BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 AVR Mikrokontroller ATMega 8
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator
eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 byte sampai dengan 512 byte.
Gambar 2.1. Mikrokontroller ATMEGA8
AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk bekerja.
2.1.1. Konfigurasi Pin ATMega8
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Atmega8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.
a. VCC Merupakan supply tegangan digital.
b. GND Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0) Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat digunakan sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi- directional I/O dengan internal pull-up
resistor. Sebagai input, pin-pin yang terdapat pada port B yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator
menggunakan maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
Tabel 2.1. Fungsi Alternatif Port B
d. Port C (PC5…PC0) Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai keluaran/output port C memiliki karakteristik yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source). ADC 6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10bit. ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog menjadi data digital. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC. I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device
lain yang memiliki komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas,
accelerometer nunchuck, dll.
IO (PC6). Secara default PC6 ini di disable dan diganti menjadi pin RESET. Kita dapat melakukan konfigurasi di fusebit untuk melakukan pengaturannya.
Tabel 2.2. Fungsi Alternatif Port C
f. Port D (PD7…PD0) Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port ini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada port ini hanya berfungsi sebagai masukan dan keluaran saja atau biasa disebut dengan I/O.
Tabel 2.3. Fungsi Alternatif Port D
utama akan berhenti dan akan menjalankan program interupsi. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu membutuhkan
external clock. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan timer 0. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog comparator.
g. Avcc, Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
h. AREF, Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.1.2. Status Register
Pada AVR status register mengandung beberapa informasi mengenai hasil dari kebanyakan hasil eksekusi instruksi aritmatik. Informasi ini digunakan untuk altering arus program sebagai kegunaan untuk meningkatkan performa pengoperasian. Register ini di-update setelah operasi ALU (Arithmetic Logic Unit) hal tersebut seperti yang tertulis dalam datasheet khususnya pada bagian
Instruction Set Reference.
Dalam hal ini untuk beberapa kasus dapat membuang penggunaan kebutuhan instruksi perbandingan yang telah didedikasikan serta dapat menghasilkan peningkatan dalam hal kecepatan dan kode yang lebih sederhana dan singkat. Register ini tidak secara otomatis tersimpan ketika memasuki sebuah rutin interupsi dan juga ketika menjalankan sebuah perintah setelah kembali dari interupsi. Namun hal tersebut harus dilakukan melalui software. Berikut adalah gambar status register.
Penjelasan : Bit 7(I)
Merupakan bit Global Interrupt Enable. Bit ini harus di-set agar semua perintah interupsi dapat dijalankan. Untuk perintah interupsi individual akan di jelaskan pada bagian yang lain. Jika bit ini di-reset, maka semua perintah interupsi baik yang individual maupun yang secara umum akan di abaikan. Bit ini akan dibersihkan atau cleared oleh hardware setelah sebuah interupsi di jalankan dan akan di-set kembali oleh perintah RETI. Bit ini juga dapat di-set dan di-reset melalui aplikasi dan intruksi SEI dan CLL.
Bit 6(T)
Merupakan bit Copy Storage. Instruksi bit Copy Instructions BLD (Bit Load) and BST (Bit Store) menggunakan bit ini sebagai asal atau tujuan untuk bit yang telah dioperasikan. Sebuah bit dari sebuah register dalam Register File dapat disalin ke dalam bit ini dengan menggunakan instruksi BST, dan sebuah bit di dalam bit ini dapat disalin ke dalam bit di dalam register pada Register File dengan menggunakan perintah BLD.
Bit 5(H)
Merupakan bit Half Carry Flag. Bit ini menandakan sebuah Half Carry
dalam beberapa operasi aritmatika. Bit ini berfungsi dalam aritmatika BCD. Bit 4(S )
Merupakan Sign bit. Bit ini selalu merupakan sebuah ekslusif di antara
Negative Flag (N) dan two’s Complement Overflow Flag (V). Bit 3(V)
Merupakan bit Two’s Complement Overflow Flag. Bit ini menyediakan fungsi aritmatika dua komplemen.
Bit 2(N)
Merupakan bit Negative Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah hasil negative di dalam sebuah fungsi logika atai aritmatika.
Bit 1(Z)
Merupakan bit Zero Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah jasil nol “0”
Merupakan bit Carry Flag. Bit ini mengindikasikan sebuah Carry atau sisa dalam sebuah aritmatika atau logika.
2.1.3. Memori AVR ATMega8
Memori atmega terbagi menjadi tiga yaitu : a. Memori Flash
Memori flash adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata flash menunjukan jenis ROM yng dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori flash terbagi menjadi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi adalah bagian kode-kode program apikasi berada. Bagian boot adalah bagian yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat diprogram untuk menulis bagian aplikasi tanpa melalui programmer/downloader, misalnya melalui USART.
Gambar 2.4. Peta Memory ATMEGA8
b. Memori Data
Dalam bahasa C biasanya digunakan untuk variabel global atau nilai balik fungsi dan nilai-nilai yang dapat memperingan kerja ALU. Dalam istilah processor komputer sahari-hari GPR dikenal sebagai “chace memory”.I/O register
dan Aditional I/O register adalah register yang difungsikan khusus untuk mengendalikan berbagai pheripheral dalam mikrokontroler seperti pin port, timer/counter, usart dan lain-lain.
Register ini dalam keluarga mikrokontrol MCS51 dikenal sebagai SFR (Special Function Register).
Timer/counter 0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) ataupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas 8-bit atau 256 cacahan. Timer/counter dapat digunakan untuk :
- Timer/counter biasa.
- Clear Timer on Compare Match (selain Atmega 8) - Generator frekuensi (selain Atmega 8)
- Counter pulsa eksternal
2.1.5. Komunikasi Serial Pada ATMega8
Mikrokontroler AVR Atmega 8 memiliki Port USART pada Pin 2 dan Pin 3 untuk melakukan komunikasi data antara mikrokontroler dengan mikrokontroler ataupun mikrokontroler dengan komputer.
USART dapat difungsikan sebagai transmisi data sinkron, dan asinkron. Sinkron berarti clock yang digunakan antara transmiter dan receiver satu sumber clock.
Sedangkan asinkron berarti transmiter dan receiver mempunyai sumber
2.1.6. Arsitektur Mikrokontroler ATMega8
2.1.7. Kelebihan (Fitur) Mikrokontroler AVR ATMega8
Mikrokontroler AVR ATmega8 merupakan CMOS dengan konsumsi daya rendah, mempunyai 8-bit proses data (CPU) berdasarkan arsitektur AVR RISC. Dengan mengeksekusi instruksi dalam satu (siklus) clock tunggal, ATmega8 memiliki kecepatan data rata-rata (throughputs) mendekati 1 MIPS per MHz, yang memungkinkan perancang sistem dapat mengoptimalkan konsumsi daya dan kecepatan pemrosesan. Berikut kelebihan yang dimiliki ATmega8 :
1. Kinerja Tinggi, Low-power AVR 8-bit Microcontroller
Seperti yang disebutkan Atmel dalam websitenya "The low-power Atmel 8-bit AVR RISC-based microcontroller... The device supports throughput of 16
MIPS at 16 MHz and operates between 2.7-5.5 volts". AVR (Alf (Egil Bogen) and Vegard (Wollan) 's Risc processor) mengeluarkan ATmega8 dengan fitur yang sangat menarik untuk dicoba. Selama ini Penulis masih merasakan bahwa ATmega8 sangat bagus dalam hal kinerja, cocok untuk penelitian, pembuatan produk, bahkan untuk pembelajaran Robotik. Disamping kinerjanya yang handal, ATmega8 juga hemat energi (daya rendah), karena mampu beroperasi pada tegangan 2,7 sampai 5,5 Volt, dan hanya mengkonsumsi arus sebesar 3,6 mA.
2. Kemajuan Arsitektur RISC
Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau "set instruksi Komputasi yang disederhanakan". Arsitektur Reduced Instruction Set Computing (RISC) atau "Set instruksi Komputer yang disederhanakan" pertama kali digagas oleh John Cocke, peneliti dari IBM di Yorktown, New York pada tahun 1974 saat ia membuktikan bahwa sekitar 20% instruksi pada sebuah prosesor ternyata menangani sekitar 80% dari keseluruhan kerjanya.
Mikrokontroler AVR ini memiliki arsitektur RISC delapan bit, di mana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16 bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu ) siklus clock.
3. Daya Tahan Tinggi dan Segmen Memori non-volatile.
Mikrokontroler AVR memiliki daya tahan data (retensi data) 20 tahun ketika suhu mencapai 85°C atau 100 tahun ketika suhu mencapai 25°C. ATmega8 memiliki 8 KB (KiloByte) memori Flash internal yang dapat dimasukan kode program utama (seperti file .hex) sehingga cukup untuk diterapkan dalam penelitian skala kecil - menengah.
Disamping memori Flash, ATmega8 juga memiliki 512 Byte EEPROM yang dapat menampung data meskipun dalam keadaan OFF. Mikrokontroler ini juga memiliki 1K Byte Internal SRAM sehingga proses data bisa lebih cepat.
Gambar 2.6. Flash ATmega8
Kelebihan lainnya dari ATmega8 adalah :
Dapat diisi data (write) dan dihapus (eraser) sampai 10.000 kali (untuk
Flash) dan 100.000 kali untuk EEPROM
Memiliki daya tahan data (retensi data) 20 tahun ketika suhu mencapai
85°C atau 100 tahun ketika suhu mencapai 25°C
Terdapat pilihan Kode Boot Section dengan Lock Bits independen
Sistem keamanan data dengan mengunci program untuk Software Security
2.2 Sensor Konduktivitas
Sensor konduktivitas bekerja sebagai alat ukur daya hantar listrik (konduktivitas) suatu fluida. Sebagai contoh dalam dunia industri alat ini beperan penting dalam kelancaran proses, oleh karenanya ia harus dapat mengukur, mengontrol, mendeteksi dan menganalisa suatu input dengan baik dan benar. Sensor konduktivitas mendeteksi air melalui sifat konduktivitas air. dimana air memiliki sifat konduksi yang lebih besar dibandingkan bahan bakar minyak. jika terdeteksi kadar air lebih tinggi dibandingkan kadar bahan bakar minyak kontroler akan mendapatkan inputan tegangan yang lebih tinggi sehingga sensor aktif. (Warsito, 2008). Sensor konduktivitas yang dipakai adalah sensor yang terdiri dari 6 probe lempeng kawat atau wayar yang bertingkat yang bertujuan untuk mengetahui ketinggian air dalam tangki. Gambar 2.7 dibawah merupakan contoh sensor konduktivitas.
Gambar 2.7 Sensor Konduktivitas
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)
interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8 bit (pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Gambar 2.8 berikut adalah contoh LCD (16×2) yang umum digunakan :
Gambar 2.8 LCD
Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high (1) dan kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus. Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke 0 dan tunggu beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high (1). Ketika jalur RS berada dalam kondisi low (0), data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau 1, data yang dikirimkan adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar.
selalu diset ke 0. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih pengguna), mereka dinamakan DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode operasi primer.
Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 untuk data). Aplikasi dengan LCD dapat dibuat dengan mudah dan waktu yang singkat, mengingat koneksi parallel yang cukup mudah antara kontroller dan LCD.(Setiawan, 2011)
2.4 Relay dan Pompa
Relay adalah sebuah saklar yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan aliran listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan dan arus tertentu pada koilnya. Relay biasanya hanya mempunyai satu kumparan tetapi relay dapat mempunyai kontak. Pada dasarnya, kontruksi dari relay terdiri dari lilitan kawat (koil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapat aliran arus, inti besi lunak kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya listrik magnet sehingga berpindah posisi kekutub lain atau terlepas dari kutub asalnya.
Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan kembali ke posisi semula (normal), bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya. Posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan. Biasanya kontak yang akan berhubung saat relay bekerja sering disebut Normally Open (NO), sedangkan kontak yang membuka saat relay bekerja disebut Normally Close (NC). (Djiteng. 2006)
dalam pipa saluran karena beda evevasi (ketinggian) dan adanya tekanan yang harus dilawan.
Perpindahan zat cair dapat terjadi menurut ara horizontal maupun vertical, seperti zat cair yang berpindah secara mendatar akan mendapatkan hambatan berupa gesekan dan turbulensi, sedangkan zat. Pada zat cair dengan perpindahan ke arah vertical, hambatan yang timbul terdiri dari hambatan-hambatan yang diakibatkan dengan adanya perbedaan tinggi antara permukaan isap (suction) dan permukaan tekan (discharge).
http://id.weirminerals.com/industries/mine_dewatering.aspx
2.5 Bluetooth HC-05
Bluetooth adalah protokol komunikasi wireless yang bekerja pada frekuensi radio 2.4 GHz untuk pertukaran data pada perangkat bergerak seperti PDA, laptop, HP, dan lain-lain1. Salah satu hasil contoh modul Bluetooth yang paling banyak digunakan adalah tipe HC-05. modul Bluetooth HC-05 merupakan salah satu modul Bluetooth yang dapat ditemukan dipasaran dengan harga yang relatif murah. Modul Bluetooth HC-05 terdiri dari 6 pin konektor, yang setiap pin konektor memiliki fungsi yang berbeda - beda. Untuk gambar module bluetooth
dapat dilihat pada gambar 2.8 dibawah ini:
Gambar 2.9 Modul Bluetooth HC-05
Modul Bluetooth HC-05 dengan supply tegangan sebesar 3,3 V ke pin 12 modul
Bluetooth sebagai VCC. Pin 1 pada modul Bluetooth sebagai transmitter. kemudian pin 2 pada Bluetooth sebagai receiver.
Berikut merupakan konfigurasi pin bluetoooth HC-05 ditunjukkan pada gambar 2.10 dibawah ini:
Gambar 2.10 Konfigurasi Pin HC-05
(Sumber: https://mbed.org/users/edodm85/notebook/HC-05-bluetooth)
Konfigurasi pin modul Bluetooth HC-05 dapat dilihat pada tabel 2.4 berikut ini :
Tabel 2.4 Konfigurasi pin Module Bluetooth CH-05
(Sumber:http://diytech.net/2012/03/07/dalam-beberapa-aplikasi-atau-disain)
Module Bluetooth HC-05 merupakan module Bluetooth yang bisa menjadi slave
ataupun master hal ini dibuktikan dengan bisa memberikan notifikasi untuk melakukan pairing keperangkat lain, maupun perangkat lain tersebut yang melakukan pairing ke module Bluetooth CH-05.
Untuk mengeset perangkat Bluetooth dibutuhkan perintah-perintah AT
perangkat Bluetooth jika modul Bluetooth tidak dalam keadaan terkoneksi dengan perangkat lain. Table 2.2 dibawah adalah table AT Command Module Bluetooth
CH-05. Keterangan AT Command Module Bluetooth CH-05 dapat dilihat pada tabel 2.5 berikut:
Tabel 2.5 AT Command Module Bluetooth CH-05
(Sumber: http://diytech.net/2013/10/09/mengenal-bluetooth-modul-hc-05-1)
2.6 Tangki Bahan Bakar
Pada pembuatan alat ini dimana menggunakan tabung sebagai miniature pada tangki bahan bakar. Menghitung volume tabung secara matematis:
Rumus Volume Tabung :
V = Luas Alas Tabung (L) x Tinggi (h) (2.1) dimana :
Luas Alas Tabung (L) = Luas Lingkaran = πr2 x t π = 3,14 (22/7)
r= jari-jari Lingkaran
