BAB 2
DASAR TEORI
2.1 LDR (Light Dependent Resistor)
LDR merupakan suatu sensor yang apabila terkena cahaya maka tahanannya akan berubah. Biasanya LDR dibuat berdasarkan kenyataan bahwa film cadmium sulfide mempunyai tahanan yang besar kalau tidak terkena cahaya dan tahanannya akan menurun kalau permukaan film itu terkena cahaya.
Fotoresistor adalah komponen elektronika yang resistansinya akan menurun jika ada perubahan intensitas cahaya yang mengenainya
Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya/foton dengan frekuensi yang cukup tinggi diserap oleh semikonduktor menyebabkan elektron dengan energi yang cukup untuk meloncat kepita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya. Besar tahanan LDR/fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan Ohm dan turun sampai beberapa ratus Ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah.
2.2 Mikrokontroler ATMEGA8535 2.2.1 Gambaran Umum
RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secara luas pada dunia industri. Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan harga yang relatif murah. Hal ini dikarenakan produksi massal yang dilakukan oleh para produsen chip seperti Atmel, Maxim, dan Microchip. Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampir setiap peralatan elekronika canggih. Alat-alat canggih pun sekarang ini sangat bergantung pada kemampuan mikrokontroler tersebut. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagaian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing), sedangkan seriMCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computing). Secara umum AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx.
2.2.2 Konstruksi ATMEGA8535
keluarga mikrokontroler AVR, seri 8535 merupakan seri yang sangat banyak digunakan.
Untuk membuat rangkaian sistem Atmel AVR 8535 diperlukan beberapa komponen yaitu:
a. IC mikrokontroler ATmega8535 b. Satu XTAL 16 Mhz
c. Tiga kapasitor kertas yaitu 30 pF (C2 dan C3) serta 100 µF (C4) d. Dua resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10K ohm (R3)
Selain itu tentunya diperlukan power supplay yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal analog (fasilitas ADC) di port A.
Mikrokontroler AVR sudah menggunakan konsep arsitektur Haevard yang memisahkan memori dan bus untuk data dan program, serta sudah menerapkan single level pipelining. Selain itu mikrokontroler AVR juga mengimplementasikan RISC (Reduced Instruction Set Computing) sehingga eksekusi instruksi dapat berlangsung dengan cepat dan efisien.
ATmega8535 banyak digunakan untuk sistem yang kompleks, memiliki input sinyal analog, dan membutuhkan memori yang relatif lebih besar. Berikut ini adalah feature-feature mikrokontroler seri ATmega8535
d. Maksimal 32 pin I/O e. Memilki 20 interrupt
f. Satu 16-bit timer dan dua 8-bit timer g. Memiliki 8 channel ADC 10 bit
h. Komunikasi serial melalui SPI dan USART i. Analog komputer
j. Terdapat 4 I/O PWM
k. Fasilitas In Sistem Programming (ISP)
Gambar 2.2 Peta Memori ATMEGA8535 (AVR)
Gambar 2.3 IC Mikrokontroler ATmega8535 (AVR)
2.2.3 Fungsi Pin-pin pada Mikrokontroler AVR
Konfigurasi pin ATmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.3. secara fungsional konfigurasi pin ATmega8535 sebagai berikut:
a. Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register Port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika memfungsikan pin-pin Port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin Port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. b. Port B
mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register Port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin Port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin Port B memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 2.1 Port B c. Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register Port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin Port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin
Port Pin Fungsi Khusus
PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input PB1 T1 =timer/counter 0 exterrnal counter input
PB2 AIN0 =analog comparator positive input PB3 AIN1 =analog comparator negative input PB4 SS =SPI slave select input
Port C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.
d. Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data direction Register Port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin Port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin Port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.
Tabel 2.2 Port D
Port Pin Fungsi Khusus
PD0 RDX (UART input line) PD1 TDX (UART output line) PD2 INT0(external interrupt 0 input) PD3 INT1(external interrupt 1 input)
PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output) PD5 OC1A (Timer/Counter1 output compareA match output)
PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture oin)
e. RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset.
f. XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit.
g. XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier. h. AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
i. AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus diberikan ke kaki ini. j. AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungan kaki ini ke GND, kecuali jika board memilki analog ground yang terpisah.
2.3 LCD (Liquid Crystal Display)
pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/ angka dua baris, masing-masing baris bisa menampung 16 huruf/ angka.
Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler dirancang khusus untuk mengendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur proses scanning pada layar LCD.
2.3.1 Struktur Memori LCD
Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memori yang digunakan untuk menyimpan atau memproses data-data yang akan ditampilkan pada layar LCD. Setiap jenis memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri:
a. DDRAM
b. CGRAM
CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori akan hilang saat power supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
c. CGROM
CGROM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan pola tersebut ditentukan secara pemanen dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat mengubah lagi. Oleh karena ROM bersifat permanen, pola karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power supplay tidak aktif.
2.4 Voltage Devider
Dua resistor pembagi tegangan sering digunakan untuk memasok tegangan berbeda dari baterai yang tersedia atau catu daya. Dalam aplikasi tegangan output tergantung pada resistansi beban tersebut mendorong.
2.4.1 Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronika yang digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus listrik, tuas akan tertarik kerena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220V) dengan memakai arus/tegangan yang kecil (misalnya 0.1 ampere 12 Volt DC). Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digunakan dengan arus DC dilengkapi dengan dioda yang di-paralel dengan lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya.
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolannya serta kekuatan relay men-switch arus/tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada body relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan sebagai pengontrolnya adalah 12 Volt DC dan mampu men-switch arus listrik (maksimal) sebesar 4 ampere pada tegangan 220 Volt. Sebaliknya relay difungsikan 80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi nama Relay jenis lain ada yang namanya reedswitch atau relay lidi. Relay jenis ini berupa batang kontak terbuat dari besi pada lubang kaca kecil yang dililiti dengan kawat. Pada saat lilitan kawat dialiri arus, kontak besi tersebut akan menjadi magnet dan saling menempel sehingga menjadi saklar yang on. Ketika arus pada lilitan dihentikan medan magnet hilang dan kontak kembali terbuka (off).
2.4.2 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan NPN.
Bahan yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :
4. Transistor germanium NPN
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.
Gambar 2.6 Simbol Tipe Transistor Keterangan :
C = kolektor E = emitter B = basis
Didalam pemakaiannya, transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emitter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti gambar 2.7
Gambar 2.7 Transistor Saklar ON
Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emitter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan seumber (VCC). Tetapi pada kenyataannya VCC pada saat ini kurang dari VCC karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emitter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar di bawah ini.
Gambar 2.8 Transistor Sebagai Saklar OFF
2.5 Perangkat Lunak
2.5.1 Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM AVR
BASCOM AVR adalah program, BASIC compiler berbasis Windows untuk mikrokontroler keluarga AVR seperti ATMega8535, dan yang lainnya.
BASCOM AVR merupakan pemograman dengan bahasa tingkat tinggi BASIC yang dikembangkan dan dikeluarkan oleh MCS Elektronika.
2.5.1.1 Karakter Dalam BASCOM
Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z dan a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter spesial (lihat tabel di bawah ini)
Tabel 2.3 Karakter Spesial BASCOM
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
2.5.1.2 Tipe Data
Setiap variabel dalam BASCOM memilki tipe data yang menunjukkan daya tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler. Berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya.
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 -
Tabel 2.4 Tipe data BASCOM
2.5.1.3 Variabel
Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamanaan sebuah variabel: a. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.
b. Karakter bisa berupa angka atau huruf. c. Nama variable harus dimulai dengan huruf.
d. Variabel tidak boleh menggunkan kata-kata yang digunakan oleh BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal register, dan nama operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain)
Sebelum digunakan, maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu. Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel. Cara pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ 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
2.5.1.4 Alias
LEDBAR alias P1 Tombol1 alias P0.1 Tombol2 alias P0.2
Dalam deklarasi seperti diatas, variabel yang sama dapat diberikan nama yang lain. Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya, alias digunakan untuk mengganti nama variabel yang baku, seperi port mikrokontroler.
Dim LedBar as byte
Led1 as LedBar.0 Led2 as LedBar.1 Led3 as LedBar.2
2.5.1.5 Konstanta
Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula konstanta. Konstanta merupakan variabel pula, perbedaannya dengan variabel adalah nilai yang terkandung 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 dari pada menulis 3,14159867. Sama seprti variabel, agar konstanta bisa dikenal oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut adalah cara pendeklarasikan sebuah konstanta.
Dim A As Const 5
Dim B1 As Const &B1001
Cara lain yang paling mudah:
Const Cint = -1000 Const Csingle = 1.1 Const Cstring = “test”
2.5.1.6 Array
Dengan array, kita bisa menggunakan sekumpulan variabel dengan nama dan tipe yang sama. Untuk mengakses variabel tertentu dalam array, kita harus menggunakan indeks. Indeks harus berupa angka dengan tipe data byte, integer, atau word. Artinya, nilai maksimal sebuah indeks sebesar 65535.
Proses pendeklarasikan sebuah array hampir sama dengan variabel, namun perbedaannya kita mengikuti jumlah elemennya. Berikut adalah contoh pemakaian array:
Dim kelas(10) as byte Dim c as Integer For C = 1 To 10
a(c) = c
p1 = a(c) Next
2.6 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 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 meliput i:
Operator Relasi Pernyataan
= Sama dengan X = Y
<> Tidak sama dengan X <> Y
< Lebih kecil dari X < Y
> Lebih besar dari X > Y
<= Lebih kecil atau sama dengan X <= Y >= Lebih besar atau sama dengan X >= Y
c. Operator logika
Operator logika 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 biasa pula digunakan untuk menguji sebuah byte dengan pola bit tertentu, sebagai contoh:
Dim A As Byte A = 63 And 19 PPRINT A A = 10 or 9 PRTINT A Output 16 11 d. Operasr Fungsi
Operator fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.
2.7 Aplikasi BASCOM Dengan LCD
Antarmuka antara LCD dengan AT89S52 menggunakan mode antaramuka 4 bit. Selain lebih hemat I/O, mode demikian mempermudah proses pembuatan PCB-nya. Program berikut akan menjalankan beberapa perintah berkenaan dengan LCD
loop
penjelasan programnya sebagai berikut: a. Dim x As Byte
Pernyataan di atas merupakan pendeklarasian variabel c/x dengan ukuran byte. b. Config LCD = 16 * 2
Oleh karena itu konfigurasi pendeklarasikannya delisting program yang kita buat seperti dikontrolkan diatas.
c. CLS
Perintah CLS berfungsi membersihkan atau mengosongkan tampilan LCD. d. Lowerline
Perintah berfungsi memindahkan kursor ke baris bawah. Karena LCD yang digunakan adalah LCD 2x16, maka LCD memilih 2 baris dan kolom.
e. X = 100
Lcd “namaku Satih” Lowerline
Lcd “Nilaiku selalu”; x
Ketika kita menjalankan perintah di atas, maka keluarannya adalah: Namaku Satih
Nilaiku selalu 100
Contohnya di atas menunjukkan bahwa kita dapat menampilkan isi sebuah variabael menggunakan LCD hanya dengan menulis.
f. Shift LCD left/right
g. Lcdhex x
Perintah berfungsi mengirim isi sebuah variabael LCD dalam format hexadesimal. Jika ingin menjalankan program, maka hasilnya 64.
