BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Pengertian Air
Air adalah zat atau materi atau unsur yang penting bagi semua bentuk kehidupan yang diketahui sampai saat ini di bumi, tetapi tidak di planet lain. Air menutupi hampir 71% permukaan bumi. Terdapat 1,4 triliun kubik (330 juta mil³) tersedia di bumi.Air merupakan satu-satunya zat yang secara alami terdapat di permukaan bumi dalam ketiga wujudnya tersebut.
Air sebagai materi esensial dalam kehidupan tampak dari kebutuhan terhadap air untuk keperluan sehari-hari di lingkungan rumah tangga ternyata berbeda-beda di setiap tempat, setiap tingkatan kehidupan atau setiap bangsa dan negara. Semakin tinggi taraf kehidupan seseorang semakin meningkat pula kebutuhan manusia akan air. Jumlah penduduk dunia setiap hari bertambah, sehingga mengakibatkan jumlah kebutuhan air (Suriawiria,1996: 3).
Bagi manusia kebutuhan akan air sangat mutlak karena sebenarnya zat pembentuk tubuh manusia sebagian besar terdiri dari air yang jumlahnya sekitar 73% dari bagian tubuh. Air di dalam tubuh manusia berfungsi sebagai pengangkut dan pelarut bahan-bahan makanan yang penting bagi tubuh. Sehingga untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya manusia berupaya mendapatkan air yang cukup bagi dirinya (Suharyono, 1996).
Kebutuhan air yang paling utama bagi manusia adalah air minum. Menurut ilmu kesehatan setiap orang memerlukan air minum hidup 2-3 minggu tanpa makan tetapi hanya dapat bertahan 2-3 hari tanpa air minum (Suripin, 2002).
Air merupakan faktor penting dalam pemenuhan kebutuhan vital bagi mahluk hidup diantaranya sebagai air minum atau keperluan rumah tangga lainnya. Air yang digunakan harus bebas dari kuman penyakit dan tidak mengandung bahan beracun. Sumber air minum yang memenuhi syarat sebagai air baku air minum jumlahnya makin lama makin berkurang sebagai akibat ulah manusia sendiri baik sengaja maupun tidak disengaja.
Upaya pemenuhan kebutuhan air oleh manusia dapat mengambil air dari dalam tanah, air permukaan, atau langsung dari air hujan. Dari ke tiga sumber air tersebut, air tanah yang paling banyak digunakan karena air tanah memiliki beberapa kelebihan di banding sumber-sumber lainnya antara lain karena kualitas airnya yang lebih baik serta pengaruh akibat pencemaran yang relatif kecil.
tertentu yang dapat menimbulkan penyakit yang justru membahayakan kelangsungan hidup manusia.
2.2 Kualitas Air
Standard Kualitas Air
Dengan adanya standard kualitas air, orang dapat mengukur kualitas dari berbagai macam air. Setiap jenis air dapat diukur konsentrasi kandungan unsur yang tercantum didalam standard kualitas, dengan demikian dapat diketahui syarat kualitasnya, dengan kata lain standard kualitas dapat digunakan sebagai tolak ukur.
Standard kualitas air bersih dapat diartikan sebagai ketentuan-ketentuan berdasarkan Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990 yang biasanya dituangkan dalam bentuk pernyataan atau angka yang menunjukkan persyaratan– persyaratan yang harus dipenuhi agar air tersebut tidak menimbulkan gangguan kesehatan, penyakit, gangguan teknis, serta gangguan dalam segi estetika.
mineral, ataupun zat organis/biologis yang dapat mengubah warna, rasa, bau, dan kejernihan air (Azwar, 1990).
Untuk standart kualitas air secara global dapat digunakan Standar Kualitas Air WHO. Sebagai organisasi kesehatan internasional, WHO juga mengeluarkan peraturan tentang syarat-syarat kulaitas air bersih yaitu meliputi kualitas fisik, kimia dan biologi. Peraturan yang ditetapkan oleh WHO tersebut digunakan sebagai pedoman bagi Negara anggota. Namun demikian masing-masing negara anggota, dapat pula menetapkan syaratsyarat kualitas air sesuai dengan kondisi negara tersebut.
Parameter Kualitas Air yang digunakan untuk kebutuhan manusia haruslah air yang tidak tercemar atau memenuhi persyaratan, yaitu :
· Syarat fisik · Syarat kimia · Syarat biologis · Syarat radioaktif.
Namun pada makalah ini yang akan di bahas hanya syarat biologis dan syarat radioaktif air.
2.3 Syarat Biologis Air
bakteri patogen. Bakteri golongan Coli (Coliform bakteri) tidak merupakan bakteri patogen, tetapi bakteri ini merupakan indikator dari pencemaran air oleh bakteri patogen (Soemirat, 2000). Menurut Permenkes RI No. 416/MENKES/PER/IX/1990, bakteri coliform yang memenuhi syarat untuk air bersih bukan perpipaan adalah < 50 MPN.
Persyaratan mikrobiologis yang harus dipenuhi oleh air adalah sebagai berikut:
· Tidak mengandung bakteri patogen, missalnya: bakteri golongan coli; Salmonella typhi, Vibrio cholera dan lain-lain. Kuman-kuman ini mudah tersebar melalui air.
· Tidak mengandung bakteri non patogen seperti: Actinomycetes, Phytoplankton colifprm, Cladocera dan lain-lain. (Sujudi,1995)
Kualitas air yang digunakan masyarakat harus memenuhi syarat kesehatan agar dapat terhindar dari berbagai penyakit maupun gangguang kesehatan yang dapat disebabkan oleh air. Untuk mengetahui kualitas air tersebut, perlu dilakukan pemeriksaan laboratorium yang mencakup antara lain pemeriksaan bakteriologi air, meliputi Most Probable Number (MPN) dan angka kuman. Pemeriksaan MPN dilakukan untuk pemeriksaan kualitas air minum, air bersih, air badan, air pemandian umum, air kolam renang dan pemeriksaan angka kuman pada air PDAM.
Seperti kita ketahui jika standar mutu air sudah diatas standar atau sesuai dengan standar tersebut maka yang terjadi adalah akan menentukan besar kecilnya investasi dalam pengadaan air bersih tersebut, baik instalasi penjernihan air dan biaya operasi serta pemeliharaannya. Sehingga semakin jelek kualitas air semakin berat beban masyarakat untuk membayar harga jual air bersih. Dalam penyediaan air bersih yang layak untuk dikonsumsi oleh masyarakat banyak mengutip Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 173/Men.Kes/Per/VII/1977, penyediaan air harus memenuhi kuantitas dan kualitas, yaitu:
a. Aman dan higienis. b. Baik dan layak minum.
c. Tersedia dalam jumlah yang cukup.
d. Harganya relatif murah atau terjangkau oleh sebagian besar masyarakat Adapun Parameter Air Bersih secara Biologi:
Bakteri Binatang
Tumbuh-tumbuhan Protista
Virus
Macam-macam sumber air yang dapat di manfaatkan sebagai sumber air minum sebagai berikut :
Air laut
Air Atmosfer
Untuk menjadikan air hujan sebagai air minum hendaknya pada waktu menampung air hujan mulai turun, karena masih mengandung banyak kotoran. Selain itu air hujan mempunyai sifat agresif terutama terhadap pipa-pipa penyalur maupun bak-bak reservoir, sehingga hal ini akan mempercepat terjadinya korosi atau karatan. Juga air ini mempunyai sifat lunak, sehingga akan boros terhadap pemakaian sabun.
Air Permukaan
Adalah air hujan yang mengalir di permukaan bumi. Pada umumnya air permukaan ini akan mendapat pengotoran selama pengalirannya, misalnya oleh lumpur, batang-batang kayu, daun-daun, kotoran industri dan lainnya. Air permukaan ada dua macam yaitu air sungai dan air rawa. Air sungai digunakan sebagai air minum, seharusnya melalui pengolahan yang sempurna, mengingat bahwa air sungai ini pada umumnya mempunyai derajat pengotoran yang tinggi. Debit yang tersedia untuk memenuhi kebutuhan akan air minum pada umumnya dapat mencukupi. Air rawa kebanyakan berwarna disebabkan oleh adanya zat-zat organik yang telah membusuk, yang menyebabkan warna kuning coklat, sehingga untuk pengambilan air sebaiknya dilakukan pada kedalaman tertentu di tengah-tengah.
Air tanah
Air tanah adalah air yang berada di bawah permukaan tanah didalam zone jenuh dimana tekanan hidrostatiknya sama atau lebih besar dari tekanan atmosfer (Suyono,1993 :1).
Tabel 1.1 KEPUTUSAN MENTERI KESEHATAN RI
Nomor : 907/MENKES/SK/VII/2002
Persyaratan Kualitas air minum secara Bakteriologis
Paramater Satuan Kadar maksimum
Bagi manusia air minum adalah salah satu kebutuhan utama. Mengingat bahwa berbagai penyakit dapat dibawah oleh air kepada manusia memanfaatkannya, maka tujuan utama penyediaan air bersih/air minum bagi masyarakat adalah untuk mencegah penyakit yang dibawah oleh air. Penyediaan air bersih selain kuantitas kualitasnya pun harus memenuhi standar yang berlaku. Air minum yang memenuhi baik kuantitas maupun kualitas sangat membantu menurunkan angka kesakitan penyakit perut terutama penyakit diare. Sehingga pengawasan terhadap kualitas air minum agar tetap memenuhi syarat-syarat kesehatan berdasarkan Kepmenkes RI No 907/Menkes/SK/VII/2002 tentang syarat-syarat dan pengawasan kualitas air minum (Depkes, 2002).
Ditinjau dari jumlah atau kuantitas air yang dibuthkan manusia, kebutuhan dasar air bersih adalah jumlah air bersih minimal yang perlu disediakan agar manusia dapat hidup secara layak yaitu dapat memperoleh air yang diperlukan untuk melakukan aktivitas dasar sehari-hari (Sunjaya dalam Karsidi, 1999 : 18). Ditinjau dari segi kuantitasnya, kebutuhan air rumah tangga menurut Sunjaya adalah:
a. Kebutuhan air untuk minum dan mengolah makanan 5 liter / orang perhari. b. Kebutuhan air untuk higien yaitu untuk mandi dan membersihkan dirinya 25 –
30 liter / orang perhari.
d. Kebutuhan air untuk menunjang pengoperasian dan pemeliharaan fasilitas sanitasi atau pembuangan kotoran 4 – 6 liter / orang perhari, sehingga total pemakaian perorang adalah 60 – 70 liter / hari di kota.
Banyaknya pemakaian air tiap harinya untuk setiap rumah tangga berlainan, selain pemakaian air tiap harinya tidak tetap banyak keperluan air bagi tiap orang atau setiap rumah tangga itu masih tergantung dari beberapa faktor diantaranya adalah pemakaian air di daerah panas akan lebih banyak dari pada di daerah dingin, kebiasaan hidup dalam rumah tangga misalnya ingin rumah dalam keadaan bersih selalu dengan mengepel lantai dan menyiram halaman, keadaan sosial rumah tangga semakin mampu atau semakin tinggi tingkat sosial kehidupannya semakin banyak menggunakan air serta pemakaian air dimusim panas akan lebih banyak dari pada dimusim hujan.
Sumber air merupakan salah satu komponen utama yang ada pada suatu sistem penyediaan air bersih, karena tanpa sumber air maka suatu system penyediaan air bersih tidak akan berfungsi (Sutrisno, 2000 : 13).
atau arus. Sinyal keluaran juga dapat digambarkan sebagai masukan amplitude, frekuensi, fase atau kode digital (Fraden, 2003: 2).
itu sendiri terdiri dari tranduser atau tanpa penguat atau pengolah sinyal yang terbentuk dalam satu indera (Sinclair, 1988: 9).
2.4 Sensor Konduktivitas Listrik
Konduktivitas listrik adalah pengukuran kemampuan suatu larutan untuk membawa arus listrik.Jika suatu beda potensial listrik ditempatkan pada ujung-ujung sebuah konduktor ,muatan-muatan bergeraknya akan berpindah, menghasilkan arus listrik Sedangkan ion adalah suatu atom unsur yang telah memproleh atau kehilangan elektron yang akan membuat keadaan negatif atau positif. Sebagai contoh natrium klorida, terdiri dari ion natrium (Na+) dan ion klorida (Cl-) yang terjadi bersama-sama dalam suatu kristal. Karakteristik sensor kimia ditentukan dari sejauh mana sensor tersebut memiliki kemampuan yang baik dalam mengenali zat yang ingin dideteksinya.
Konduktivitas listrik didefinsikan sebagai ratio dari rapat arus terhadap kuat medan listrik Pada beberapa jenis bahan dimungkinkan terdapat konduktivitas listrik yang anisotropik.Lawan dari konduktivitas listrik adalah resistivitas listrik atau biasa disebut sebagai resistivitas saja
Suatu hambatan dinyatakan dalam ohm (Ω) , ρ adalah tahanan spesifik atau resistivitas dalam ohm cm (satuan SI, ohm m), l adalah panjang dalam cm, dan A luas penampang lintang dalam cm2. Oleh karena itu daya hantar listrik dinyatakan,
K = 1/ρ
Dimana :
K = Kappa /konduktivitas (µS/cm)
ρ = tahanan spesifik atau resistivitas dalam ohm cm (satuan SI, ohm m)
l = panjang dalam cm,
Daya hantar listrik disebut Konduktivitas. Satuannya disingkat Ω-1cm-1.
Konduktivitas digunakan untuk pengukuran larutan / cairan elektrolit. Konsentrasi elektrolit sangat menentukan besarnya konduktivitas.
Kemampuan mendeteksi zat tersebut meliputi: • Sensitivitas
Sensitivitas yaitu ukuran seberapa sensitif sensor mengenali zat yang dideteksinya. Sensor yang baik akan mampu mendeteksi zat meskipun jumlah zat tersebut sangat sedikit dibandingkan gas disekelilingnya.
2.5 Konduktivitas meter digital
Conductivity atau juga sering disebut dengan konduktivitas merupakan
menghantarkan listrik yang tentunya sangat bergantung pada banyaknya ion di dalam larutan tersebut.
Nilai / parameter konduktivitas ini sering dijadikan salah satu parameter dari kualitas air di dalam suatu industri terutama industri farmasi selain nilai pH, TOC dan lain sebagainya.Alat ukur yang biasanya digunakan untuk mengukur nilai conductivity dalam suatu larutan disebut dengan conductivity meter. Saat ini dimana teknologi sudah serba canggih, conductivity meter biasanya sudah build in dengan alat ukur parameter lain seperti pH, TDS, dll.
Pengukuran dari conductivity / konduktivitas sangat dipengaruhi oleh nilai temperatur. Bahkan suatu larutan standar conductivity pun akan memberikan perbedaan yang besar apabila terjadi perbedaan temperatur. Hal ini bisa dibuktikan sendiri dengan cara mengukur nilai standar tersebut pada suhu yang sudah tertera disertifikat standar, kemudian mengukur larutan yang sama pada temperatur yang berbeda.
Ada beberapa brand larutan standar yang memberikan nilai konversi perubahan nilai conductivity nya (sangat disarankan teman teman membeli larutan yang jenis ini untuk kegiatan kalibrasi conductivity) tetapi ada juga yang tidak memberikan nilai konversinya.
Point penting yang juga diperhatikan terhadap alat ukur conductivity meter adalah lakukan verivikasi terhadap instrument dengan menggunakan standar solution paling tidak pada rentang dimana alat ini akan digunakan, karena hampir mirip seperti pH meter dimana komponen pengukurnya adalah probe / elektroda yang mempunyai sifat sangat sensitif. Standar conductivity dapat kita temukan di pasaran mulai dari 1 mikrosiemens sampai dengan 112 milisiemens.
Gambar 1.1 Konduktivitas meter
(specific/electric conductivity) suatu larutan atau cairan. Nilai konduktivitas listrik sebuah zat cair menjadi referensi atas jumlah ion serta konsentrasi padatan (Total Dissolved Solid / TDS) yang terlarut di dalamnya. Pengukuran jumlah ion di dalam suatu cairan menjadi penting untuk beberapa kasus.
Sebuah sistem conductivity meter tersusun atas dua elektrode, yang dirangkaikan dengan sumber tegangan serta sebuah ampere meter. Elektrode-elektrode tersebut diatur sehingga memiliki jarak tertentu antara keduanya (biasanya 1 cm). Pada saat pengukuran, kedua elektrode ini dicelupkan ke dalam sampel larutan dan diberi tegangan dengan besar tertentu. Nilai arus listrik yang dibaca oleh ampere meter, digunakan lebih lanjut untuk menghitung nilai konduktivitas listrik larutan.
2.6.Aplikasi konduktivity
Meskipun kesulitan interpretasi teoritis, pengukuran konduktivitas digunakan secara ekstensif di banyak industri.Sebagai contoh, pengukuran konduktivitas digunakan untuk memantau kualitas dalam persediaan air publik, di rumah sakit, dalam air boiler dan industry yang bergantung pada kualitas air seperti pembuatan bir . Jenis pengukuran tidak ion-spesifik,kadang-kadang dapat digunakan untuk menentukan jumlah total padatan terlarut TDS) jika komposisi dari solusi dan perusahaan perilaku konduktivitas diketahui.
2.6.1 Konduktansi elektrolit lemah dan kuat
Pada penelitian ini pengukuran konduktivitas listrik untuk solusi ion dengan konsentrasi penurunan adalah ekstrapolasi ke nol konsentrasi untuk menentukan konduktivitas membatasi tiap jenis larutan pada konsentrasi nol. Konduktivitas dari tiga elektrolit kuat akan digunakan untuk menentukan konduktivitas membatasi suatu elektrolit lemah, asam asetat. Kemudian rasio dari konduktivitas eksperimental dengan konduktivitas membatasi akan digunakan untuk menentukan konstanta kesetimbangan asam asetat. konduktivitas adalah diukur dengan duacara, probe konduktivitas dan konduktivitas meter.
Jika larutan diencerkan maka untuk elektrolit lemah α-nya semakin besar dan
Dalam penghantar ini disebabkan oleh gerakan dari ion-ion kutub satu ke kutub lainnya. Berbeda dengan penghantar logam, penghantar elektrolit tahanannya berkurang bila temperatur naik.
Pengukuran daya hantar listrik mempunyai arti penting dalam proses-proses kimia. Pada pembuatan aquades, efisiensi dari penghilang zat terlarut yang berupa garam-garam dapat diikuti dengan mudah dengan cara mengukur daya hantar larutan. Derajat ionisasi elektrolit lemah dapat ditentukan dengan pengukuran daya hantarnya. Seperti diketahui, daya hamtar berbanding lurus dengan jumlah ion yang ada dalam larutan.
2.6.2 Kalibrasi konduktivitas
Probe Konduktivitas dapat dengan mudah dikalibrasi pada dua tingkat yang dikenal,menggunakan salah satu program pengumpulan data-Vernier.
• Pilih rentang pengaturan konduktivitas pada kotak probe: rendah = 0 sampai
200 S,menengah = 0 sampai 2000, S, dan tinggi - 0 sampai 20.000,S.
Catatan: jika kita tidak yakin dengan setting yang akan digunakan, kita mungkin ingin memuat Vernier kalibrasi yang disimpan untuk satu atau lebih pengaturan untuk menentukan nilai perkiraan solusi untuk menjadi sampel.
• Zero Kalibrasi Point: Cukup melakukan titik kalibrasi dengan probe dari
• Standar Solusi Kalibrasi Point: Tempatkan Probe Konduktivitas ke dalam
larutan standar (larutan konsentrasi diketahui), seperti standar natrium klorida yang disertakan dengan probe kita. Pastikan seluruh lubang memanjang dengan permukaan elektroda terendam dalam larutan.Tunggu tegangan ditampilkan untuk menstabilkan. Masukkan nilai dari 2768 ohm larutan
• standar -1 cm -1 pada 25°C. Untuk informasi lebih lanjut mengenai
penyusunan dan menafsirkan solusi standar, lihat bagian berikutnya pada kalibrasi.Metode kalibrasi adalah cukup mudah, sehingga disarankan melakukan kalibrasi setiap kali menggunakan probe.Sebagai alternatif, kita dapat menyimpan kalibrasi dilakukan dengan menggunakan pengaturan konduktivitas rentang (kisaran setting atau nilai standar dalam nama kalibrasi), dan kembali itu di kemudian hari.
Nilai konduktivitas merupakan ukuran terhadap konsentrasi total elektrolit di dalam air. Kandungan elektrolit yang pada prinsipnya merupakan garam-garam yang terlarut dalam air, berkaitan dengan kemampuan air di dalam menghantarkan arus listrik. Semakin banyak garam-garam yang terlarut semakin baik daya hantar listrik air tersebut. Air suling yang tidak mengandung garam-garam terlarut dengan demikian bukan merupakan penghantar listrik yang baik. Selain dipengaruhi oleh jumlah garam-garam terlarut konduktivitas juga dipengaruh oleh nilai temperatur.
Konduktivitas dapat merujuk pada:
• Konduktivitas hidrolik , properti kemampuan bahan untuk mengirim air
• Konduktivitas termal, properti intensif bahan yang menandakan
kemampuannya untuk membuat panas
• Konduktivitas Rayleigh,menjelaskan kelakuan apertur mengenai aliran cairan
atau gas
2.7 Mikrokontroler AVR ATMega8535
Mikrokontroler sebagai sebuah “one chip solution” pada dasarnya adalah rangkaian terintregrasi (Integrated Circuit- IC) yang telah mengandung secara lengkap berbagai komponen pembentuk sebuah komputer. Berbeda dengan penggunaan mikroprosesor yang masih memerlukan komponen luar tambahan seperti RAM, ROM, Timer, dan sebagainya untuk sistem mikrokontroler, tambahan komponen diatas secara praktis hampir tidak dibutuhkan lagi. Hal ini disebabkan semua komponen penting tersebut telah ditanam bersama dengan sistem prosesor ke dalam IC tunggal mikrokontroler bersangkutan. Dengan alasan itu sistem mikrokontroler dikenal juga dengan istilah populer the real Computer On a Chip-komputer utuh dalam keping tunggal, sedangkan sistem mikroprosesor dikenal dengan istilah yang lebih terbatas yaitu Computer on a Chip-komputer dalam keping tunggal.
kemudahan untuk memperoleh mikrokontroler tersebut (berikut papan pengembangnya) di pasaran dengan harga yang relatif murah.
Secara histories mikrokontroler seri AVR pertama kali diperkenalkan ke pasaran sekitar tahun 1997 oleh perusahaan Atmel, yaitu sebuah perusahaan yang sangat terkenal dengan produk mikrokontroler seri AT89S51/52-nya yang sampai sekarang masih banyak digunakan di lapangan. Tidak seperti mikrokontroler seri AT89S51/52 yang masih mempertahankan arsitektur dan set instruksi dasar mikrokontroler 8031 dari perusahaan INTEL. Mikrokontroler AVR ini diklaim memiliki arsitektur dan set instruksi yang benar-benar baru dan berbeda dengan arsitektur mikrokontroler sebelumnya yang diproduksi oleh perusahaan tersebut. Tetapi walaupun demikian, bagi para programmer yang sebelumnya telah terbiasa dengan mikrokontroler seri AT89S51/52, dan berencana untuk beralih ke mikrokontroler AVR, maka secara teknis tidak akan banyak kesulitan yang berarti, hal ini dikarenakan selain konsep dan istilah-istilah dasarnya hampir sama, pemrograman level assembler-nya pun relative tidak jauh berbeda.
Dengan instruksi yang sangat variatif (mirip dengan sistem CISC-Complex Instruction Set Computer) serta jumlah register serbaguna (general purpose Register) sebanyak 32 buah yang semuanya terhubung secara langsung ke ALU (Arithmetic Logic Unit), kecepatan operasi mikrokontroler AVR ini dapat mencapai 16 MIPS (enam belas juta instruksi per detik) sebuah kecepatan yang sangat tinggi untuk ukuran mikrokontroler 8 bit yang ada di pasaran sampai saat ini.
Untuk memenuhi kebutuhan dan aplikasi industri yang sangat beragam, mikrokontroler keluarga AVR ini muncul di pasaran dengan tiga seri utama: tinyAVR, ClasicAVR (AVR), megaAVR. Berikut ini beberapa seri yang dapat anda jumpai di pasaran : ATtiny13, AT90S2313, ATmega103, ATtiny22, AT90S2323 ATmega128, ATtiny22L AT90S2333 ATmega16, ATtiny2313 AT90S4414 ATmega162, ATtiny2313V AT90S4433 ATmega168, ATtiny26 AT90S8515 Atmega8535.
Pengisian memory Flash dengan menggunakan saluran SPI ini dapat dilakukan bahkan ketika chip AVR telah terpasang pada sistem akhir (end system), sehingga dengan demikian pemrogramannya sangat fleksibel dan tidak merepotkan pengguna (secara praktis metoda ini dikenal dengan istilah ISP (In System Programming),sedangkan perangkat lunaknya dinamakan (In System Programmer).
Untuk penyimpanan data, mikrokontroler AVR menyediakan dua jenis memori yang berbeda : EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) dan SRAM (Static Random Access memory). EEPROM umumnya digunakan untuk menyimpan data-data program yang bersifat permanen, sedangkan SRAM digunakan untuk menyimpan data variabel yang dimungkinkan berubah setiap saatnya. Kapasitas simpan data kedua memori ini bervariasi tergantung pada jenis AVR-nya. Untuk seri AVR yang tidak memiliki SRAM, penyimpanan data variabel dapat dilakukan pada register serbaguna yang terdapat pada CPU mikrokontroler tersebut.
Selain seri-seri diatas yang sifatnya lebih umum, perusahaan Atmel juga memproduksi beberapa jenis mikrokontroler AVR untuk tujuan yang lebih khusus dan terbatas, seperti seri AT86RF401 yang khusus digunakan untuk aplikasi wireless remote control dengan menggunakan gelombang radio (RF), seri AT90SC yang khusus digunakan untuk peralatan sistem- sistem keamanan kartu SIM GSM,pembayaran via internet, dan lain sebagainya.Pada rangkaian ini menggunakan mikrokontroler AVR ATMega8535,
1. CPU (central processing unit), CPU merupakan pengontrol utama dalam suatu mikrokontroler, CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8bit dan 16bit. CPU akan membaca program yang ada didalam ROM dan melaksanakanya. 2. ROM (read only memory), ROM merupakan suatu memori yang memiliki sifat
yang hanya
dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan program bagi mikrokontroler tersebut, program tersimpan dalam format biner (0 dan 1) susunan bilangan tersebut bila telah dibaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.
3. RAM (random acces memory), RAM adalah jenis memori yang selain dapat dibaca juga dapat ditulisi berulang-kali, RAM hanya memiliki sifat sementara yang tidak dapat dipertahankan isinya bila catu daya listrik kepadanya dihilangkan .
4. I/O (input/output), Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), port tersebut disebut sebagai input/output karena pada umumnya port tersebut dapat dipakai sebagai masukan atau keluaran. Sebagai masukan contohnya adalah pada saat mikrokontroler harus mengawasi sebuah saklar untuk dideteksi apakah saklar tersebut ditekan atau tidak, sebagai keluaran contohnya adalah pada saat mikrokontroler menyalakan sebuah LED.
Arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertama kali dikembangkan pada tahun 1996 oleh dua orang mahasiswa Norwegian Institute of Texhnology yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan.
Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Atmel. Seri pertama AVR yang dikeluarkan adalah mikrokontroler 8 bit AT90S8515, dengan konfigurasi pin yang sama dengan mikrokontroler 8051, termasuk address dan data bus yang termultipleksi.
Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC dimana set instruksinya dikurangi dari segi ukurannya dan kompleksitas mode pengalamatannya. Pada awal era industry komputer, bahasa pemrograman masih menggunakan kode mesin dan bahasa assembly. Untuk mempermudah dalam pemrograman para desainer komputer kemudian mengembangkan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah dipahami manusia. Namun akibatnya, instruksi yang ada semakin kompleks dan membutuhkan lebih banyak memori. Dan tentu saja siklus eksekusi instruksinya menjadi semakin lama. Dalam AVR dengan arsitektur RISC 8 bit, semua instruksi berukuran 16 bit sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock. Berbeda dengan MCS-51 yang instruksinya bervariasi antara 8 bit sampai dengan 32 bit dan dieksekusi selama 1 sampai 4 siklus mesin, dimana 1 siklus mesin membutuhkan 12 periode clock.
ATmega8535 memiliki dua jenis memori yaitu data memory dan program memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM memory untuk penyimpan data.
2.8.1 Program Memory
ATmega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan.
Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat oleh user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word, tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman
2.8.2 .Data Memory
Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal
data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register.
Gambar 1.3 Peta Memori Data
2.8.3. EEPROM Data Memory
Gambar 1.4 EEPROM Data Memory
2.8.4. Status Register (SREG)
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yangdilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPUmikrokontroler.
Gambar 1.5 Status Register ATMega 8535
• Bit 7 – I : Global Interrupt Enable
• Bit 6 – T : Bit Copy Storage
Instruksi bit copy BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalamoperasi bit.
• Bit 5 – H: Half Carry Flag
• Bit 4 – S : Sign Bit
Bit S merupakan hasil exlusive or dari Negative Flag N dan Two’s Complement OverflowFlag V.
• Bit 3 – V : Two’s Complement Overflow Flag
Digunakan dalam operasi aritmatika
• Bit 2 – N : Negative Flag
Jika operasi aritmatika menghasilkan bilangan negatif, maka bit ini akan set.
• Bit 1 – Z : Zero Flag
Jika operasi aritmatika menghaslkan bilangan nol, maka bit ini akan set.
• Bit 0 – C : Carry Flag
A. KONFIGURASI PIN AT MEGA 8535
Gambar 1.6 Deskripsi Pin AT Mega 8535
2.8.5 Deskripsi Mikrokontroller ATmega8535
VCC (power supply)
GND (ground)
Port A (PA7..PA0)
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D Konverter. Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/DKonverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat menyediakanresistor internal pull-up (yang dipilih untuk masing-masing bit).Port A output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetrisdengan keduanya
sink tinggi dan kemampuan sumber. Ketika pinPA0 ke PA7 digunakan sebagai input
resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakalasuatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
Port B (PB7..PB0)
Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffermempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port B yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullupdiaktifkan. Pin Port B adalah tri-stated manakala suatu kondisi
reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port C (PC7..PC0)
Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internalpull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffermempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sinktinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input, pin port C yangsecara eksternal ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pullupdiaktifkan. Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi
reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis. Port D (PD7..PD0)
RESET (Reset input)
XTAL1 (Input Oscillator)
XTAL2 (Output Oscillator) AVCC adalah pin penyedia tegangan untuk port
A dan A/D Konverter
AREF adalah pin referensi analog untuk A/D konverter.
2.9 Codevision AVR
CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR.CodeVisionAVR dapat dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP. Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded.
Untuk keperluan debugging sistem embedded, yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal. Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk:
• Modul LCD alphanumeric • Bus I2C dari Philips
• Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor
• Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor
• Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor
• Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor
• Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor • EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor
• SPI
• Power Management
• Delay
2.10.Definisi Sensor
translator dari nilai non eletrik menjadi nilai elektrik. Elektrik artinya sinyal yang dapat disalurkan, dikuatkan, dan dimodifikasi oleh alat elektronik. Sinyal keluaran sensor dapat berupa tegangan.
2.10.1 Sensor Resistif
Sebuah sensor resistif adalah transduser atau perangkat elektromagnetis yang mengubah mekanis berubah seperti perpindahan menjadi sinyal listrik yang dapat dipantau setelah pengkondisian.Sensor resistif adalah yang paling umum dalam instrumentasi. Yang paling sederhana sensor resistif adalah potensiometer. Sensor resistif lainnya termasuk strain gages dan termistor. resistif sensor sering digabungkan dengan jembatan Wheatstone. Mikrofon karbon yang lebih tua juga resistif sensor. Latar belakang teoritis untuk semua sensor ini adalah teori resistivitas.
2.10.2 Tahanan dan Resistance
Tahanan adalah hambatan listrik diukur untuk bahan memiliki seragam cross sectional daerah dan biasanya dinyatakan dalam hal panjang material dan / atau luas penampang. tahanan adalah resistansi dinyatakan dalam hal panjang dan luas penampang seperti yang ditunjukkan dalam persamaan berikut:
Resistance = (Tahanan X Panjang) / Area
Unit resistivitas adalah ohm-ft atau melingkar mil-ohm-ft. Hambatan dari material tergantung pada empat faktor:
• Komposisi • Panjang
• Cross Sectional Lokasi
A. ARSITEKTUR MIKROKONTROLLER AT MEGA 8535
B. SISTEM MINIMUM AT MEGA 8535
2.11..LCD (Liquid Crystal Display)
Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan
mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilkan suatu nilai hasil sensor, menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi mikrokontroler.
Gambar 1.9 LCD 16 x 2
Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD ini antara lain: 1. Pin 1 dihubungkan ke Ground.
2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc (+5V).
3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tengan potensiometer 10K Ohm sebagai pengatur kontras.
4. Pin 4 untuk Register Selection (RS). Jika diberi nilai logika 1 (High) = display
5.Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk membaca data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V) akan berfungsi untuk menulis data.
6. Pin 6 adalah terminal enable (Enable Signal). Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah saluran dua arah (bi-directional) data 8 bit dan 4 bit bus data (untuk 4 bit pin data yang digunakan Pin 11 – Pin 14).
