TIMBANGAN DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega 8535 TUGAS AKHIR - Timbangan digital berbasis mikrokontroler AVR ATMega 8535 - USD Repository

(1)

i

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

LIBERIUS ARIES FREDDY MANULLANG

NIM : 035114057

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

ii

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

Written by:

LIBERIUS ARIES FREDDY MANULLANG

Student Number : 035114057

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(3)

(4)

(5)

(6)

vi

Motto

Nothing’s is perfected which you have to do , searching and doing

what is the best for you. And be a Fighterman to fight your laziness.

in other that, your not be a captive of your remorse later. And

Remember to entangle God in every decision and your action, trust

Him, that have made available the best place to you.

Persembahan:

Ku persembahkan karya kecilku ini untuk:

Tuhan Yesus Kristus, selamanya aku milik-Nya... dalam kasih-Nya aku

berlindung dan berkarya, Bunda Maria, Santo pelindungku dan Para Orang

Kudus.

Bapak dan Ibu tercinta, H.Manullang dan R.br.Lumban Gaol.

atas cinta dan kasih-sayangnya yang tak berbatas.

Saudara-Saudariku tercinta, T.B.Manullang.S.E beserta keluarga, Jimmy

Ardoni Michael Manullang, Clara Ros Lerpin br.Manullang, Paulus

Iskandar Friady Manullang, dan Florentina Elmida br.Manullang.

Tulangku di Onan Ganjang beserta keluarga,

Magdalena Adiliya Puspita Sari ,

(7)

(8)

viii

untuk mengetahui berat benda, dimana timbangan tesebut telah dilengkapi nilai satuan dari berat benda yang akan diukur. Penelitian ini merancang dan menginplementasikan sebuah Timbangan Portable (Portable weighing / Simple weighing)digital berbasis mikrokontroler ATmega8535 dengan tampilan LCD

Berat benda akan dideteksi menggunakan sensor load cell sebagai sensor berat. Yang mana di dalamnya terdapat sensor strain gauge yang tersusun sedemikian rupa membentuk rangkaian jembatan wheadstone, dengan demikian dapat memungkinkan melakukan pengukuran di sejumlah titik secara bersamaan. Keluaran sensor ini berupa sinyal elektrik, sehinggga memudahkan pengolahan data (data-processing). Data keluaran sensor diolah dengan mengunakan mikrokontroler ATMega 8535 yang telah dimuat program dengan ketentuan perancangan, sehingga data yang diolah dan ditampilkan melalui LCD.

(9)

ix

to weight which have equiped by value set of from object weight to be measured. This research design and implementation a Weighing-Machine of Portable ( Portable Weighing / Simple Weighing) digital base on microcontroller ATMEGA8535 with display of LCD.

The Object weight will be detect the load cell cencor as heavy censor. In the load cell there are straingauge combination form circuit of wheadstone bridge. thereby can enable to measurement in a number of dots concurrently. Output of this censor is electrical sinyal, so it can to facilitate data processing. Output of censor processed with microcontroller ATMega 8535, it has been loaded the program with the design, data will be process and present by LCD.

(10)

x

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Yesus Kristus atas berkat dan kasih-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Timbangan Digital Berbasis Mikrokontroler AVR ATMega 8535”.

Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma sekaligus sebagai upaya untuk memperdalam dan memperkaya wawasan berpikir serta menambah wacana di bidang elektronika khususnya dan sains teknologi pada umumnya.

Pembuatan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Yosef Agung Cahyanta S.T.,M.T . Dekan Fakultas Sains dan Tehnologi yang

telah memberikan saran dalam penyempurnaan penulisan penelitian ini. 2. B. Wuri Harini S.T., M.T Kepala Jurusan Teknik Elektro yang telah

memberikan perhatiannya selama kuliah di Universitas Sanata Dharma. 3. Ir. Theresia Prima Ari Setiyani. M.T selaku dosen pembimbing I yang

telah memberikan bimbingan, masukan, waktu, dan perhatiannya selama penyusunan tugas akhir ini.

4. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma. 5. Aris Sukardjito. S.IP. dan segenap karyawan sekretariat Fakultas Teknik,

yang telah memberikan pelayanan dalam urusan birokrasi selama kuliah. 6. Ayahanda H.Manullang dan Ibunda R. Br. Lumban gaol yang selalu

memberi materi, doa, kasih, dan semangat supaya bisa cepat dalam menyelesaikan pengerjaan tugas akhir ini.

7. Abangku Tomson Manullang S.E dan sekeluarga.

(11)

xi

10. Marselinus Rony TE’03, terimakasih atas ketersediannya memberikan saran dalam penyelesaian penelitiannya, dan juga teman TE lainnya yang tidak dapat sebutkan satu-persatu terimakasih atas dukungan dan kekompakannya.

11. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

Penulis dengan penuh kesadaran memahami dalam pembuatan tugas akhir ni masih banyak terdapat kekurangannya. Oleh karenanya sumbang saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan.Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya dan dunia elektronika umumnya.

Yogyakarta, 28 April 2009. Penulis

(12)

xii

Halaman Judul...i

Halaman Judul Dalam Bahasa Inggris ...ii

Lembar Pengesahan Oleh Pembimbing ...iii

Lembar Pengesahan oleh Penguji ...iv

Lembar Pernyataan Keaslian Karya...v

Halaman Motto Hidup Dan Persembahan ...vi

Lembar Persetujuan Publikasi Karya Ilmiah...vii

Intisari ...viii

Abstract ...ix

Kata Pengantar ...x

Daftar Isi...xii

Daftar Gambar...xv

Daftar Tabel ...xvii

Daftar Lampiran ...xviii

BAB I PENDAHULUAN... 1

1.1 Judul ... 1

1.1 Latar Belakang Masalah... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ...2

1.4 Tujuan Penelitian ... 3

1.5 Metode Penelitian... 3

1.6 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II DASAR TEORI ...6

2.1 SensorLoad Cell...6

(13)

xiii

2.5.1 Konfigurasi PinATMega8535...10

2.5.2 FiturATMega 8535...11

2.5.3 ArsitekturATMega8535...12

2.5.4 Peta MemoriATMega8535....13

2.5.5 Status Register (SREG) ...15

2.6 Port I/O...17

2.. Rangkaian Clock ...17

2.8 Rangkaian Reset ...18

2.9 Analog To Digital Converter (ADC) ...20

2.9.1 Inisialisasi ADC ...20

2.9.2 Pembacaan ADC ...24

2.10 LCD LMB264ABC...25

BAB III PERANCANGAN...28

3.1 Perancangan Perangkat Keras(Hardware)...28

3.1.1 Perancangan Pendeteksi Berat ...29

3.1.2 Perancangan Penguat Menggunakan INA125 ...30

3.1.3 Perancangan Pengkondisi Sinyal Tegangan Referensi ADC...39

3.1.4 Rangkaian Osilator...41

3.1.5 Rangkaian Reset...41

3.1.6 Tampilan LCD dengan MikrokontrolerATMega8535...42

3.1.6.1 Perancangan Tampilan Pencacah Berat Terdeteksi ...43

3.2 Perancangan Perangkat Lunak ...44

3.2.1 Diagram Alir Utama...44

(14)

xiv

4.2.1 Inisialisasi...49

4.2.2 Baca Sensor...50

4.3.3 Program Utama ...52

4.3 Data Hasil Percobaan ...54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...70

5.1 Kesiimpulan ...70

5.2 Saran ...70

(15)

xv

Gambar 2.1 SensorLoad Cell...6

Gambar 2.2 SensorStrain Gauge ...7

Gambar 2.3 Konfigurasi resistansi padaStrain Gauge...7

Gambar 2.4 Konfigurasi sensor ...7

Gambar 2.5 Rangkaian jembatanWheatstone...8

Gambar 2.6 INA 125...9

Gambar 2.7 Rangkaian pembagi tegangan...9

Gambar 2.8 PinATMega8535...11

Gambar 2.9 Diagram blokATMega8535...13

Gambar 2.10 Konfigurasi memori data...14

Gambar 2.11 Pemetaan program memori ...15

Gambar 2.12 Status registerATMega 8535...15

Gambar 2.13 Rangkaian osilator...18

Gambar 2.14 Rangkaian reset ...20

Gambar 2.15 Register ADMUX ...21

Gambar 2.16 Format data ADC dengan ADLAR = 0...21

Gambar 2.17 Format data ADC dengan ADAR = 1 ...22

Gambar 2.18 Register ADCSRA ...22

Gambar 2.19 Register SFIOR ...23

Gambar 2.20 Bentuk layar LCD ...25

Gambar 2.21 Diagram blok LCD ...26

Gambar 3.1 Konstruksi timbangan ...28

Gambar 3.2 Diagram blok perancangan timbangan...29

Gambar 3.3 Bentuk konstruksi sensorload cell...29

Gambar 3.4 Rangkaian INA 125...30

Gambar 3.5 Grafik tegangan keluaran terhadap beban berat ...37

Gambar 3.6 Rangkaian pembagi tegangan dengan dioda zener ...41

(16)

xvi

Gambar 3.11 Rangkaian timbangan digital...44

Gambar 3.12 Diagram alir program utama ...45

Gambar 3.13 Konversi ADC ...47

Gambar 4.1 Model timbangan...48

(17)

xvii

Tabel 2.2 Pemilihan mode tegangan referensi ADC...21

Tabel 2.3 Konfigurasi clock ADC ...23

Tabel 2.4 Pemilihan sumber picu ADC ...24

Tabel 2.5 Konfigurasi pin LCD ...26

Tabel 3.1 Tegangan keluaran rangkaian INA 125 ...31

Tabel 4.1 Data pengamatan1 hasil perancangan ...55

Tabel 4.2 Data pengamatan2 hasil perancangan ...63

(18)

xviii

Lampiran 2 Rangkaian Lengkap Perancangan... L3 Lampiran 3Data Sheet MicrocotrolerATMega8535 ...L4 Lampiran 4Data Sheet Instrumentation Amplifier with Precision Voltage

(19)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Judul

Pada penelitian yang dilakukan ini berjudulTimbangan Digital Berbasis

Mikrokontroler AVR ATMega8535

1.2 Latar Belakang Masalah

Berat merupakan suatu besaran yang menjadi nilai dan kualitas dari suatu

benda, karena itu dibutuhkan suatu alat untuk mengukur berat benda tersebut. Untuk

mengetahui nilai dari berat benda dibuat satuan atau besaran yang menjadi acuan dari

nilai benda tersebut. Sehingga telah dibuat standarisasi satuan internasional untuk

berat benda, misalnya Gram, Kilogram, Ton, dan lain sebagainya.

Timbangan adalah suatu alat untuk mengetahui berat benda yang telah

dilengkapi nilai satuan dari berat benda yang akan diukur. Ini tentunya disesuaikan

dengan benda apa yang akan diukur dan jenis timbangannya. Misalnya: Timbangan

Portable (Portable weiging / Simple weighing), jenis timbangan kecil yang bisa

dibawa kemana–mana. Kapasitas yang disandangnya pun kecil, biasanya dengan

kapasitas 30 kg kebawah. Jembatan Timbang ( Weigh bridge ), Ini jenis timbangan

paling besar. Timbangan ini dipergunakan untuk menimbang kendaraan roda 4 atau

lebih. Kapasitas timbangan ini bisa sampai 100 ton. Timbangan kadar air (Moisture

(20)

balance), digunakan untuk mengetahui seberapa banyak kadar air yang tersembunyi

dalam setiap barang yang ditest

Berdasarkan jenis timbangan ini, penulis mencoba merancang sebuah

Timbangan Portable (Portable weighing / Simple weighing) digital berbasis

mikrokontroler ATmega8535 dengan tampilan LCD dengan berat maksimum 5 Kg.

Alasan pemakaian mikrokontroler agar data yang didapat saat melakukan

penimbangan dapat disimpan dalam sebuah memori sehingga data tersebut suatu saat

dapat ditampilkan kembali melalui media penampil seperti LCD.

1.3 Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian pada latar belakang masalah, maka rumusan masalahnya

adalah bagaimana merancang dan mengimplementasikan sebuah timbangan dengan

menggunakanload cell sensorsebagai sensor berat yang digunakan sebagai masukan

ke mikrokontroler, dan mikrokontroler mengolah data masukan menjadi data digital,

kemudian data ditampilkan melaluiliquid crystal display(LCD).

1.4 Batasan Masalah

Agar permasalahan yang ada tidak berkembang menjadi lebih luas, maka

perlu adanya batasan terhadap permasalahannya. Adapun batasan masalah

(21)

1. Pengkondisian load cell sensor yang terdiri dari susunanstrain gauege

sensorsebagai sensor berat dengan skala perubahan kenaikan sebesar

20 gram.

2. Mikrokontroler yang digunakanATMega8535.

3. Penampil menggunakan LCD.

4. Berat maksimum yang bisa dideteksi sebesar 5 Kg.

1.5 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk merancang dan

mengimplementasikan timbangan digital berbasis mikrokontrolerAVR ATMega8535

dengan ketelitian sampai 20 gram.

1.6 Metode Penelitian

Metode penelitian yang diterapkan untuk tercapainya perancangan ini

adalah:

1. Melakukan studi pustaka, dengan mempelajari referensi-referensi yang

berhubungan dengan mikrokontroler khususnya avr, dan rangkaian

elektronik yang dibutuhkan dalam pembuatan alat. Referensi tersebut dapat

berasal dari internet sertaliteraturemedia cetak.

2. Perancangan alat meliputi perancangan mekanik, elektronik, dan perangkat

lunak.

(22)

4. Pengujian alat dan pengambilan data.

1.7 Sistimatika Penulisan

Penulisan laporan Tugas Akhir ini terdiri dari lima bab yang masing-masing

berisi tentang :

1. Bab I – Pendahuluan

Bab pendahuluan ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah,

batasan masalah, tujuan dan mafaat penelitian, metodologi penelitian, dan

sistematika penulisan.

2. Bab II – Dasar Teori

Bab II berisi dasar teori dari piranti/komponen yang digunakan dalam

perancangan perangkat keras. Dasar teori dari load cell sensor ,rangkaian

penguat teridiri dari IC Amplifier Instrumens INA125P, pengkondisi

tegangan referensi ADC, mikrokontroler, dan LCD terdapat dalam bab ini.

3. Bab III – Perancangan Alat

Isi dari bab III adalah bagaimana merancang perangkat keras timbangan

digital dan juga dipaparkan mengenai perangkat lunak yang digunakan.

Dalam bab ini juga terdapat rancangan perangkat keras secara keseluruhan

(23)

4. Bab IV. Hasil Penelitian Dan Pembahasan

Bab ini berisi tentang pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat

lunak yang telah dibuat.

5. Bab V. Penutup

Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran untuk perbaikan alat dan

(24)

Bab II

DASAR TEORI

Pada bab ini akan dijelaskan mengenai dasar teori yang berhubungan dari

perangkat-perangkat yang mendukung proses perancangan alat. Bagian yang akan

dijelaskan adalah sensor load cell sebagai sensor berat, yang disusun membentuk

konfigurasi jembatanwheatstone, IC INA125P instrumens amplifier sebagai penguat

awal, pengkondisi sinyal, mikrokontroler Atmega8535, dan penampil LCD (liquid

cristal display).

2.1 Sensorload cell

Gambar 2.1 Sensorload cell

Sensor load cell gambar 2.1 merupakan sesor tekanan yang terdiri dari

bahan silikon yang elastis yang terdiri dari beberapa strain gauge sensor yang

disusun sedemikian rupa, dan membentuk konfigurasi jembatan wheatstone. Strain

Gauge sensor atau sensor regangan adalah sensor yang menggunakan kawat

penghantar dimana resistansinya dapat berubah bila dipanjangkan atau dipendekkan

seperti gambar 2.2.

(25)

Gambar 2.2Strain Gauge sensor

Perubahan panjang strain gauge sensor sangat kecil hingga mencapai

persejuta dari satu sentimeter. Pengukur regangan ditempatkan ke suatu stuktur yang

sedemikian rupa agar persen perubahan panjang dari pengukur regangan dan struktur

itu sama. Panjang aktif dari strain gauge dipasang pada sumbu membujurnya yang

terletak dalam arah yang sama dengan gerakan yang akan diukur. Konfigurasi

resistansi padastrain gaugeseperti gambar 2.3.

Gambar 2.3 Konfigurasi resistansi padaStrain Gauge

2.2 JembatanWheatstone

Jembatan Wheatstone digunakan pada instrument yang mempunyai

perubahan resistansi kecil. Prinsip kerjanya adalah membandingkan perubahan

tegangan pada kedua output dari jembatan. Sensor dipasang seperti gambar 2.4.

(26)

Jadi jika disederhanakan rangkaiannya menjadi seperti gambar 2.5.

Gambar 2.5 Rangkaian jembatanwheatstone

E

2.3 Penguat instrumen INA 125

Penguat instrumen INA 125 merupakan sebuah IC yang dibuat khusus

untuk menguatkan sinyal keluaran dari sebuah sensor strain gauge. Penguatan itu

dapat dirumuskan seperti pada rumus 2.3 berikut:

G R

K

Gain460  ...(2.3)

(27)

Gambar 2.6. INA 125

2.4 Pengkondisi Sinyal Tegangan Referensi ADC

Tegangan referensi ADC menggunakan rangkaian pembagi tegangan, dapat

yang menggunakan dioda zener sebelum rangkaian pembagi tegangan pada gambar

2.7

+5V

Rs

R2

R1

1 3

2

D1 DIODE ZENER1

1

2

GND Vin

VDZ

Vout +

-IRs

Iz

Irt

(28)

Dari Gambar 2.7 dengan persamaan hukum khirchoft dapat diketahui persamaan

2.5 Mikrokontroler Atmega8535

Mikrokontroler ATMega8535 adalah mikroelekronika produk Atmel

keluarga ATMega dari mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor).

Mikrokontroler AVR bertekhnologi RISC (Reduced Instruction Set Computing)

memiliki arsitektur RISC 8 bit. Semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits

word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. Fasilitas

dari mikrokotroler ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut:

2.5.1 Konfigurasi Pin ATMega8535

Konfigurasi pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 2.8. Dari gambar

tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai

berikut:

1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2. GND merupakan pin ground.

(29)

4. Poer B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu

Timer/Counter, komparator analog, dan SPI.

5. Port C (PC0..PC7) merupakan pin pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu TWI, 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 digunkan untuk mereset mikrokontroler.

8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

Gambar 2.8 Pin ATMega8535

2.5.2 Fitur ATMega8535

Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :

1. Sistem mikroprosessor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16

(30)

2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM

(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512

byte.

3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

4. Portal komunikasi serial(USART)dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

5. Enam pilihanmode sleepmenghemat penggunaan daya listrik.

2.5.3 Arsitektur ATMega8535

Pada gambar 2.9 dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian sebagai

berikut :

1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, Port B, Port C, dan Port D.

2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buahtimer/counterdengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. Watchdog Timerdengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 512 byte.

7. Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuanRead While Write.

8. Unit interupsi internal dan eksternal.

9. Port antarmuka SPI.

10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat opeasi.

11. Antarmuka koparator analog.

(31)

Gambar 2.9 Diagram blok ATMega8535

2.5.4 Peta Memori

ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori

program yang terpisah hal ini dibuat untuk keamanan perangkat lunak.

Memori data dibagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64

buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal.

Register keperluan umum menempati space data pada alamat $00 sampai

$1F. Untuk register khusus menangani I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai

(32)

untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol

register,timer/counter, fungsi- fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya

digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.

Konfigurasi memori data dapat dilihat pada gambar 2.10 berikut ini.

Gambar 2.10 Konfigurasi Memori Data

Memori program yang terletak dalam flash PEROM tersusun dalam word

atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR

ATMega8535 4KbyteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai

$FFF. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10,000 write/erase

cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bit, lebar alamat ini 4KByte

lokasi program memori. Untuk keamanan perangkat lunak, flash ruang program

(33)

dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian boot program dan bagian aplikasi program

yang dapat dilihat pada gambar 2.11

Gambar 2.11 Pemetaan Program Memori

2.5.5 Status Register (SREG)

Status register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang

dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti

CPU mikrokontroler yang dapat dilihat pada gambar 2.12.

Gambar 2.12 Status Register ATMega8535

a. Bit 7-I:Global Interupt Enable

Bit harus diset untuk meng-enable interupsi, setelah itu dapat mengaktifkan

interupsi mana yang akan digunakan dengan cara meng-enable bit kontrol

register yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear pabila terjadi

I T H S V N Z C

7 6 5 4 3 2 1 0

(34)

suatu interupsi yang dipicu hardware, dan bit akan mengizinkan terjadinya

intrupsi, serta akan diset kembali oleh interuksi RETI.

b. Bit 6-T:Bit Copy Storage

Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam

operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T

menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke

suatu bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD.

c. Bit 5-H: Half Carry Flag

d. Bit 4-S:Sign Bit

Bit-S merupkan hasil operasi EOR antara flag-N (negative) dan flag V

(komplemen duaoverflow).

e. Bit 3-V:Two’s Complement Overflow Flag

Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.

f. Bit 2-N:Negatif Flag

Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, makaflag-Nakan diset.

g. Bit 1-Z:Zero Flag

Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.

h. Bit 0-C:Carry Flag

(35)

2.6 Port I/O

Port I/O pada mikrokontroler ATMega8535 dapat difungsikan sebagai input

ataupun output dengan keluaran high atau low. Untuk mengatur fungsi port I/O

sebagai input ataupun output , perlu dilakukan setting pada DDR atau Port. Berikut

tabel 2.1 pengaturan port I/O:

Tabel 2.1Konfigurasi Setting untuk Port I/O

DDR bit = 1 DDR bit = 0

Port bit = 1 Output High Input pull-up

Port bit = 0 Output Low Input Floating

Dari tabel 2.1, menyeting input/output adalah:

a. Input; DDR bit 0 dan Port bit 1

b. Output High; DDR bit 1 dan Port bit 1

c. Output Low; DDR bit 1 dan Port bit 0

Logika port I/O diubah-ubah dalam program secara byte atau hanya bit

tertentu. Mengubah sebuah keluaran bit I/O dapat dilakukan dengan perintah .cbi

(clear bit I/O) untuk menghasilkan output low atau perintah .sbi(set bit I/O)

untuk menghasilkan output high. Pengubahan secara byte dilakukan dengan

perintahinatauoutyang menggunakan register bantu.

2.7 Rangkaian Clock

Frekuensi kerja dari mikrokontroler ATMega8535 tergantung dari besarnya

(36)

Rangkaian osilator dengan kristal dan dari clock luar dapat dilihat pada gambar 2.13

berikut;

Gambar 2.13 Rangkaian osilator

2.8 Rangkaian Reset

Reset digunakan untuk mengembalikan mikrokontroler pada kondisi awal.

Pada keadaan tertentu, mikrokontroler dapat mengalami kondisi tak tertentu akibat

terjebak dalam suatu loop atau sebab lain. Hal ini semacam ”hang-up” pada

komputer.

Pada saat mikroprosessor mendapat reset, alamat dari program counter (PC)

akan otomatis bernilai paling kecil ataupun paling besar (tergantung arsitektur dari

prosessor) dimana nilai pada program counter tersebut menunjuk pada alamat

program yang paling awal yang terdapat didalam ROM. Rangkaian reset harus bisa

menjamin bahwa ketika sistem mendapat daya, reset harus otomatis terjadi atau

yang lebih dikenal dengan power on reset. Hal ini fungsinya untuk menjamin

bahwa mikroprosessor mengambil instruksi dari keadaan awal. Secara umum

(37)

1. Reset active high : reset akan terjadi bila pin reset mendapat logika 1 selama

beberapa saat.

2. Reset active low : reset akan aktif jika mendapat logika 0 selama beberapa

saat.

Pada kebanyakan mikroprosessor dibutuhkan waktu beberapa saat pin reset

mendapat logika 1 supaya terjadi reset, sehingga yang digunakan dalam perancangan

ini adalah rangkaian reset aktif high.

Pada saat pertama rangkaian pada gambar 2.14 mendapat power, tegangan

pada titik x (tegangan kapasitor) akan sama dengan 0, sehingga terjadi reset. Pada

saat muatan di kapasitor muatan dikapasitor terisi dan mendekati penuh, maka pada

titik x akan mulai muncul tegangan yang mengalir pada R akan dialirkan semua pada

ground (titik yang rendah), sehingga titik x akan berlogika 0 dan terjadilah reset.

Waktu reset tersebut dapat dihitung dengan rumus T=RC. Untuk mencegahbouncing

dari tombol reset yang dapat menyebabkan reset terjadi beberapa kali meskipun

tombol cuma sekali ditekan, maka sebaiknya pin reset diberi logika 0 ..

Cara mengulanginya adalah dengan mengatur nilai pada resistor dan kapasitor

yang mempengaruhi lama pengisian dan pembuangan muatan dari kapasitor. Cara

untuk menentukan nilai ialah dengan mencari konstanta waktu (  ), dengan =R.C.

Nilai  menunjukkan waktu yang dibutuhkan untuk melakukan charging /

(38)

charging / discharging penuh ialah 5 kali konstanta waktu 5 . Umumnya nilai R

untuk rangkaian reset berkisar antara 1-10k dan C berkisar antara 0,1-10nF.

Gambar 2.14 Rangkaian Reset

2.9 Analog To Digital Converter (ADC)

ATMega8535 telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan

fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATMega8535 dapat dikonfigurasi,

baik sebagaisingle ended inputmaupun differential input. Selain itu, ADC ATMega

8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan

kemampuan filter derau yang amat fleksibel sehingga dapat dengan disesuaikan

dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri.

2.9.1 Inisialisasi ADC

Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi,

format output data, dan mode pembacaan. Register yang perlu diset nilainya adalah

ADMUX (ADC Multiplexer Selection Register), ADCSRA (ADC Control and Status

X

VCC

Port 9

R1

(39)

register A), dan SFIOR (Special Function IO Register). ADMUX merupakan register

8 bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan

saluran ADC yang digunakan. Konfigurasinya seperti gambar 2.15 dibawah ini.

REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0

Gambar 2.15 Register ADMUX

Bit penyusunya dapat dijelaskan sebagai berikut;

a. REFS[1..0] merupakan bit pengatur tegangan referensi ADC ATMega8535.

memiliki nilai awal 00 sehingga referensi tegangan berasal dari pin AREF.

Detail nilai yang lain dapat dilihat dari tabel 2.2 dibawah ini;

Tabel 2.2. Pemilihan Mode Tegangan ReferensiADC

REFS [1..0] Mode tegangan referensi

00 Berasal daripin AREF 01 Berasal dari pinAVCC 10 Tidak dipergunakan

11 Berasal dari tegangan referensi internal sebesar 2.56V

b. ADLAR merupakan bit pemilih mode data keluaran ADC. Bernilai awal 0

sehingga 2 bit tertinggi data hasil konfigurasinya berada di register ADCH

dan 8 bit sisanya berada diregister ADCL yang ditunjukkan pada gambar

2.16, jika bernilai 1 dapat dilihat pada gambar 2.17.

- - - ADC9 ADC8

ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2 ADC1 ADC0

(40)

ADC9 ADC8 ADC7 ADC6 ADC5 ADC4 ADC3 ADC2

ADC1 ADC0 - - -

-Gambar 2.17. Format Data ADC dengan ADLAR=1

c. MUX [4..0] merupakan bit pemilih saluran pembacaan ADC. Nilai awalnya

adalah 00000. Untuk mode single ended input, MUX[4..0] bernilai dari

00000-00111.

ADCSRA merupakan register 8 bit yang berfungsi melakukan manajemen

sinyal control dan status dari ADCSRA memiliki susunan seperti gambar 2.18

dibawah ini.

ADEN ADCS ADATE ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0

Gambar 2.18 Register ADCSRA Bit penyusunya dapat dijelaskan sebagai berikut;

a. ADEN merupakan bit pengatur aktivasi ADC. Nilai awalnya adalah 0. jika

bernilai 1, maka ADC aktif.

b. ADCS merupakan bit penanda mulaianya konversi ADC. Nilai awalnya

adalah 0. selama konversi ADC akan bernilai 1, sedangkan jika konversi telah

selesai, akan bernilai 0.

c. ADATE merupkan bit pengatur aktivasi picu otomatisoperasi ADC. Nilai

awalnya adalah 0. Jika bernilai 1, operasi konversi ADC akan dimulai saat

transisi positif dari sinyal picu yang dipilih. Pemilihan sinyal picu

(41)

d. ADIF merupakan bit penanda akhir konversi ADC. Bernilai awal 0. jika

bernilai 1, maka konversi ADC pada suatu saluran telah selesai dan data siap

diakses.

e. ADIE merupakan bit pengatur aktivasi interupsi yang berhubungan dengan

akhir konversi. Bernilai awal 0, jika bernilai 1 dan jika sebuah konversi ADC

telah selesai, sebuah interupsi akan dieksekusi.

f. ADPS[2..0] merupakan bity pengatur clock ADC. Bernilai awal 000. detail

bit Konfigurasi clock ADC dapat dilihat pada tabel 2.3 dibawah ini.

Tabel 2.3.Konfigurasi clock ADC

ADPS[2..0] Besarclock ADC

000 – 001

SFIOR merupakan register 8 bit pengatur sumber picu konversi ADC, apakah

dari picu internal atau picu eksternal. Susunannya pada gambar 2.19. berikut:

ADTS2 ADTS1 ADTS0 ACME PUD PSR2 PSR10

(42)

ADTS[2..0] merupakan bit pengatur picu eksternal operasi ADC. Hanya

berfungsi jika bit ADATE pada register ADCSRA bernilai 1. Nilai awalnya adalah

000. Sehingga ADC bekerja padamode free runnigdan tidak ada interupsi yang akan

dihasilkan. Detail ini nilai ADTS [2..0]. Pemilihan Sumber Picu ADC dapat dilihat

pada tabel 2.4 berikut:

Tabel 2.4.Pemilihan Sumber Picu ADC

ADTS[2..0] Sumber picu

000 Modefree running

001 Kompaarator analog 010 Interupsi eksternal

011 Timer Counter0 Compare Match

100 Timer Counter0 Overflow

101 Timer Counter1 Compare Match B

110 Timer Counter1 Overflow

111 Timer Counter1 Capture Event

011 Timer Counter0 Compare Match

Untuk operasi ADC, bit ACME, PUD, PSR2, dan PSR10 tidak diaktifkan.

2.9.2 Pembacaan ADC

Dalam proses pembacaan hasil konversi ADC, dilakukan pengecekan

terhadap bit ADIF(ADC interrupt flag) pada register ADCSRA. ADIF akan bernilai

satu jika konversi sebuah saluran ADC telah selesai dilakukan dan data hasil konversi

siap untuk diambil , dan demikian sebaliknya. Data disimpan dalam dua register

ADCH dan ADCL. Untuk hasil kalkulasi , Dalam penelitian ini konversi ADC

dipakai 8 bit, maka rentang keluaran ADC yang dihasilkan adalah dari 0 sampai 255

(43)

255 ref V ADC konversi

hasil  ...(2.7)

2.10 LCD LMB264ABC

LCD (Liquid Crystal Display ) adalah suatu tampilan display dari bahan

cairan kristal yang dioperasikan dengan menggunakan sistem dot matriks. Pada

perancangan alat ini digunakan display LCD 2 X 16, karakter yang artinya LCD

memiliki 2 baris dan 16 kolom karakter, sehingga jumlah total karakter yang dapat

ditampilkan sekaligus adalah sebanyak 32 karakter. Masing – masing karakter

tersebut terbentuk dari susunan dot yang berukuran 8 baris dan 5 kolom dot, seperti

yang terlihat pada gambar 2.20. Jenis LCD yang digunakan dalam perancangan ini

adalah LCD LMB264ABC, dimana interface LCD dengan mikrokontroler dapat

dilakukan dengan sistem 4-bit ataupun 8-bit.

Gambar 2.20. Bentuk layar LCD

Diagaram blok dari LCD LMB 164ABC dapat dilihat pada gambar 2.21

berikut ini:

Layar LCD Tiap Segment terdiri dari

(44)

Gambar 2.21 Diagram blok LCD

Konfigurasi dari pin LCD dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut ini:

Tabel 2.5.Konfigurasi pin LCD

Nomor Pin Simbol

1 GSS (0V)

2 VDD (5V)

3 V0 (0V)

4 RS

5 R/W

6 E

7 DB0

: :

14 DB7

15 BLA

16 BLK

1. RS (Register Select), merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data

yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ’0’ maka data yang dikirim adalah

perintah untuk mengatur kerja LCD tersebut, jika RS ’1’ maka data yang

ditampilkan adalah kode ASCII yang ditampilkan.

2. R/W (Read/Write), merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan

(45)

pengiriman data ke LCD, jika R/W berlogika ’1’ maka akan diadakan

pengambilan data dari LCD.

3. E (Enable), merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ’1’ ke

’0’, maka data di DB0 s.d DB7 akan diterima atau akan diambil dari port

mikrokontroler.

4. DB0 s/d DB7, merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode

ASCII maupun perintah pengatur kerja LCD tersebut.

5. BLA (Backlight Anoda) dan BLK (Backlight Katoda), merupakan pin untuk

(46)

BAB III

PERANCANGAN

Pada bab ini penulis menjelaskan tentang proses-proses perancangan alat dan

bagian-bagian yang mendukung terbentuknya timbangan digital berbasis

mikrokontroler ATMega8535. Pada perancangan ini, penulis menggunakan sensor

load cell sebagai sensor berat, melakukan perancangan penguat sinyal keluaran

sensor, melakukan pengukuran tegangan keluaran sinyal sensor untuk mengetahui

perubahan tegangan dalam setiap 20 gram sesuai perancangan, pengkodisian sinyal

tegangan referensi ADC (Analog To Digital Converter), dan unit penampil yang

menggunakan LCD. Pada perancangan ini penulis menggunakan bentuk konstruksi

timbangan yang sudah jadi seperti pada gambar 3.1.

Gambar 3.1.Konstruksi timbangan

3.1 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)

Dalam perancangan alat timbangan ini digunakan load cell sensor sebagai

sensor berat, karena output tegangan keluaran sensor sangat kecil (< mV) maka agar

(47)

sesuai dengan rentang tegangan masukan dibutuhkan penguat sinyal keluaran sensor

load cell, dan pengkondisi sinyal tegangan referensi ADC, mikrokontroler

ATMega8535 akan mengolah data masukan dan hasilnya akan ditampilkan ke unit

penampil LCD (Liquid Crystal Display). Secara keseluruhan perancangan dapat

dilihat pada gambar 3.2 diagram blok berikut ini.

Gambar 3.2 Diagram blok perancangan timbangan

3.1.1 Perancangan Pendeteksi Berat

Sensor load cell dalam mendeteksi berat menggunakan strain gauge sensor

yang dipasang dengan menggunakan konfigurasi jembatanwheatstonedengan bentuk

konstruksi sensor seperti gambar 3.3.

Gambar 3.3 Bentuk konstruksi sensorload cell

Pendeteksi Berat (load cell)

Unit penampil LCD

Tombol reset

Penguat

INA125 AT8535MC

(48)

3.1.2 Perancangan Penguat Menggunakan INA 125

Tegangan keluaran dari sensor load cell strain gauge sangat kecil sehingga

untuk mengetahui perubahan tegangan keluaran secara linear dibutuhkan rangkaian

penguat instrumen. Pada perancangan penulis menggunakan IC amplifier instrumen

INA 125 yang memang dibuat khusus untuk menguatkan tegangan keluaran yang

sangat kecil hingga kurang dari satuan milivolt salah satunya sensorload cell strain

gauge, hingga ukuran tegangan dalam satuan milivolt.

Gambar rangkaian dapat dilihat pada gambar 3.4. Agar tegangan dapat terukur

secara linear, penulis menggunakan penguat sebesar 1000 kali. Karena rentang setiap

perubahan tegangan sangat kecil maka untuk memperoleh penguat sebesar yang

diinginkan, dengan mengacu pada persamaan 2.3, dapat dicari RG yaitu:

G

(49)

Dari perancangan ini diperoleh hasil pengukuran seperti pada tabel 3.1

Tabel 3.1.Tegangan keluaran rangkaian INA 125

Tegangan No Berat (Gram) Keluaran (mV)

(50)

(lanjutan)Tabel 3.1Tegangan keluaran rangkaian INA 125

39 760 403

51 1000 487

52 1020 494

53 1040 501

54 1060 508

55 1080 515

56 1100 522

57 1120 529

58 1140 536

59 1160 543

60 1180 550

61 1200 557

62 1220 564

63 1240 571

64 1260 578

65 1280 585

66 1300 592

67 1320 599

68 1340 606

69 1360 613

70 1380 620

71 1400 627

72 1420 634

73 1440 641

74 1460 648

75 1480 655

76 1500 662

77 1520 669

(51)

79 1560 443

80 1580 452

81 1600 460

82 1620 468

83 1640 475

84 1660 482

85 1680 490

86 1700 499

87 1720 508

88 1740 519

89 1760 527

90 1780 535

91 1800 540

92 1820 546

93 1840 554

94 1860 564

95 1880 571

96 1900 579

97 1920 586

98 1940 594

99 1960 602

100 1980 610

101 2000 617

102 2020 625

103 2040 635

104 2060 643

105 2080 649

106 2100 657

107 2120 660

108 2140 668

109 2160 676

110 2180 685

111 2200 693

112 2220 703

113 2240 710

114 2260 718

115 2280 728

116 2300 734

117 2320 741

(52)

119 2360 1063

120 2380 1069

121 2400 1078

122 2420 1082

123 2440 1086

124 2460 1091

125 2480 1096

126 2500 1101

127 2520 1107

128 2540 1112

129 2560 1118

130 2580 1124

131 2600 1133

132 2620 1139

133 2640 1145

134 2660 1152

135 2680 1158

136 2700 1163

137 2720 1168

138 2740 1172

139 2760 1178

140 2780 1183

141 2800 1189

142 2820 1195

143 2840 1203

144 2860 1209

145 2880 1214

146 2900 1220

147 2920 1227

148 2940 1233

149 2960 1240

150 2980 1245

151 3000 1250

152 3020 1256

153 3040 1262

154 3060 1268

155 3080 1274

156 3100 1282

157 3120 1289

(53)

159 3160 1301

160 3180 1307

161 3200 1313

162 3220 1319

163 3240 1324

164 3260 1330

165 3280 1338

166 3300 1344

167 3320 1351

168 3340 1356

169 3360 1363

170 3380 1369

171 3400 1375

172 3420 1381

173 3440 1386

174 3460 1392

175 3480 1397

176 3500 1402

177 3520 1408

178 3540 1413

179 3560 1419

180 3580 1426

181 3600 1433

182 3620 1439

183 3640 1443

184 3660 1450

185 3680 1456

186 3700 1462

187 3720 1468

188 3740 1474

189 3760 1480

190 3780 1485

191 3800 1496

192 3820 1502

193 3840 1508

194 3860 1513

195 3880 1519

196 3900 1526

197 3920 1532

(54)

199 3960 1545

200 3980 1553

201 4000 1558

202 4020 1564

203 4040 1571

204 4060 1577

205 4080 1583

206 4100 1588

207 4120 1594

208 4140 1601

209 4160 1609

210 4180 1617

211 4200 1623

212 4220 1630

213 4240 1637

214 4260 1644

215 4280 1651

216 4300 1657

217 4320 1662

218 4340 1669

219 4360 1675

220 4380 1685

221 4400 1690

222 4420 1697

223 4440 1705

224 4460 1712

225 4480 1719

226 4500 1720

227 4520 1727

228 4540 1734

229 4560 1740

230 4580 1747

231 4600 1752

232 4620 1759

233 4640 1767

234 4660 1774

235 4680 1780

236 4700 1786

237 4720 1793

(55)

(lanjutan)Tabel 3.1Tegangan Keluaran Rangkaian INA 125

239 4760 1806

240 4780 1813

241 4800 1819

242 4820 1826

243 4840 1832

244 4860 1840

245 4880 1847

246 4900 1854

247 4920 1861

248 4940 1868

249 4960 1873

250 4980 1881

251 5000 1887

Dari data pengamatan dapat gambar 3.5 diketahui bahwa perubahan keluaran

tegangan adalah linear dan dapat ditunjukkan pada grafik.

(56)

Pada data pengamatan dapat diketahui bahwa rentang tegangan dari 0 gram

hingga 5 Kilogram adalah 137mV-1887mV karena bit adc yang digunakan adalah 8

bit maka rentang keluaran ADC adalah dari 0 hingga 256 (28 256). Sehingga dengan berdasarkan rumus 2.7 resolusi kenaikan konversi ADC menjadi :

Konversi ADC = Vref mV 7,37mV

255 1887

255  

Pembacaan ADC pada kondisi 0 gram dapat dicari dengan melakukan

persamaan matematis yaitu:

b

V0 = Tegangan awal keluaran sensor.

V1 = Tegangan Maksimum keluaran sensor.

a = Kondisi awal pembacaan ADC.

b = Kondisi maksimum pembacaan ADC

Dari persamaan matematis 3.1 dapat dicari kondisi awal pembacaan ADC sebagai

berikut;

(57)

Karena berat maksimum adalah 5000 Gram maka kenaikan bit adalah

, berdasarkan tujuan penelitian kenaikan interval sebesar 20

Gram, sehingga pembacaan ADC memiliki rentang 0 - 5100. Saat pada kondisi 0

gram, pembacaan ADC menjadi 1820360. Maka pada perancangan ADC untuk

setiap kenaikan bit dikurangi dengan 360. Sehingga Pembacaan ADC maksimum

menjadi 5100 -360 = 4740.

3.1.3 Perancangan pengkondisi sinyal tegangan referensi pada ADC

Untuk memperoleh tegangan yang tetap dapat menggunakan dioda zener

sebelum rangkaian pembagi tegangan. Hal ini juga untuk menjaga keamanan pada

mikrokontroler dari lonjakan yang dapat melebihi tegangan toleransi maksimum pada

mikrokontroler.

Perhitungan nilai resistor yang digunakan dihitung berdasarkan gambar 2.7 dan

persamaan 2.4, 2.5 dan 2.6.

Diketahui Vin = 5V ; Vout = 1.887V

Iz = 5mA ( dari data sheet )

Vdz = 4.3V

Menghitung nilai Vrs :

(58)

Menghitung nilai Irs :

Irt Iz Irs 

Tegangan referensi ADC bersifat tegangan murni (tidak terpengaruh dengan arus

yang mengalir) maka ditentukan Irt yang kecil, yaitu 1mA.

mA

sehingga nilai dari Rs dapat di hitung dengan :



Nilai resistor yang ada dipasaran, di pilih Rs = 120Ω

mA

Menghitung nilai R1 : Nilai R2 ditentukan sebesar 200Ω

(59)

5V

Gambar 3.6. Rangkaian pembagi tegangan dengan dioda zener

3.1.4 Rangkaian Osilator

Pada rangkaian ini menggunakancrystalsebagai pembangkit pulsa sebesar

11,0592 MHz dengan menggunakan dua buah kapasitor 22pF. Seperti pada gambar

3.6 di bawah ini.

C3

Gambar 3.7 Rangkaian osilator

3.1.5 Rangkain Reset

Pada perancangan ini waktu reset 4.7 us dengan menggunakan nilai kapasitor

nF

(60)



Sehingga rangkaianya seperti gambar 3.8 :

5V

Gambar 387 Rangkaian reset

3.1.6 Tampilan LCD dengan Mikrokontroler ATMega8535

LCD yang dipakai pada alat timbangan barang ini menggunakan sistem

pengiriman data 4-bit dan diperlukan 7 jalur data untuk berhubungan dengan sistem

mikrokontroler ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 3.9. ketujuh jalur data

tersebut adalah:

1. Empat jalur data untuk mengirimkan data instruksi dan data karakter yang

akan ditampilkan, keempat jalur tersebut secara berurutan yaitu; Pin 11

(DB4), Pin 12 (DB5), Pin 13 (DB6), dan Pin 14 (DB7).

2. Tiga jalur lainnya adalah pin 4 (RS/Register Select), pin 5

(61)

Gambar 3.8. LCD Dengan pengiriman data 8-bit

3.1.6.1 PerancanganTampilan Pencacah Berat Terdeteksi

Bentuk tampilan pencacah berat benda yang terdeteksi dapat dilihat pada

gambar 3.10 berikut ini.

Gambar 3.10. Tampilan pencacah berat benda LCD

Gambar rangkaian lengkap perancangan dapat dilihat pada gambar 3.11.

5V

DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7

Vcc Vee GND Rs R/W E A K

GND O

Pin 11 Pin 12 Pin 13 Pin 14 X X

X X

Pin 4 Pin 5

Pin 6

T I M B A N G A N

(62)

5V

Gambar 3.11. Rangakaian timbangan digital

3.2 Perancangan Perangkat Lunak (Soft ware)

Perancangan perangkat lunak meliputi program utama dan routine

penanganan interupsi (handler interupsi).

3.2.1 Diagram Alir Program Utama

Diagram alir program utama dapat dilihat pada gambar 3.12. Sinyal masukan

tegangan analog yang diperoleh dari keluaran sensor load cell strain gauge yang

terhubung ke pin ADC0 dan akan dikonversi menjadi data digital 8-bit dan kemudian

(63)

Gambar 3.12 Diagram alir program utama

3.2.2 Diagram Konversi

Pada gambar 3.13 adalah cara konversi ADC. Semula mode kerja ADC

diberi inisial ADC_Vref dan diberi nilai 0x20 dan nantinya akan digunakan untuk

mengatur mode ADC. Nilai 0x20 berarti;

1. Bit REFS : bernilai ’00’ sehingga tegangan referensi yang digunakan adalah

yang terhubung terhadap pin AREF.

mulai

Inisialisasi LCD Inisialisasi ADC

Tulis”TIMBANGAN”pada baris 0 LCD

Delay_ms(1000) Read_adc (0)

Konversi ADC

(64)

2. Bit ADLAR diset ’1’ berarti hasil konversi akan memiliki format 8-bit MSB

disimpan di register ADCH dan 2-bit sisanya di register ADCL.

Register ADCSRA di-OR-kan dengan data 0x40 yang berarti ADCSRA diset ’1’

yang digunakan untuk memulai konversi ADC, setelah itu ditandai dengan bit ADIF

pada register ADCSRA bernilai ’1’yang berfungsi untuk menunggu proses ADC,

kemudian ADCSRA di OR-kan dengan nilai 0x10 yang berarti mengembalikan nilai

balik fungsi ADC_VREF dengan data register ADCW. Atau dengan kata lain data

register ADCW inilah data digital 8-bit.

Inisialisasi mode keja ADC yaitu dengan mengatur inisial mode kerja

ADCSRA dengan mengisi register ADCSRA dengan nilai 0x87 yang berarti:

1. ADEN diset ’1’ sehingga fasilitas ADC aktif.

2. Bit ADPS2:0 bernilai ’111’ berarti skala pembagi yang digunakan adalah 128.

Jadi frekuensi clock ADC sama dengan 1/128 frekuensi oscilatorkristal yang

(65)

Gambar 3.13. Diagram Konversi ADC

ADC_VREF = 0x20

ADMUX=adc_input | ADC_VREF = 0x20

ADCSRA | =0x40

ADCSRA | = 0x10

(66)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Model Timbangan

Model timbangan terdiri atas dua bagian. Bagian pertama adalah bagian yang

berisi sistem elektronis dan juga berfungsi sebagai dudukan beban, dan bagian kedua

adalah bagian wadah beban. Dan disusun seperti gambar 4.1.

Gambar 4.1 Model timbangan

Hasil implementasi sistem elektronis timbangan dapat dilihat pada gambar

gambar 4.2 yang terdiri dari rangkaian mikrokontroler, penguat, dan rangkaian LCD.

Tegangan yang digunakan pada rangkaian ini adalah sebesar +5V untuk

mikrokontroler, sensorload cell, dan LCD. Sumber tegangan yang digunakan adalah

batere dengan tegangan sebesar +9V dan untuk menurunkan tegangan menjadi +5V

digunakanIC regulator L7805.

(67)

Gambar 4.2 Hasil implementasi sistem elektronis timbangan digital

4.2 Analisa Perangkat Lunak

Berdasarkan diagram alir pada gambar 3.10 maka uraian program sebagai

berikut:

4.2.1. Inisialisasi

Blok ini berisi tentang pendefinisian fungsi, dan variable yang

diperlukan dalam proses. Dengan uraian program sebagai berikut :

a) Baris 1 merupakan definisi preposessor, dalam hal ini yang

digunakan adalah mikrokontroler ATMega 8535 maka harus

menyertakan file mega8535.h. Di dalam file inilah nama-nama

register mikrokontroler yang bersangkutan dideklarasikan.

b) Baris 2 merupakan fungsi standar I/O.

c) Baris 3 merupakan fungsi pustaka delay.h yang digunakan untuk

membangkitkan tunda dengan interval waktu tertentu.

d) Baris 4 sampai dengan baris 7 digunakan untuk mendefinisikan

koneksi antara mikrokontroler dengan modul LCD dalam assembler.

1: #include <mega8535.h> //preposesor ATMega8535 2: #include <stdio.h>

3: #include <delay.h> 4: #asm

5: .equ __lcd_port=0x18 ;PORTB 6: #endasm

7: #include <lcd.h> 8:

(68)

Pada penelitian ini LCD terhubung ke mikrokontroler melalui port B

sehingga harus didefinisikan sebuah pengenal _lcd_port dengan

nilai 0x18. dimana nilai ini menunjukkan alamat I/O dari register

PORTB. Dan pendefinisian ini harus disertakan fungsi pustakalcd.h.

e) Baris 9 digunakan untuk mendefinisikan sebuah konstanta yang

bernama ADC_VREF_TYPE dengan nilai 0x20 dan nantinya

digunakan untuk mengatur mode kerja ADC.

4.2.2 Baca Sensor

Blok ini berisi tentang prosedur pembacaan sensor, dengan uraian

program sebagai berikut :

1) Baris 10 sampai dengan baris 18 merupakan blok fungsi baca

ADC yaitu sebuah subrutin yang digunakan untuk melakukan konversi

data analog ke digital. Fungsi read_adc memiliki argument yang diberi

nama adc_input. Nilai dari argument ini menunjukkan pin mana yang

digunakan sebagai masukan analognya . sebagai contoh read_adc (0);

berarti mengkonversi data analog yang terhubung ke pin ADC0,

read_adc (1); berarti mengkonversi data analog yang terhubung ke pin

ADC1. dan seterusnya.

10: unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) 11: {

12: ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); 13: delay_us(100);

14: ADCSRA|=0x40;

15 while ((ADCSRA & 0x10)==0);

16: ADCSRA|=0x10;

17: return ADCH; 18: }

(69)

2) Baris 12 digunakan untuk mengatur mode kerja ADC melalui isi

register ADMUX.ADMUX disini diisi dengan data argumen

read_adc yang di-OR-kan dengan konstanta (ADC_VREF_TYPE &

0xff) seperti telah didefinisikan sebelumnya konstanta

ADC_VREF_TYPE bernilai 0x20 sedangkan adc_input merupakan

argumen dari fungsiread_adc. Nilai 0x20 berarti:

a. Bit REFS1: 0 bernilai ‘00’ sehingga tegangan referensi ADC

yang digunakan adalah tegangan yang terhubung ke pin AREF.

Dalam hal ini tegangan referensinya adalah 1,92 V

b. Bit ADLAR diset ‘1’ sehingga data digital hasil konversi akan

memiliki format 8-bit MSB disimpan di register ADCH dan 2-bit

sisanya di register ADCL.

c. Sedangkan nilai argument adc_input digunakan untuk

menentukan pin masukan tegangan analognya.

3) Baris 13 digunakan untuk penundaan waktu yang dibutuhkan untuk

proses inisialisasi ADC.

4) Baris 14 digunakan untuk meng-OR-kan register ADCSRA dengan

data 0x40. Ini artinya bit ADSC pada register ADCSRA diset ‘1’

yang digunakan untuk memulai proses konversi ADC.

5) Baris 15 digunakan untuk menunggu proses konversi ADC selesai

(70)

6) Baris 16 digunakan untuk mereset bit ADIF agar menjadi ‘0’ secara

software yaitu dengan cara mengeset bit ADIF (bit ADIF diisi ‘1’

lagi.).

7) Baris 17 digunakan untuk mengembalikan nilai balik fungsi read_adc

dengan data register ADCH. Atau dengan kata lain data register

ADCH inilah data digital 8-bit hasil konversi ADC.

4.2.3 Program utama.

Program utama pada penelitian dapat diuraikan sebagai berikut ini:

20: void main(void) 21: {

22:

23: char lcd_buffer[33]; 24: int v,a,b;

25: unsigned int temp; 26:

27: ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;

28: ADCSRA=0x87;

36: lcd_gotoxy (0,0);

37: lcd_putsf (" TIMBANGAN "); 38: temp = read_adc(0);

39: v=((int)temp*20);

40: a=360;

41: b=v-a;

42: lcd_gotoxy (2,1);

43: sprintf (lcd_buffer,"Berat=%uGram",b); 44: lcd_puts (lcd_buffer);

45: delay_ms(1000); 46:

(71)

1) Baris 23 digunakan untuk mendeklarasikan sebuah variabel array bernama

lcd_buffer dengan lebar 33 kolom dan ukuran masing-masing elemennya 1 byte

(tipe char). Variabel array ini digunakan untuk menyimpan data string ke dalam

memori SRAM menggunakan fungsi sprintf yang selanjutnya nanti akan

ditampilkan ke LCD menggunakan fungsilcd_puts.

2) Baris 24 digunakan untuk menentukan tipe data nilai dari karakter yang ditunjuk

yaitu v, a, dan b.

3) Baris 25 digunakan untuk mendeklarasikan variabel yang temp dengan ukuran 2

byte (tipe int) dimana nilai awal adalah 0.

4) Baris 27 digunakan untuk mengatur inisial mode kerja ADC yaitu mengisi

register ADMUX dengan data 0x20 seperti telah dijelaskan pada baris 12.

5) Baris 28 juga digunakan untuk mengatur inisial mode kerja ADC yaitu mengisi

register ADCSRA dengan data 0x87. Data 0x87 pada register ADCSRA berarti:

a. Bit ADEN diset ‘1’ sehingga fasilitas ADC aktif.

b. Bit ADP bernilai’111’sehingga skala pembagi clock yang digunakan

adalah 128. Jadi frekuensi clockADC sama dengan 1/128 frekuensi

osillator kristal yang digunakan. Dimana osilator kristal yang digunakan

pada penelitian ini adalah sebesar 11.059.200 Hz berarti frekuensi clock

ADC adalah 86400 Hz.

6) Baris 30 digunakan untuk memanggil fungsi lcd_init. Fungsi ini digunakan

(72)

berarti kita mendefinisikan bahwa jumlah kolom modul LCD yang kita pakai

adalah 16 kolom.

7) Baris 34 hingga baris 47 adalah instruksi pengulangan yang dilakukan

terus-menerus .Dalam pengulangan yang dilakukan adalah:

a. Baris 36 hingga baris 37 adalah penulisan karakter ‘TIMBANGAN”

dengan menggunakan pemangilan fungsi lcd_putsf pada kolom yang

ditugaskan oleh fungsi lcd_gotoxy(0,0) 0 baris 0.yaitu kolom 0 dan baris

0.

b. Baris 38 adalah penugasan untuk membaca tegangan masukan ADC pada

pin ADC0 dan langsung dikonversi kedalam bentuk ASCII dengan tipe

data yang digunakan pada alamat temp.yaitu tipe data Unsigned int dan

memiliki range 0-65535.

c. Baris 39 adalah sebuah variabel v yang digunakan untuk menyimpan

nilai dari setiap pembacaan ADC dikali dengan 20, hal ini di sebabkan

karena nilai pada pembacaan ADC adalah hanya mencapai 255 sehingga

untuk bisa mencapai 5000 , setiap byte dikali 20.

d. Baris 40 adalah merupakan nilai dari variabel a sebesar 360 . Hal ini

dikarenakan pada saat kondisi nol gram nilai pembacaan ADC sudah

menunjukkan mencapai 360. Dan ini disebabkan karena tegangan sensor

pada kondisi 0 gram sudah ada sebesar 137 mv.

e. Baris 41 adalah adalah sebuah variabel yang digunakan untuk menyimpan

(73)

f. Baris 42 hingga baris 44 adalah intruksi yang digunakan untuk menuliskan

data setiap pembacaan ADC pada alamat yang ditunjuk oleh instruksi

lcd_gotoxy (2,0) yaitu baris 2 kolom 1.

g. Baris 43 adalah waktu tunda yang dibutuhkan sebesar 1000ms dimana

waktu tunda maksimum adalah 65535 ms.

4.3 Data Hasil Percobaan

Proses pengambilan data menggunakan beban pasir yang dimasukkan ke

dalam bungkus plastik, dan ditimbang sesuai dengan berat yang diinginkan

menggunakan timbangan analog rumah tangga. Setiap berat beban yang sudah diberi

label berat, diletakkan pada sensorload celluntuk mengetahui bentuk tampilan yang

dihasilkan. Pada tabel pengamatan tabel 4.1 dilakukan pengamatan keluaran ADC

dalam desimal. menggunakan program pembacaan ADC dengan bentuk program

(74)

.

Sehingga pengamatan awal yang diperoleh dicatat pada tabel 4.1 berikut ini;

#include <mega8535.h> #include <lcd.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #asm

.equ __lcd_port=0x18 ;PORTB #endasm

#define ADC_VREF_TYPE 0x20

unsigned char read_adc(unsigned char adc_input) {

ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); delay_us(100);

ADCSRA|=0x40;

while ((ADCSRA & 0x10)==0); ADCSRA|=0x10;

return ADCH; }

void main(void) {

char lcd_buffer[33]; long vin;

unsigned int temp; lcd_init(16); while (1)

{

temp = read_adc(0); vin = temp;

lcd_gotoxy (0,0);

lcd_putsf (" TIMBANGAN "); lcd_gotoxy (2,1);

sprintf (lcd_buffer,"Berat =%u Gram",vin); lcd_puts (lcd_buffer);

(75)

Tabel 4.1Data pengamatan

1 0 18 00010010

2 20 19 00010011

4 40 20 00010100

4 60 21 00010101

5 80 22 00010110

6 100 23 00010111

7 120 24 00011000

8 140 25 00011001

9 160 26 00011010

10 180 27 00011011

11 200 28 00011100

12 220 29 00011101

13 240 30 00011110

14 260 31 00011111

15 280 32 00100000

16 300 33 00100001

17 320 34 00100010

18 340 35 00100011

19 360 36 00100100

20 380 37 00100101

21 400 38 00100110

22 420 39 00100111

23 440 40 00101000

24 460 41 00101001

25 480 42 00101010

26 500 43 00101011

27 520 44 00101100

28 540 45 00101101

29 560 46 00101110

30 580 47 00101111

31 600 48 00110000

32 620 49 00110001

33 640 50 00110010

34 660 51 00110011

35 680 52 00110100

36 700 53 00110101

(76)

38 740 55 00110111

39 760 56 00111000

40 780 57 00111001

41 800 58 00111010

42 820 59 00111011

43 840 60 00111100

44 860 61 00111101

45 880 62 00111110

46 900 63 00111111

47 920 64 01000000

48 940 65 01000001

49 960 66 01000010

50 980 67 01000011

51 1000 68 01000100

52 1020 69 01000101

53 1040 70 01000110

54 1060 71 01000111

55 1080 72 01001000

56 1100 73 01001001

57 1120 74 01001010

58 1140 75 01001011

59 1160 76 01001100

60 1180 77 01001101

61 1200 78 01001110

62 1220 79 01001111

63 1240 80 01010000

64 1260 81 01010001

65 1280 82 01010010

66 1300 83 01010011

67 1320 84 01010100

68 1340 85 01010101

69 1360 86 01010110

70 1380 87 01010111

71 1400 88 01011000

72 1420 89 01011001

73 1440 90 01011010

74 1460 91 01011011

75 1480 92 01011100

76 1500 93 01011101

(77)

78 1540 95 01011111

79 1560 96 01100000

80 1580 97 01100001

81 1600 98 01100010

82 1620 99 01100011

83 1640 100 01100100

84 1660 101 01100101

85 1680 102 01100110

86 1700 103 01100111

87 1720 104 01101000

88 1740 105 01101001

89 1760 106 01101010

90 1780 107 01101011

91 1800 108 01101100

92 1820 109 01101101

93 1840 110 01101110

94 1860 111 01101111

95 1880 112 01110000

96 1900 113 01110001

97 1920 114 01110010

98 1940 115 01110011

99 1960 116 01110100

100 1980 117 01110101

101 2000 118 01110110

102 2020 119 01110111

103 2040 120 01111000

104 2060 121 01111001

105 2080 122 01111010

106 2100 123 01111011

107 2120 124 01111100

108 2140 125 01111101

109 2160 126 01111110

110 2180 127 01111111

111 2200 128 10000000

112 2220 129 10000001

113 2240 130 10000010

114 2260 131 10000011

115 2280 132 10000100

116 2300 133 10000101

(78)

118 2340 135 10000111

119 2360 136 10001000

120 2380 137 10001001

121 2400 138 10001010

122 2420 139 10001011

123 2440 140 10001100

124 2460 141 10001101

125 2480 142 10001110

126 2500 143 10001111

127 2520 144 10010000

128 2540 145 10010001

129 2560 146 10010010

130 2580 147 10010011

131 2600 148 10010100

132 2620 149 10010101

133 2640 150 10010110

134 2660 151 10010111

135 2680 152 10011000

136 2700 153 10011001

137 2720 154 10011010

138 2740 155 10011011

139 2760 156 10011100

140 2780 157 10011101

141 2800 158 10011110

142 2820 159 10011111

143 2840 160 10100000

144 2860 161 10100001

145 2880 162 10100010

146 2900 163 10100011

147 2920 164 10100100

148 2940 165 10100101

149 2960 166 10100110

150 2980 167 10100111

151 3000 168 10101000

152 3020 169 10101001

153 3040 170 10101010

154 3060 171 10101011

155 3080 172 10101100

(79)

157 3120 174 10101110

158 3140 175 10101111

159 3160 176 10110000

160 3180 177 10110001

161 3200 178 10110010

162 3220 179 10110011

163 3240 180 10110100

164 3260 181 10110101

165 3280 182 10110110

166 3300 183 10110111

167 3320 184 10111000

168 3340 185 10111001

169 3360 186 10111010

170 3380 187 10111011

171 3400 188 10111100

172 3420 189 10111101

173 3440 190 10111110

174 3460 191 10111111

175 3480 192 11000000

176 3500 193 11000001

177 3520 194 11000010

178 3540 195 11000011

179 3560 196 11000100

180 3580 197 11000101

181 3600 198 11000110

182 3620 199 11000111

183 3640 200 11001000

184 3660 201 11001001

185 3680 202 11001010

186 3700 203 11001011

187 3720 204 11001100

188 3740 205 11001101

189 3760 206 11001110

190 3780 207 11001111

191 3800 208 11010000

192 3820 209 11010001

193 3840 210 11010010

194 3860 211 11010011

(80)

196 3900 213 11010101

197 3920 214 11010110

198 3940 215 11010111

199 3960 216 11011000

200 3980 217 11011001

201 4000 218 11011010

202 4020 219 11011011

203 4040 220 11011100

204 4060 221 11011101

205 4080 222 11011110

206 4100 223 11011111

207 4120 224 11100000

208 4140 225 11100001

209 4160 226 11100010

212 4220 229 11100101

213 4240 230 11100110

214 4260 231 11100111

215 4280 232 11101000

216 4300 233 11101001

217 4320 234 11101010

218 4340 235 11101011

219 4360 236 11101100

220 4380 237 11101101

221 4400 238 11101110

222 4420 239 11101111

223 4440 240 11110000

224 4460 241 11110001

225 4480 242 11110010

226 4500 243 11110011

227 4520 244 11110100

228 4540 245 11110101

229 4560 246 11110110

230 4580 247 11110111

231 4600 248 11111000

232 4620 249 11111001

233 4640 250 11111010

234 4660 251 11111011

235 4680 252 11111100

(81)

237 4720 254 11111110

238 4740 255 11111111

239 4760 255 11111111

240 4780 255 11111111

241 4800 255 11111111

242 4820 255 11111111

243 4840 255 11111111

244 4860 255 11111111

245 4880 255 11111111

246 4900 255 11111111

247 4920 255 11111111

248 4940 255 11111111

249 4960 255 11111111

250 4980 255 11111111

251 5000 255 11111111

Dari data pengamatan tabel 4.1 bahwa ADC hanya mampu membaca dari 18

– 255. Sehingga untuk menampilkan data dari 0 - 5000, pada setiap pembacaan ADC

di kali dengan 20 dan kemudian, dikurangi dengan nilai pembacaan awal sebesar

18×20 =360. Sehingga setiap pembacaan dikurangi dengan 360 dan programnya

ditulis menjadi;

void main(void)

{ char lcd_buffer[33]; int v,a,b;

unsigned int temp;

ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0x87;

lcd_init(16);

while (1) {

lcd_gotoxy (0,0);

lcd_putsf (" TIMBANGAN "); temp = read_adc(0);

(82)

Dari tabel 4.2 dapat diamati bahwa Untuk berat 0 gram hingga 4740 gram

data yang ditampilkan sudah sesuai dengan data yang diharapkan. Untuk berat4760

gramhingga5000 gram data yang ditampilkan sebesar 4740 gram, Ini disebabkan

oleh tegangan masukan ke ADC pada saat kondisi awal 0 gram sebesar 137 mV

yang pembacaan ADC sebesar 18. Dari perancangan diketahui bahwa setiap

kenaikan bit dikali 20. Sehingga data pembacaan ADC berada antara 360 hingga

5100. Oleh karena setiap kenaikan bit dikurangi 360 maka data yang ditampilkan

berada antara 0 hingga 4740.