasi sebagai berikut :
• Jalankan software Code Vision AVR. • Pilih menu setting. Programmer. • Pilih tipe programmer.
• Lalu klik tombol OK.
Catatan: Proses ini hanya dapat dilakukan pada saat ada project yang telah dibuat atau dibuka.
• Bahasa Pemrograman CodeVisionAVR
Akar dari bahasa C adalah bahasa BCPL yang dikembangkan. Bahasa C pertama kali digunakan pada komputer Digital Equipment Corporation PDP-11 yang menggunakan sistem operasi UNIX. Standar bahasa C yang asli adalah standar dari UNIX. Sistem operasi, kompiler C dan seluruh program aplikasi UNIX yang esensial ditulis dalam bahasa C. Kepopuleran bahasa C membuat versi-versi dari bahasa ini banyak dibuat untuk komputer mikro. Untuk membuat versi-versi tersebut menjadi standar, ANSI (American National Standard Institutes) membentuk suatu komite (ANSI Committee X3J11) pada tahun 1983 yang kemudian menetapkan standar ANSI untuk bahasa C.
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. Dalam beberapa literatur, bahasa C digolongkan sebagai bahasa tingkat menengah (medium level language).
