BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler adalah pusat kerja dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Adapun nilai plus bagi mikrokontroler adalah terdapatnya memori dan port input/output dalam suatu kemasan IC yang kompak. Kemampuannya yang programmable, fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial. Juga harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroler digunakan pada berbagai sistem elektronik, seperti pada robot, automasi industri, sistem alarm, peralatan telekomunikasi, hingga sistem keamanan. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit dan sebagian besar instruksi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set
Computing), sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing).
Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya, yang membeda-bedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hamper sama. Piranti dapat diprogram secara
in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali
2.1.1 Arsitektur ATMega8535
Dari gambar tersebut 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 10 saluran.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat deprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog.
12. Port USART untuk komunikasi serial.
2.1.2 Fitur ATMega8535
Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut:
1. Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
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 resolusi 10 bit sebanyak 8 channel.
2.1.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
Konfigurasi pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.2 Pin ATMega8535
Dari gambar diatas 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
3. Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC. Setiap pinnya menyediakan internal pull up resistor yang dapat diatur per bit. Outputnya dapat menyalakan LED secara langsung.
4. Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI
5. Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator
6. Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
9. AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC
2.2 LDR (Light Dependent Resistor)
LDR (Light Dependent Resistor) merupakan suatu sensor yang apabila terkena cahaya maka tahanannya akan berubah. Tampilan fisik LDR dapat dilihat pada gambar 2.4.1 dibawah ini :
Gambar 2.4.1. LDR (Light Dependent Resistor)
Biasanya LDR (atau lebih dikenal dengan fotoresistor) dibuat berdasarkan kenyataan bahwa film kadmium sulfida mempunyai tahanan yang besar kalau tidak terkena cahaya dan tahanannya akan menurun kalau permukaan film itu terkena sinar.
Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light dependent resistor (LDR), atau fotokonduktor.
Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan (dan pasangan lubangnya) akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya.
Besarnya tahanan LDR/fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja (network) pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah.
2.3 Modul LCD (Liquid Crystal Display)
buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM, CGRAM, dan DDRAM. Berikut bagian-bagian dari LCD M1632.
1. DDRAM (Display data Random Accsee Memory) merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contoh untuk karakter ‘L’ atau 4CH yang ditulis pada alamat 00, karakter tersebut akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut ditulis pada alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama dari LCD.
2. CDRAM (Character Generator Random Acces Memory) merupakan memori untuk mengga,barkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Namun, memori akan hilang saat power supply tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut sudah ditentukan secara permanent dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat mengubahnya lagi. Namun, oleh karena ROM bersifat permanent, pola karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power supply tidak aktif.
2.3.1 Konfigurasi LCD
Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronik dengan mikrokontroler, perlu diketahui fungsi dari setiap kaki pada LCD.
Dari gambar diatas dapat dijelasakan fungsi dari setiap kaki pada LCD, sebagai berikut: 1. Kaki 1 (GND)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah VCC)
2. Kaki 2 (VCC)
Kaki ini dihubungkan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD (khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)
3. Kaki 3 (VEE/VLCD)
Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.
4. Kaki 4 (RS)
Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah, logika dari kaki ini adalah 0.
5. Kaki 5 (R/W)
Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke
ground.
6. Kaki 6 (E)
Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini diberikan pada
saat penulisan atau pembacaan data. 7. Kaki 7-14 (D0-D7)
Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.
8. Kaki 15 (Anoda)
Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt (hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).
Tegangan negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk M1632 yang memiliki
backlight).
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan R/W, dimana: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa data sedang dikirimkan.
Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisikursor, dll). Ketika RS berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “1” pada layer LCD maka RS harus diset logika high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi logika low “0”. Pada akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (bergantung pada mode operasi yang dipilih oleh user). Pada kasus bus data 8 bit, jalur diacukan sebagai DB0 s/d DB7.
Beberapa perintah dasar yang harus dipahami adalah inisialisasi LCD Character:
1. Function Set berfungsi untuk mengatur interface lebar data, jumlah dari baris dan ukuran font karakter
RS /W B7 B6 B5 DB4 DB3 B2 DB1 DB0
Dimana:
X : Don’t care
DL : Mengatur lebar data
DL=1, Lebar data interface 8 bit ( DB7 s/d DB0) DL=0, Lebar data interface 4 bit ( DB7 s/d DB4)
Ketika menggunakan lebar data 4 bit, data harus dikirimkan dua kali
N: Pengaktivan baris
N=0, 1 baris N=1, 2 baris
F: Penentuan ukuran font karakter
F=0, 5x7 F=1, 5x8
2. Entry Mode Set berfungsi untuk mengatur increment/ decrement dan mode geser
RS R/W DB7 DB6 B5 DB4 B3 DB2 DB1 DB0
0 0 0 0 0 0 0 1 /D S
Dimana:
I/D: Increment/ decrement dari alamat DDRAM dengan 1 ketika kode karakter dituliskan ke
DDRAM.
I/D = “0”, decrement I/D= “1”, increment
S: Geser keseluruhan display kekanan dan kekiri
3. Display On/ Off Cursor berfungsi untuk mengatur status display ON atau OFF, cursor ON/OFF dan fungsi Cursor Blink
RS /W B7 DB6 DB5 B4 B3 DB2 B1 DB0 0 0 0 0 0 1 D C B Dimana: D : Mengatur display D = 1, Display is ON D = 0, Display is OFF
Pada kasus ini data display masih tetap berada di DDRAM, dan dapat ditampilkan kembali secara langsung dengan mengatur D=1.
C : Menampilkan kursor C = 1, kursor ditampilkan C = 0, kursor tidak ditampilkan
B : Karakter ditunjukkan dengan kursor yang berkedip B=1, kursor blink
4. Clear Display berfungsi sebagi perintah untuk menghapus layar
RS /W DB7 DB6 B5 DB4 B3 DB2 DB1 DB0
5. Geser Kursor dan Display berfungsi untuk menggeser posisi kursor atau display ke kanan
atau kekiri tanpa menulis atau baca data display. Fungsi ini digunakan untuk koreksi atau pencarian display.
Catatan : x = Dont care
S/C R/L Note
0 0 Shift cursor position to the left 0 1 Shift cursor position to the right
1 0 Shift the entire display to the left
1 1 Shift the entire display to the right
2.3.2 Posisi Kursor
Modul LCD terdiri dari sejumlah memori yang digunakan untuk display. Semua text yang kita tuliskan ke modul LCd adalah disimpan didalam memori ini, dan modul LCD secara berurutan membaca memori ini untuk menampilkan text ke modul LCD itu sendiri.
Gambar 2.19 Peta Memori LCD
RS /W B7 DB6 DB5 B4 DB3 DB2 DB1 DB0
Pada peta memori tersebut, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah display yang tampak. Sebagaimana yang dilihat, jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar. Demikianlah karakter pertama di sudut kiri atas adalah menempati alamah 00h. Posisi karakter berikutnya adalah alamat 01h dan seterusnya.
Akan tetapi, karakter pertama dari baris 2 sebagaimana yang ditunjukkan pada peta memori adalah pada alamat 40h. Demikianlah kita perlu untuk mengirim sebuah perintah ke LCD untuk mangatur letak posisi kursor pada baris dan kolom tertentu. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. Untuk ini kita perlu menambahkan alamat lokasi dimana kita berharap untuk menempatkan kursor. Sebagai contoh, kita ingin menampilkan kata ”World” pada baris ke dua pada posisi kolom ke sepuluh. Sesuai peta memori, posisi karakter pada kolom 11 dari baris ke dua, mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita tulis kata ”World” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h+4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 11 dari DDRAM.
Set alamat memori DDRAM :
Dimana:
A : Alamat RAM yang akan dipilih, sehingga alamat RAM LCD adalah 000 0000 s/d 111 1111b atau oo s/d 7Fh.
2.4 Instruksi – Instruksi ATmega8535
Beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroler ATMega8535 antara lain adalah:
RS /W DB7 B6 B5 DB4 B3 B2 DB1 DB0
2.4.1 Karakter dalam BASCOM
Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z dan a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter special (lihat tabel 2.9).
Tabel 2.9 Karakter Spesial
karakter Nama
Blank ‘ Apostrophe
* Asterisk (symbol perkalian) + Plus sign
, Comma
- Minus sign
. Period (decimal point)
/ Slash (division symbol) will be handled as\
: Colon
“ Double quotation mark ; Semicolon
< Less than
= Equal sign (assignment symbol or relational operator)
> Greater than
2.4.2 Tipe Data
Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan daya tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler. Tabel 2.10 berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya.
Tabel 2.10 Tipe data BASCOM
Tipe Data Ukuran (byte) Range
Bit 1/8 - Byte 1 0 – 255 Integer 2 -32,768 - +32,767 Word 2 0 – 65535 Long 4 -214783648 - +2147483647 Single 4 -
String hingga 254 byte -
2.4.3 Variabel
Variabel dalam sebuah pemrograman berfungsi sebagai tempat penyimpanan data atau penampungan data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan, menampung data hasil pembacaan register, dan lainnya. Variabel merupakan pointer yang menunjukkan pada alamat memori fisik dan mikrokontroler.
Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variable:
1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter. 2. Karakter biasa berupa angka atau huruf.
3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf.
lain-Sebelum digunakan, maka variable harus dideklarasikan terlebih dahulu. Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variable (data). Cara pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ (dimensi) diikuti nama tipe datanya. Contoh pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:
Dim nama as byte Dim tombol1 as integer Dim tombol2 as word Dim tombol3 as word Dim tombol4 as word Dim Kas as string*10
2.4.4 Alias
Dengan menggunakan alias, variable yang sama dapat diberikan nama yang lain. Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya, alias digunakan untuk mengganti nama variable yang telah baku, seperti port mikrokontroler.
LEDBAR alias PortA.1 Tombol1 alias PinB.1 Tombol2 alias PinB.2
Dengan deklarasi seperti diatas, perubahan pada tombol akan mengubah kondisi PortA.1. Selain mengganti nama port, kita dapat pula menggunakan alias untuk mengakses bit tertentu dari sebuah variable yang telah dideklarasikan.
Dim LedBar as byte
2.4.5 Konstanta
Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula konstanta. Konstanta meruupakan variabel pula. Perbedaannya dengan variable biasa adalah nilai yang dikandung tetap. Dengan konstanta, kode program yang kita buat akan lebih mudah dibaca dan dapat mencegah
kesalahan penulisan pada program kita. Misalnya, kita akan lebih mudah menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama seperti variable, agar konstanta bisa dikenali oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut adalah cara pendeklarasian sebuah konstanta.
Dim A As Const 5
Dim B1 As Const &B1001
Cara lain yang paling Mudah:
Const Cbyte = &HF Const Cint = -1000 Const Csingle = 1.1 Const Cstring = “test”
2.4.6 Array
Dengan array, kita dapat menggunakan sekumpulan variable dengan nama dan tipe yang sama. Untuk mengakses variable tertentu dalam array, kita harus menggunakan indeks. Indeks harus berupa angka dengan tipe data byte, integer, atau word. Artinya, nilai maksimum sebuah indeks sebesar 65535.
Proses pendeklarasian sebuah array variabel sama dengan variabel, namun perbedaannya kita pun mengikutkan jumlah elemennya. Berikut adalah contoh pemakaian array:
Dim kelas(10) as byte Dim c as Integer
Next
Program diatas membuat sebuah array dengan nama ‘kelas’ yang berisi 10 elemen (1-10) dan kemudian seluruh elemennya diisikan dengan nilai c yang berurutan. Untuk membacanya, kita menggunakan indeks dimana elemen disimpan. Pada program diatas, elemen-elemen arraynya dikeluarkan ke PortA.1 dari mikrokontroler.
2.4.7 Operasi – Operasi dalam BASCOM
Pada bagian ini akan dibahas tentang cara menggabungkan, memodifikasi, membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM dan bagaimana sebuah pernyataan terbentuk dan dihasilkan dari operator-operator berikut:
a. Operator Aritmatika
Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi + (tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).
b. Operator Relasi
Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita buat. Operator relasi meliputi:
Tabel 2.11 Operator Relasi
Operator Relasi Pernyataan
= Sama dengan X = Y
<> Tidak sama dengan X <> Y
< Lebih kecil dari X < Y
> Lebih besar dari X > Y
c. Operator Logika
Operator digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit dan operasi bolean. Dalam BASCOM, ada empat buah operator logika, yaitu AND, OR, NOT, dan XOR. Operator logika bisa pula digunakan untuk menguji sebuah byte dengan pola bit tertentu, sebagai contoh:
Dim A As Byte A = 63 And 19 Print A A = 10 or 9 Print A Output 16 11 d. Opresai Fungsi
Operasi fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.
2.5 Pengaksesan Port Serial Pada Visual Basic
Untuk pengaksesan port serial kita dapat mengaksesnya secara langsung melalui register USART atau menggunakan control MSComm yang telah disediakan Visual Basic.
2.5.1 Pengaksesan Secara Langsung Melalui Register USART
diakses secara langsung melalui register USART. Berikut adalah table alamat dan lokasi bit saluran tersebut pada register USART.
Tabel 2.12 Alamat dan lokasi bit pada register USART
ama Pin Nomor pin pada DB-9
OM1 COM2 Bit Arah
TxD 3 FBh 2FBh 6 Output
DTR 4 FCh 2FCh 0 Output
RTS 7 FEh 2FCh 1 Output
CTS 8 FEh 2FEh 4 Input
DSR 6 FEh 2FEh 5 Input
RI 9 FEh 2FEh 6 Input
DCD 1 FEh 2FEh 7 Input
Untuk dapat mengaksesnya, kita dapat menggunakan fungsi Port_Out dan fungsi Port_In yang terdapat pada Port_IO.DLL dan untuk menset atau mengclearkan bit-bit tertentu kita dapat menggunakan prosedur Set_Bit atau prosedur Clear_Bit.
Berikut adalah contoh penggunaannya, dengan menset bit DTR, yaitu membuat saluran DTR berlogika low yang dalam port serial IBM PC kompatibel bertegangan +12V. Alamat register pengontrol DTR adalah 3FCh untuk COM1 pada bit 0. Perintahnya adalah sebagai berikut.
Set_Bit (&H3FC, 0)
Untuk mengclearkannya, yaitu membuat saluran DTR berlogika high yang dalam port serial IBM PC kompatibel bertegangan -12V, dan menggunakan perintah:
Clear_Bit (&H3FC, 0)
Besarnya tahanan LDR/fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan
