BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler Mikroprosesor adalah sebuah IC (Integrated Circuit) yang digunakan sebagai otak/pengolah utama dalam sebuah sistem komputer yang merupakan hasil dari pertumbuhan teknologi semikonduktor. Pertama kali diperkenalkan pada tahun 1971 oleh Intel Corporation, yaitu Intel 4004 yang mempunyai arsitektur 4-bit. Dengan penambahan beberapa periferal (memori, peranti I/O, dan sebagainya), Intel 4004 dapat diubah menjadi sebuah sistem komputer kecil. Setelah itu teknologi mikroprosessor berkembang sangat cepat dengan diperkenalkannya mikroprosessor baru oleh intel, yaitu 8080 (berarsitektur 8-bit), 8085, dan kemudian 8086 (berarsitektur 16-bit). Perusahaan semikonduktor lain juga mengembangkan mikroprosesor yang lain, antara lain Motorola dengan M6800 dan Zilog dengan Z80. Dalam sebuah mikrokomputer (PC= Personal Computer merupakan salah satu jenis mikrokomputer), sebuah mikroprosessor merupakan CPU (Central Processing Unit) sistem. Jadi pada PC, mikroprosesor digunakan sebagai pengolah utama pada semua kerja komputer, yaitu untuk menjalankan perangkat lunak, memecahkan persoalan-persoalan aritmatika, mengendaliakan proses Input/ Output, dan sebagainya. Secara umum, mikroprosesor dengan piranti pendukungnya dikatakan membentuk suatu mikrokomputer. Jika CPU dan peralatan pendukungnya berada pada IC yang sama, serta digunakan untuk penerapan sistem kendali maka IC tersebut disebut sebagai mikrokontroler. Contoh dari mikrokontroler adalah 8051, Motorola 68HC11, Atmel AVR, dan sebagainya. Dengan berkembangnya mikroprosesor/ mikrokontroler, teknologi elektronika mengalami banyak revolusi. Mikroprosesor dan mikrokontroler mulai banyak digunakan dalam berbagai aplikasi elektronika, antara lain di bidang otomasi industri, otomotif, sensor dan pengukuran, telekomunikasi, penerbangan, dan sebagainya. Keuntungan dari penggunaan mikroprosesor atau mikrokontroler

2 II-2 adalah sistem yang diciptakan menjadi sangat fleksibel karena modifikasi dan pengembangan cukup dilakukan pada perangkat lunaknya. Dengan penambahan beberapa piranti pendukung (memori, piranti Input/Output, dan sebagainya), sebuah mikroprosesor dapat diubah menjadi sebuah mikrokomputer. Berikut adalah uraian dari masing-masing bagian. Mikroprosesor bertugas sebagai CPU ( Central Processing Unit ) atau unit pengolah pusat keseluruhan sistem, yaitu menjalankan perangkat lunak yang disimpan pada memori program, mengatur jalur pengiriman data dari atau ke piranti-piranti (memori, I/O, dan sebagainya), mengolah data-data yang ada pada perangkat lunak, dan sebagainya. ROM (Read Only Memory ) berguna untuk menyimpan perangkat lunak yang akan dijalankan oleh mikrokomputer. RAM ( Random Access Memory ) berguna untuk menyimpan data sementara yang mungkin diperlukan oleh mikrokomputer sewaktu menjalankan perangkat lunak, misalnya menyimpan nilai-nilai pada variabel. Piranti I/O untuk menghubungkan sistem dengan dunia luar (piranti di luar sistem mikrokomputer). Jadi, tugasnya adalah untuk mengirimkan dan menerima data dari atau ke luar sistem. Contohnya pada PC, salah satu piranti I/O bertugas menerima masukan data dari keyboard, serta piranti I/O yang lain bertugas mengirimkan data ke printer untuk dicetak dan sebagainya. Clock atau denyut berguna untuk menyinkronkan kerja piranti-piranti dalam sistem elektronik. Pembangkitnya bisa berupa rangkaian RC, resonator keramik, osilator kristal, IC pewaktu 555 atau VCO (osilator terkendali tegangan). Mikroprosesor tidak dapat berdiri sendiri karena kerjanya sangatlah bergantung pada piranti-piranti pendukung lainnya. Akibat ketergantungannya yang besar pada piranti-piranti pendukung tersebut maka mikroprosesor menjadi kurang efisien lagi. Perusahaan-perusahaan semikonduktor lalu menciptakan IC mikroprosesor jenis lain yang mana di dalam IC mikroprosesor tersebut sudah terdapat piranti-piranti pendukungnya yang kemudian dinamai mikrkontroler.

3 II-3 Mikrokontroler juga sering juga disebut sebagai mikrokomputer dalam sebuah chip ( single chip mikrocomputer ). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah solusi satu chip yang secara drastis mengurangi jumlah komponen dan biaya desain. Meski kurang efisien dibanding mikrokontroler, untuk penggunaan tertentu mikroprosesor tetap mempunyai kelebihan-kelebihan, antara lain lebih cepat dan lebih upgradable (karena semua piranti tambahan diletakkan di luar sehingga bisa diganti). Tabel 2.1 Jenis Mikroprosesor dan mikrokontroler JENIS VENDOR KELUARGA VARIANS Mikroprosesor Intel 80x , 8088, , 80386, Pentium Mikroprosesor Motorola Mikroprosesor Zilog Z80 Z80 Mikrokontroler Intel MCS , 8052, 8031, 8032, 8751, 8752 Mikrokontroler Intel MCS Mikrokontroler Motorola 68HCxx 68HC11, 68HC25 Mikrokontroler Atmel MCS-51 89C51, 89C52, 89C55, 89S52 Mikrokontroler Siemens MCS-51 80C515 Mikrokontroler Atmel AVR Attiny 2313, ATmega 8515, 8535, 16, Karakteristik Mikrokontroler Terdapat beberapa karakter mikrokontroler yang diantaranya: Teknik fabrikasi: CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor, ini adalah teknik yang biasa dilakukan untuk memproduksi hampir semua mikrokontroler terbaru. Sifat CMOS memerlukan daya yang kecil dibanding mikrokontroler yang dibuat dengan teknik sebelumnya memungkinkan untuk dioperasikan menggunakan baterai. Arsitektur a. Von-Neuman: Mikrokontroler yang didesain berdasarkan arsitektur ini memiliki sebuah data bus yang dipergunakan untuk fetch

4 II-4 instruksi dan data. Program (instruksi) dan data disimpan pada memori utama secara bersama-sama. Ketika kontroler mengalamati suatu alamat di memori utama, hal pertama yang dilakukan adalah instruksi tersebut sehingga memperlambat operasi mikrokontroler. b. Harvard: Arsitektur ini memiliki data bus dan instruksi yang terpisah sehingga memungkinkan eksekusi dilakukan secara bersamaan. Secara teoritis, hal ini memungkinkan eksekusi yang lebih cepat, tetapi di lain pihak memerlukan desain perangkat keras yang lebih kompleks Instruksi a. CISC: Saat ini hampir semua mikrikontroleradalah mikrokontroler CISC (Complete Instruction Set Computer), biasanya memiliki lebih dari 100 instruksi. Keunggulan dari CISC ini adalah adanya instruksi yang bekerja seperti sebuah makro sehingga memungkinkaan programmer untuk menggunakan sebuah instrukdi menggantikan beberapa instruksi sederhana lainnya. b. RISC: Daat ini industri cenderung menggunakan desain mikroprosessor RISC (Reduced Instruction Set Computer). Dengan menggunakan jumlah instruksi yang lebih sedikit, memungkinkan lahan pada chip (silicon real-estate) digunakan untuk meningkatkan kemampuan chip. Keuntungan dari RISC adalah kesederhanaan desain, chip yang lebih kecil, jumlah pin sedikit dan sangat sedikit mengkonsumsi daya. Sebagai contoh, beberapa tipe AVR hanya memiliki 130 instruksi. Arsitektur Harvard memungkinkan akses program dan data yang bersamaan. Instruction Pipelining menungkatkan kecepatan eksekusi. Orthogonal instruction set untuk kemudahan dalam programming memungkinkan tiap instruksi untuk dioperasikan pada register atau digunakan pada beberapa mode pengalamatan, instruksi-instruksi tidak mempunyai kombinasi tertentudan juga tanpa pengecualian Gambaran Umum Mikrokontroler AVR ATmega 8535/16/32

5 II-5 AVR merupakan mikrokontroler dengan arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer) dengan lebar bus data 8 bit. Frekuensi kerja mikrokontroler AVR ini pada dasarnya sama dengan frekuensi osilator sehingga hal tersebut menyebabkan kecepatan kerja AVR untuk frekuensi osilator yang sama akan dua belas kali lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler keluarga AT89S51/52. Dengan instruksi yang sangat fariatif (mirip dengan sistem CISC-Complex Instruction Set Computer) serta jumlah register serba guna (General Purpose Register) sebanyak 32 buah yang semuanya terhubung secara langsung ke ALU (Arithmatic Logic Unit), kecepatan operasi mikrokontroler AVR ini dapat mencapai 16 MIPS (enam belas juta instruksi per detik), sebuah kecepatan yang sangat tinggi untuk ukuran mikrokontroler 8-bit yang ada di pasaran sampai saat ini. Untuk memenuhi kebutuhan dan aplikasi industri yang sangat beragam, mikrokontroler keluarga AVR ini muncul dipasaran dengan tiga seri utama, yaitu TinyAVR, AVR, classicavr, dan megaavr. Keseluruhan seri AVR ini pada dasarnya memiliki organisasi memori dan set instruksi yang sama. Perbedaan yang ada pada kenyataannya hanya merefleksikan tambahan-tambahan fitur yang ditawarkan saja(contoh dengan adanya tambahan ADC internal pada seri AVR tertentu, jumlah port I/O serta memori yang berbeda). Diantara ketiganya, mega AVR umumnya memiliki fitur yang paling lengkap, disusul oleh AVR, dan terakhir TinyAVR. A. Fitur ATmega 8535 Performa tinggi, Low-Power 8-bit Miktokontroler Mikrokontroler dengan arsitektur RISC a. 130 Powerful Instructions Most Single Clock Cycle Execution. b. 32 x 8 General Purpose Working Registers. c. Fully Static Operation. d. Up to 16 MIPS Throughout at 16 MHz. e. On-chip 2-cycle Multiplier.

6 II-6 Nonvolatile Program dan memori data. a. 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash, Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles. b. Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits In- System Programming by On-chip Boot Program True Read- While-Write Operation. c. 512 Bytes EEPROM, Endurance: 100,000 Write/Erase Cycles d. 512 Bytes EEPROM. e. Programming Lock for Software Security. Fitur pada periferal a. Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes. b. One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture mode. c. Real Time Counter with Separate Oscillator. d. Four PWM Channels. e. 8-channel, 10-bit ADC, 8 Single-ended Channels, 7 Differential Channels for TQFP Package Only. 2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x for TQFP Packages Only. f. Byte-oriented Two-wire Serial Interface. g. Programmable Serial USART. h. Master/Slave SPI Serial Interface. i. Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator. j. On-chip Analog Comparator. Fitur Spesial Mikrokontroler a. Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection. b. Internal Calibrated RC Oscillator. c. External and Internal Interrupt Sources.

7 II-7 d. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby. I/O dan Packages a. 32 Programmable I/O Lines b. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad QFN/MLF Operasi Tegangan a V for ATmega8535L b. ATmega8535 Kecepatan a. 0-8 MHz for ATmega8535L b MHz for ATmega8535 B. Fitur ATmega 16 High-performance, Low-power Atmel AVR 8-bit Microcontroller Advanced RISC Architecture a. 131 Powerful Instructions Most Single-clock Cycle Execution b. 32 x 8 General Purpose Working Registers c. Fully Static Operation d. Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz e. Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz High Endurance Non-volatile Memory segments a. 16 Kbytes of In-System Self-programmable Flash program memory b. 512 Bytes EEPROM c. 1 Kbyte Internal SRAM d. Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM e. Data retention: 20 years at 85 C/100 years at 25 C f. Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits In-System Programming by On-chip Boot Program

8 II-8 True Read-While-Write Operation g. Programming Lock for Software Security JTAG (IEEE std Compliant) Interface a. True Read-While-Write Operation b. Extensive On-chip Debug Support c. Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface Peripheral Features a. Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes b. One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture mode c. Real Time Counter with Separate Oscillator d. Four PWM Channels e. 8-channel, 10-bit ADC 8 Single-ended Channels 7 Differential Channels in TQFP Package Only 2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x f. Byte-oriented Two-wire Serial Interface g. Programmable Serial USART h. Master/Slave SPI Serial Interface i. Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator j. On-chip Analog Comparator Special Microcontroller Features a. Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection b. Internal Calibrated RC Oscillator c. External and Internal Interrupt Sources d. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby I/O and Packages

9 II-9 a. 32 Programmable I/O Lines b. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad QFN/MLF Operating Voltages a. 2.7V - 5.5V for ATmega16L b. 4.5V - 5.5V for ATmega16 Speed Grades a. 0-8 MHz for ATmega16L b MHz for ATmega16 Power 1 MHz, 3V, and 25 C for ATmega16L a. Active: 1.1 ma b. Idle Mode: 0.35 ma c. Power-down Mode: < 1 μa C. Fitur ATmega32 High-performance, Low-power Atmel AVR 8-bit Microcontroller Advanced RISC Architecture a. 131 Powerful Instructions Most Single-clock Cycle Execution b General Purpose Working Registers c. Fully Static Operation d. Up to 16 MIPS Throughput at 16MHz e. On-chip 2-cycle Multiplier High Endurance Non-volatile Memory segments a. 32Kbytes of In-System Self-programmable Flash program memory b. 1024Bytes EEPROM c. 2Kbytes Internal SRAM d. Write/Erase Cycles: 10,000 Flash/100,000 EEPROM e. Data retention: 20 years at 85 C/100 years at 25 C(1) f. Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits In-System Programming by On-chip Boot Program

10 II-10 True Read-While-Write Operation g. Programming Lock for Software Security JTAG (IEEE std Compliant) Interface a. Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard b. Extensive On-chip Debug Support c. Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface Peripheral Features a. Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes b. One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture mode c. Real Time Counter with Separate Oscillator d. Four PWM Channels e. 8-channel, 10-bit ADC f. Byte-oriented Two-wire Serial Interface g. Programmable Serial USART h. Master/Slave SPI Serial Interface i. Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator j. On-chip Analog Comparator Special Microcontroller Features a. Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection b. Internal Calibrated RC Oscillator c. External and Internal Interrupt Sources d. Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby and Extended Standby I/O and Packages a. 32 Programmable I/O Lines b. 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad QFN/MLF Operating Voltages a. 2.7V - 5.5V for ATmega32L

11 II-11 b. 4.5V - 5.5V for ATmega32 Speed Grades a. 0-8MHz for ATmega32L b. 0-16MHz for ATmega32 Power Consumption at 1MHz, 3V, 25 C a. Active: 1.1mA b. Idle Mode: 0.35mA c. Power-down Mode: < 1μA

12 II-12 Gambar 2.1 Blok Diagram ATmega8535/16/32 IC ATmega 8535, 16, dan 32 memiliki banyak kesamaan, oleh karena itu ketiga IC ini dapat dipasang pada satu sistem minumum, tetapi ketiga IC ini tetap memiliki tiga perbedaan yang tidak bisa diabaikan seperti ditunjukkan pada tabel 2.x dibawah ini:

13 II-13 Tabel 2.2 Perbandingan parameter antara ATmega8535, ATmega16, dan ATmea32 Parameter ATmega16 ATmega32 ATmega8535 Flash (Kbytes): 16 Kbytes 32 Kbytes 8 Kbytes Pin Count: Max. Operating Frequency: 16 MHz 16 MHz 16 MHz CPU: 8-bit AVR 8-bit AVR 8-bit AVR Max I/O Pins: Ext Interrupts: SPI: TWI (I2C): UART: CAN: ADC channels: ADC Resolution (bits): ADC Speed (ksps): Analog Comparators: DAC Channels: DAC Resolution (bits): SRAM (Kbytes): EEPROM (Bytes): Self Program Memory: YES YES YES DRAM Memory: No No No NAND Interface: No No No Temp. Range (deg C): -40 to to to 85 I/O Supply Class: 2.7 to to to 5.5 Operating Voltage (Vcc): 2.7 to to to 5.5 Timers: PWM Channels: kHz RTC: Yes Yes Yes Calibrated RC Oscillator: Yes Yes Yes Tabel 2.3 Perbandingan alokasi pin ATmega 8535/16/32

14 II-14 Port ATmega16 ATmega32 ATmega8535 Port A PA0 (ADC0) PA0 (ADC0) PA0 (ADC0) PA1 (ADC1) PA1 (ADC1) PA1 (ADC1) PA2 (ADC2) PA2 (ADC2) PA2 (ADC2) PA3 (ADC3) PA3 (ADC3) PA3 (ADC3) PA4 (ADC4) PA4 (ADC4) PA4 (ADC4) PA5 (ADC5) PA5 (ADC5) PA5 (ADC5) PA6 (ADC6) PA6 (ADC6) PA6 (ADC6) PA7 (ADC7) PA7 (ADC7) PA7 (ADC7) Port B PB0 (XCK/T0) PB0 (XCK/T0) PB0 (XCK/T0) PB1 (T1) PB1 (T1) PB1 (T1) PB2 PB2 PB2 (INT2/AIN0) (INT2/AIN0) (INT2/AIN0) PB3 (OC0/AIN1) PB3 (OC0/AIN1) PB3 (OC0/AIN1) PB4 (SS) PB4 (SS) PB4 (SS) PB5 (MOSI) PB5 (MOSI) PB5 (MOSI) PB6 (MISO) PB6 (MISO) PB6 (MISO) PB7 (SCK) PB7 (SCK) PB7 (SCK) Port C PC0 ( SCL) PC0 ( SCL) PC0 ( SCL) PC1 (SDA) PC1 (SDA) PC1 (SDA) PC2 (TCK ) PC2 (TCK ) PC2 PC3 (TMS) PC3 (TMS) PC3 PC4 (TDO) PC4 (TDO) PC4 PC5 (TDI) PC5 (TDI) PC5 PC6 (TOSC1 ) PC6 (TOSC1 ) PC6 (TOSC1 ) PC7 (TOSC2) PC7 (TOSC2) PC7 (TOSC2) Port D PD0 (RXD) PD0 (RXD) PD0 (RXD) PD1 (TXD) PD1 (TXD) PD1 (TXD)

15 II-15 PD2 (INT0) PD2 (INT0) PD2 (INT0) PD3 (INT1) PD3 (INT1) PD3 (INT1) PD4 (OCI1B) PD4 (OCI1B) PD4 (OCI1B) PD5 (OCI1A) PD5 (OCI1A) PD5 (OCI1A) PD6 (ICP1) PD6 (ICP1) PD6 (ICP1) PD7 (OC2) PD7 (OC2) PD7 (OC2) Tabel 2.4 Konfigurasi Pin ATmega16/32

16 II-16 VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya. GND merupakan pin ground Port A (PA0...PA7) 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 diatur terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, semua pin 9 port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. Port B (PB0...PB7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer port B dapat memberi arus 20 ma dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus diatur 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

17 II-17 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 2.5 Fungsi khusus Port B Port C (PC0...PC7) 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 diatur 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 C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternatif sebagai osilator untuk timer/counter 2. Port D (PD0...PD7) Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 ma dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus diatur terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin 11 memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1

18 II-18 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsifungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 2.6 Konfigurasi Port D ATMega32L RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC AREF merupakan pin masukan tegangan referensi Inti CPU AVR ATmega8535/16/32

19 II-19 Gambar 2.2 Inti CPU AVR ATmega8535/16/32 Inti CPU diperlihatkan pada Gambar 2.4 yang menunjukkan kedudukan masing-masing modul tersebut tergabung menjadi satu dengan sebuah jalur data sebesar 8-bit sehingga pada chip mikrokontroler dengan fitur yang lebih banyak tidak perlu mengubah jalur data, tetapi dapat diatasi dengan mengubah fungsi modul status dan control seiring dengan bertambahnya modul PETA MEMORI ATMEGA 8535/16/32 A. Register kegunaan umum R0-R31 Untuk keperluan umum, AVR memiliki 32 register bantu (R0- R31), masing-masing sebesar 8-bit yang menempati alamat memory data $ $001F. Semua register bantu ini dapat digunakan langsung karena terhubung langsung dengan ALU, tetapi juga memiliki fungsi yang berbeda-beda. Pasangan R1 dan R0 berfungsi untuk menampung hasil

20 II-20 perhitungan aritmatika R16-R31 dapat digunakan untuk menampung data secara immediate. Memori yang ada pada mikrokontroler ATmega32 ada beberap macam, misalnya General Working Register (register kegunaan umum) sebanyak 32 byte, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.8 : Gambar 2.3 Register kegunaan umum B. Stack Point Register Sebagian besar stack digunakan untuk menyimpan data temporer, untuk menyimpan varibel lokal dan untuk menyimpan alamat memori setelah terjadi interupsi dan subroutine. Alamat SP harus dimulai diatas $60. Alamatnya akan dikurangi satu ketika ada data masuk ke dalam stack, didorong dengan intstruksi PUSH dan dikurangi sebanyak 2 ketika dimasukkan alamat untuk kembali saat menerima instruksi interupsi atau operasi memanggil subrutin. SP akan dinaikkan satu ketika data diambil dari stack dengan instruksi POP, dan akan dinaikkan 2 ketika data diambil dari stack, instruksi RET dari sebuah subrutin, atau RETI dari subroutin interupsi.

21 II-21 C. Register I/O Register I/O, yaitu register yang berungsi mengatur fungsi modulmodul pada mikrokontroler, menempati 64 alamat mulai dari $0020 sampai dengan $005F. Dapat dibayangkan register I/O ini sebagai SFR (Special Function Register) yang terdapat pada AT89S52/51. Alamat berikutnya, yaitu $0060 sampai $085F sebesar 2 Kilobyte berfungsi sebagai SRAM internal. Alamat $085F adalah akhir dari alamat SRAM internal atau disebut RAMEND. Kelompok register ini berfungsi sebagai pengatur kerja fitur-fitur dan peripheral yang terdapat pada AVR, misalnya untuk mengatur kerja interupsi maka digunakan register GICR pada alamat $3B, PORTA sampai dengan PORTD juga terdapat pada register I/O. D. FLASH PEROM Memori ini mempunyai kegunaan menyimpan kode-kode instruksi sehingga merupakan memori dengan kapasitas terbesar diantara memori yang ada di dalam sebuah chip mikrokontroler. Memori program yang terletak pada memori jenis ini tersusun dalam 1 word atau 2 byte dengan lebar kode instruksi sebesar 16-bit atau 32-bit. ATmega32 memiliki 32 Kilobyte x 16 bit dengan alamat dari $000 sampai dengan $3FFF. Mode pengalamatan memori ini ditangani oleh program counter (PC) sebesar 12 bit. Untuk keperluan keamanan perangkat lunak, lahan memori Flash PEROM dibagi menjadi 2 bagian, bagian Boot Program dan bagian Application Program. Memori ini mampu bertahan hingga kali hapus/tulis programnya. Program Counter ATmega 32 mempunyai lebar 14 bit sehingga dapat mengalamati 16K lokasi memori program. Tabel konstanta dapat dialokasikan ke setiap alamat dalam memori program tidak ada ketentuan tertentu.

22 II-22 Gambar 2.4 Flash PEROM ATmega32 E. EEPROM ATmega32 berisi 1024 byte memori data EEPROM atau memori yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik. Memori ini diorganisasikan agar dapat diakses baca dan ditulis dalam satu byte. EEPROM mempunyai ketahanan, sedikitnya kali hapus/tulis. 2.2 PUSH BUTTON Switch Push Button adalah saklar tekan yang berfungsi untuk menghubungkan atau memisahkan bagian bagian dari suatu instalasi listrik satu sama lain (suatu sistem saklar tekan push button terdiri dari saklar tekan start. Stop reset dan saklar tekan untuk emergency. Push button memiliki kontak NC (normally close) dan NO (normally open). Prinsip kerja Push Button adalah apabila dalam keadaan normal tidak ditekan maka kontak tidak berubah, apabila ditekan maka kontak NC akan berfungsi sebagai stop (memberhentikan) dan kontak NO akan berfungsi sebagai start (menjalankan) biasanya digunakan pada sistem pengontrolan motor motor induksi untuk menjalankan mematikan motor pada industri industri. Push button dibedakan menjadi beberapa tipe, yaitu: a. Tipe normally open (NO)

23 II-23 Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir. 2.5 Tipe push button normally open b. Tipe normally close (NC) Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus. Gambar 2.6 Tipe push button normally close 2.3 ADC ATmega8535/16/32 memiliki fitur sebuah ADC Succesive Approximation 10 bit. ADC terhubung dengan sebuah analog multiplexer 8-chanel yang dapat dihubungkan dengan 8 input tegangan single-ended pada pin Port A. Input tegangan single-ended mengacu pada 0 V (GND). ADC terdiri dari sebuah rangkaian Sample and Hold yang memastikan tegangan input pada ADC ditahan pada level konstan selama konversi. Diagram blok dari ADC ditunjukkan pada gambar 2.7. ADC memiliki pin tegangan supply analog terpisah yaitu AVCC. AVCC tidak boleh berbeda lebih dari ± 0,3 V dari V CC.

24 II-24 Tegangan referensi internal dengan nominal 2,56 V atau AVCC disediakan dalam chip. Referensi tegangan dapat dihubungkan secara eksternal pada pin AREF oleh sebuah kapasitor untuk pencegah noise yang lebih baik. Gambar 2.7 Diagram Blok Analog-to-Digital Converter ADC mengkonversi tegangan input analog ke sebuah nilai digital 10 bit melalui Successive Approximation. Nilai minimum mewakili GND dan nilai maksimum mewakili tegangan pada pin AREF dikurangi 1 LSB. Sebagai pilihan, tegangan referensi AVCC atau 2,56 V internal dapat dihubungkan ke AREF dengan menuliskan pada bit REFSn dalam register ADMUX. Tegangan referensi

25 II-25 internal harus di-decouple oleh sebuah kapasitor eksternal pada pin AREF untuk meningkatkan kekebalan terhadap noise. Channel input analog dan differential gain dipilih dengan menuliskan pada bit MUX dalam ADMUX. Setiap pin input ADC dapat dipilih sebagai single-ended pada ADC. Pemilihan pin input ADC dapat dipilih sebagai input positif dan negative pada differential gain amplifier. ADC diaktifkan dengan menge-set bit ADC enable (ADEN) dalam ADCSRA. Pilihan referensi tegangan dan channel input tidak akan menimbulkan efek sampai ADEN di-set. ADC tidak mengkonsumsi daya ketika ADEN di-clear, sehingga direkomendasikan untuk memastikan ADC sebelum memasuki mode power saving sleep. ADC membangkitkan hasil 10-bit yang ditampilkan pada ADC Data Register, ADCH dan ADCL. Secara default, hasil ditampilkan teratur kanan, akan tetapi secara pilihan dapat ditampilkan teratur kiri dengan menge-set bit ADLAR dalam ADMUX. Jika hasil teratur kiri dan tidak lebih kepresisian 8-bit diperlukan, cukup membaca ADCH. Jika tidak, ADCL harus dibaca terlebih dahulu kemudian ADCH untuk memastikan isi register data berasal dari konversi yang sama. Sekali ADCL dibaca, akses ADC ke register data ditutup. Konversi tunggal dimulai dengan menuliskan logic 1 pada bit Start Conversion, ADSC. Bit ini tetap tinggi selama konversi sedang berjalan dan diclear oleh hardware ketika konversi selesai. Jika channel data berbeda dipilih ketika konversi sedang berjalan, ADC akan menyelesaikan konversi yang sedang berjalan sebelum mengganti channel. Sebagai alternatif, sebuah konversi dapat dipicu otomatis oleh berbagai seumber. Pemicu otomatis dihasilkan dengan menge-set bit ADC auto trigger enable, ADATE dalam ADCSRA. Sumber pemicu dipilih dengan mengatur bir ADC trigger select, ADTS dalam SFIOR. Pada gambar ditunjukkan diagram blok logika ADC auto trigger.

26 II-26 Gambar 2.8 Logika ADC Auto Trigger Gambar 2.9 Prescaler ADC Secara default, rangkaian Successive Aproximation memerlukan frekuensi clock input antara 50 KHz sampai 200 KHz untuk mendapatkan resolusi maksimum. Jika hanya diperlukan resolusi yang lebih rendah dari 10-bit, frekuensi input clock ADC dapat dinaikkan sampai diatas 200 KHz. Gambar menunjukkan diagram blok ADC prescaler. Mode ADC memiliki sebuah prescaler yang menghasilkan clock ADC dari frekuensi CPU diatas 100 KHz. Prescaling di-set oleh bit ADPS dalam ADCSRA. Prescaler mulai menghitung dari saat ADC dinyalakan dengan mengeset bit ADEN dalam ADCSRA. Prescaler tetap berjalan selama bit ADEN set, dan tetap reset ketika ADEN clear.

27 II-27 Setelah konversi selesai (ADIF tinggi), hasil konversi disimpan dalam register hasil ADC (ADCL, ADCH). Untuk konversi single-ended, hasilnya didapat dengan persamaan dibawah ini: VIN 1024 ADC V Dimana V IN adalah tegangan pada pin input yang diilih dan V REF adalah tegangan referensi yang dipilih. 0 x 000 mewakili ground analog, dan 0 x 3FF mewakili tegangan referensi yang dipilih dikurangi 1 LSB. 2.4 LM35 Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35 yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika yang diproduksi oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan. Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan kesensor adalah sebesar 5 Volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µa hal ini berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (selfheating) dari sensor yang dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu 25 ºC. Tiga pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau V out dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mv setiap derajad celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut : REF V LM35 = Suhu * 10 mv

28 II-28 Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mv. Pada penempatannya LM35 dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya. Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode bypass kapasitor dari V in untuk ditanahkan. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35. Berikut adalah point-point penting spesifikasi LM35: 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10 mvolt/ºc, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat pada gambar Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC. 4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt. 5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µa. 6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada udara diam. 7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 ma. 8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

29 II Keypad 4x4 Keypad Matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara maktriks (baris x kolom) sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, Keypad Matriks 4 4 cukup menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkaian tombol disusun secara horizontal membentuk baris dan secara vertikal membentuk kolom: Gambar 2.10 Keypad 4x4 Namun demikian, sebagai konsekuensi dari penggunaan bersama satu jalur (semisal baris satu (B1) ), maka tidak dimungkinkan pengecekkan dua tombol sekaligus dalam satu slot waktu. Proses pengecekkan dari tombol yang dirangkai secara maktriks adalah dengan teknik scanning, yaitu proses pengecekkan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan-balik) nya pada bagian yang lain. Dalam hal ini, pemberian umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekkan umpan-balik pada bagian kolom. Pada saat pemberian umpan-data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi inversi-nya. Tombol yang ditekan dapat diketahui dengan melihat asal data dan di kolom mana data tersebut terdeteksi: 2.6 Seven Segment

30 II-30 Seven Segment adalah tujuh segmen-segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segment merupakan display visual yang umum digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital, penujuk antrian, display angka digital dan termometer digital. Penggunaan secara umum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital. Seven segment ini tersusun atas 7 buah LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan diberikan lebel dari a sampai g dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common. Gambar 2.11 Seven segment Jenis-jenis Seven Segment : 1. Jenis Common Anoda Semua anoda dari LED dalam seven segment disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke

31 II-31 VCC, maka common anoda ini berada pada kondisi aktif low (led akan menyala/aktif bila diberi logika 0). 2. Jenis Common Cathoda Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke ground. Karena seluruh katoda dihubungkan ke ground, maka common cathode ini berada pada kondisi aktif high (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1). Gambar 2.12 Common pada seven segment 1.7 LED LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang dapat mengeluarkan emisi cahaya.led merupakan produk temuan lain setelah dioda. Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium, arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula.

32 II-32 Gambar 2.13 Simbol LED Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama dengan karakteristik diode yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju. Tegangan yang diperlukan sebuah diode untuk dapat beroperasi adalah tegangan maju (Vf). 1.8 LCD Lyquid Crystal Display (LCD) merupakan salah satu alat untuk tampilan, memiliki bermacam ukuran mulai dari 1 sampai 4 baris, 16 sampai 40 karakter per baris, dan 5x7 atau 5x10 dot display fonts. Meskipun LCD memiliki bermacam ukuran tetapi penggunaannya standar. Pada umumnya LCD memiliki 16 pin yang terbagi atas jalur data, kontrol, power, dan backlight. Tabel 2.6 Konfigurasi pin LCD karakter 16x2 No. Pin Simbol Level Fungsi 1 V SS GND Ground 2 V DD +5V Tegangan Supply LCD 3 V EE Pengaturan kontras LCD 4 RS H/L Register Select, H = Baca, L = instruksi 5 R/W H/L Read/Write, H = baca, L = tulis 6 E Pulsa L-H-L Enable Signal 7 DB0 H/L Data Bit 0 8 DB1 H/L Data Bit 1 9 DB2 H/L Data Bit 2 10 DB3 H/L Data Bit 3 11 DB4 H/L Data Bit 4 12 DB5 H/L Data Bit 5 13 DB6 H/L Data Bit 6 14 DB7 H/L Data Bit 7

33 II A(+) +5V Led Backlight(+) 16 A(-) 0V Led Backlight(-) Jalur kontrol LCD terdiri dari: Register Select Control (RS). Jika RS berlogika 0 maka akan terjadi proses menulis instruksi/command register. Dan sebaliknya, jika RS berlogika 1 maka akan terjadi proses membaca status busyflag dan alamat counter LCD. Enable Control (E). Merupakan sinyal awal untuk membaca/menulis LCD. Proses transaksi data/command terjadi saat transisi E dari logika 1 ke logika 0. Read/Write Control (R/W). Pada saat R/W berlogika 0 terjadi proses menulis dan saat berlogika 1 terjadi proses membaca. Konfigurasi pin dari LCD ditunjukkan pada Gambar dibawah ini: Gambar 2.14 Pin LCD Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut: Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor. Terdapat 192 macam karakter. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter). Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit. Dibangun dengan osilator lokal. Satu sumber tegangan 5 volt. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan. Bekerja pada suhu 0 o C sampai 55 o C. 1.9 LCD grafis 128x64 pixel LCD Grafik adalah modul penampil yang memiliki 128x64 pixel. Penampil modul LCD grafik ini memiliki 20 pin yang 14 diantaranya dihubungkan pada mikrokontroler, sedangkan 6 kaki lainnya dipakai sebagai

34 II-34 tegangancatu positif, ground, mengatur contrast dari modul LCD dan mengatur lampu latar belakang (backlight) Proses menampilkan meliputi proses mapping dan proses penulisan data pada modul LCD. Modul LCD yang dipakai terbagi menjadi dua bagian utama dengan ukuran 64x64 titik dan terbagi lagi menjadi baris (dalam byte) dan kolom sesuai yang terlihat pada gambar 2.7. Untuk itu, saat akan melakukan penulisan pada modul LCD harus ditentukan dahulu posisinya (mapping). Baru kemudian dikirimkan data-data yang bisa menggambarkan bentuk isyarat yang diukur. Tabel 2.7 Pin-pin pada LCD Nomor Pin Symbol Level Kegunaan 1 VSS 0 V Tegangan catu nol volt 2 VDD 5 V Tegangan catu untuk LCD 3 Vo Variabel Tegangan untuk kontras layar LCD 4 D/I H/L H: data L: Instruksi 5 R/W H/L H: Baca (modul LCD ke mikrokontroler) L: Tulis (mikrokontroler ke modul LCD) 6 E H Sinyal Enable 7 14 DB0 DB7 H/L Data bit CS1 L Pemilih kolom CS2 L Pemilih RES L Sinyal reset 18 Vout Variabel Tegangan negatif untuk kontras layar LCD 19 A Variabel Tegangan catu positif untuk lampu latar belakang 20 K Variabel Tegangan catu negatif untuk lampu latar belakang

35 II MOTOR DC Motor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motormotor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Motor DC memerlukan suplai tegangan yang searah pada kumparan medan untuk diubah menjadi energi mekanik. Kumparan medan pada motor dc disebut stator (bagian yang tidak berputar) dan kumparan jangkar disebut rotor (bagian yang berputar). Jika terjadi putaran pada kumparan jangkar dalam pada medan magnet, maka akan timbul tegangan (GGL) yang berubah-ubah arah pada setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak-balik. Prinsip kerja dari arus searah adalah membalik phasa tegangan dari gelombang yang mempunyai nilai positif dengan menggunakan komutator, dengan demikian arus yang berbalik arah dengan kumparan jangkar yang berputar dalam medan magnet. Bentuk motor paling sederhana memiliki kumparan satu lilitan yang bisa berputar bebas di antara kutub-kutub magnet permanen. Gambar 2.15 Motor DC Catu tegangan dc dari baterai menuju ke lilitan melalui sikat yang menyentuh komutator, dua segmen yang terhubung dengan dua ujung lilitan. Kumparan satu lilitan pada gambar di atas disebut angker dinamo. Angker dinamo adalah sebutan untuk komponen yang berputar di antara medan magnet. Jika arus

36 II-36 lewat pada suatu konduktor, timbul medan magnet di sekitar konduktor. Arah medan magnet ditentukan oleh arah aliran arus pada konduktor. Gambar 2.16 Medan magnet yang membawa arus mengelilingi konduktor Aturan Genggaman Tangan Kanan bisa dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam konduktor dengan tangan kanan dengan jempol mengarah pada arah aliran arus, maka jari-jari anda akan menunjukkan arah garis fluks. Gambar 3 menunjukkan medan magnet yang terbentuk di sekitar konduktor berubah arah karena bentuk U Motor Servo Motor servo adalah sebuah motor dengan sistem closed feedback di mana posisi dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor, serangkaian gear, potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari kabel motor. Tampak pada gambar dengan pulsa 1.5 ms pada periode selebar 2 ms maka sudut dari sumbu motor akan berada pada posisi tengah. Semakin lebar pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah jarum jam dan semakin kecil pulsa OFF maka akan semakin besar gerakan sumbu ke arah yang berlawanan dengan jarum jam. Motor servo biasanya hanya bergerak mencapai sudut tertentu saja dan tidak kontinyu seperti motor DC maupun motor stepper. Walau demikian, untuk beberapa keperluan tertentu, motor servo dapat dimodifikasi agar bergerak kontinyu. Pada robot, motor ini sering digunakan untuk bagian kaki, lengan atau

37 II-37 bagianbagian lain yang mempunyai gerakan terbatas dan membutuhkan torsi cukup besar. Motor servo adalah motor yang mampu bekerja dua arah (CW dan CCW) dimana arah dan sudut pergerakan rotornya dapat dikendalikan hanya dengan memberikan pengaturan duty cycle sinyal PWM pada bagian pin kontrolnya. Motor Servo tampak pada gambar 2.16 Gambar 2.16 Motor Servo 180 o Motor Servo merupakan sebuah motor DC yang memiliki rangkaian control elektronik dan internal gear untuk mengendalikan pergerakan dan sudut angularnya. Sistem Mekanik Motor Servo tampak pada gambar Gambar 2.17 Motor Servo yang terdiri dari motor DC dan potensiometer Motor servo adalah motor yang berputar lambat, dimana biasanya ditunjukkan oleh rate putarannya yang lambat, namun demikian memiliki torsi yang kuat karena internal gearnya. Lebih dalam dapat digambarkan bahwa sebuah motor servo memiliki :

38 II-38 3 jalur kabel : power, ground, dan control Sinyal control mengendalikan posisi Operasional dari servo motor dikendalikan oleh sebuah pulsa selebar ± 20 ms, dimana lebar pulsa antara 0.5 ms dan 2 ms menyatakan akhir dari range sudut maksimum. Konstruksi didalamnya meliputi internal gear, potensiometer, dan feedback control. Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar 2.18 Gambar 2.18 Pensinyalan Motor Servo Contoh dimana bila diberikan pulsa dengan besar 1.5ms mencapai gerakan 90 derajat, maka bila kita berikan data kurang dari 1.5 ms maka posisi mendekati 0 derajat dan bila kita berikan data lebih dari 1.5 ms maka posisi mendekati 180 derajat. Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa tampak pada gambar 2.19.

39 II-39 Gambar 2.19 Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa Terdapat tiga utas kabel dengan warnamerah, hitam, dan putih. Kabel merah dan hitam harus dihubungkan dengan sumber tegangan 4-6 Volt DC agar motor servo dapat bekerja normal. Sedangkan kabel berwarna putih adalah kabel data yang dipakai untuk mengatur arah gerak dan posisi servo. Pergerakan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa tampak pada gambar Gambar 2.20 Pergerakkan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa 1.12 Motor Stepper Stepper motor merupakan motor elektronik yang digerakkan berdasarkan step-step tertentu yang dipicu dengan adanya medan magnet dalam kumparan motor tersebut. Bagian dalam motor stepper terbagi atas dua bagian, bagian yang pertama ialah bagian magnet permanen (rotor) yang terletak pada inti dari motor tersebut, sedangkan bagian kedua merupakan variable magnet yang berada di sekeliling magnet permanen (stator) yang berfungsi menggerakan magnet

40 II-40 permanen sehingga motor dapat berputar. Keistimewaan dari motor ini adalah mempunyai derajat putar yang pasti untuk setiap stepnya. Gambar 2.21 Rangkaian dalam Motor Stepper Ada beberapa cara untuk menggerakan motor stepper antara lainnya: 1. Half Step 2. Full Step Full Step Full Step adalah cara menggerakan motor stepper dengan mengaktifkan salah satu coil pada motor stepper, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Half Step Gambar 2.22 Motor Stepper Full Step

41 II-41 Half Step adalah cara menggerakan motor stepper sedemikian rupa sehingga pergerakkan motor lebih halus, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Gambar 2.23 Motor Stepper Half Step

42 II Komunikasi Serial USART (Universal Synchronous Asynchronous serial Receiver and Transmitter) merupakan protokol komunikasi serial yang terdapat pada mikrokontroler AVR. Dengan memanfaatkan fitur ini kita dapat berhubungan dengan dunia luar. Dengan USART kita bisa menghubungkan mikrokontroler dengan PC, hape, GPS atau bahkan modem, dan banyak lagi peralatan yang dapat dihubungkan dengan mikrokontroler dengan menggunakan fasilitas USART. Komunikasi dengan menggunakan USART dapat dilakukan dengan dua cara yaitu dengan mode sinkron dimana pengirim data mengeluarkan pulsa/clock untuk sinkronisasi data, dan yang kedua dengan mode asinkron, dimana pengirim data tidak mengeluarkan pulsa/clock, tetapi untuk proses sinkronisasi memerlukan inisialisasi, agar data yang diterima sama dengan data yang dikirimkan. Pada proses inisialisasi ini setiap perangkat yang terhubung harus memiliki baud rate (laju data) yang sama. Pada mikrokontroler AVR untuk mengaktifkan dan mengeset komunikasi USART dilakukan dengan cara mengaktifkan register2 yang digunakan untuk komunikasi USART. Register2 yang dipakai antara lain: UDR : merupakan register 8 bit yang terdiri dari 2 buah dengan alamat yang sama, yang digunakan sebagai tempat untuk menyimpan data yang akan dikirimkan (TXB) atau tempat data diterima (RXB) sebelum data tersebut dibaca I2C Sistem jalur data I2C adalah suatu standar protocol sitem komunikasi data serial yang dikembangkan oleh Philips dan cukup popular karena penggunaannya cukup mudah. Pada komunikasi I2C data dikirimkan secara serial melalui sebuah

43 II-43 jalur data dua buah arah I2C. karena menggunakan jalur data I2C, maka hanya memerlukan dua buah pin saja untuk berkomunikasi, yaitu pin untuk data dan pin untuk sinyal clock. Pada dasarnya, system I2C terbagi atas dua bagian, yaitu suatu device yang bertindak sebagai pengontrol atau master dan suatu device yang dikontrol atau slave. Master dan slave saling berkomunikasi melalui jalur data bus I2C. alat yang mengendalikan komunikasi disebut master dan alat yang dikendalikan oleh master disebut slave. Pada satu jalur data I2C yang sama, dapat terdapat slave lebih dari satu. Oleh karena itu, I2CBus harus dikendalikan master yang dapat membangkitkan serial clock (SCL), mengontrol system komunikasi data (SDA), dan dapat menghasilkan kondisi-kondisi START dan STOP. Terdapat beberap macam jenis kondisi pada jalur data I2C, jenis kondisi tersebut antara lain : 1. Bus not busy : jalur data (SDA) dan Clock (SCL) berlogika high. 2. Start data transfer : suatu perubahan kondisi pada jalur data, dari logka low ke logika high. Ketika jalur data sedang berlogika high, menndakan kondisi START. 3. Stop data transfer : suatu perubahan kondisi pada jalur data, dari logika low ke logika high. Ketika jalur data sedang berlogika high, menandakan kondisi STOP. 4. Data valid : suatu kondisi ketika jalur data menandakan data valid, yaitu ketika setelah kondisi START, jalur data tetap stabil selama periode high sinyal clock. Data pada jalur data harus berubah selama periode LOW dari sinyal clock. Terdapat satu pulsa clock untuk setiap bit data. Setiap proses pengiriman data dimulai dengan kondisi START dan diakhiri dengan kondisi STOP. Banyaknya jumlah byte data yang ditransfer diantara kondisi START dan STOP tersebut tidak terbatas, dan diatur oleh master. 5. Acknowledge : setiap device yang dituju bila telah menerima data dengan benar, akan membangkitkan kondisi acknowledge setiap menerima byte data. Device yang membangkitkan acknowledge

44 II-44 harus membangkitkan logika low pada jalur data selama sebuah pulsa clock. Untuk mengakhiri suatu proses pengiriman data, master harus memberikan suatu tanda dengan tidak memberikan tanda acknowledge, melainkan memberikan tanda STOP pada slave. kesimpulan nya adalah komunikasi I2C dapat memenuhi target desain elektronika saat ini, dengan karakter hardware dan master atau slave protocol yang sederhana tetapi tangguh. jika digunkan device yang telah dilengkapi dengan kemampuan I2C secara built-in, akan sangat mudah untuk melaksanakan komunikasi baik single master maupun multi master, tetapi bagi device yang tidak, masih dapat mengemulasikan I2C protocol pada pin-pin I/O-nya asalkan memenuhi syarat karakter hardware dengan cukup mudah untuk single master tapi sedikit rumit untuk multi master EEPROM I2C Serial EEPROM tipe 24xx adalah merupakan memori serial yang menggunakan teknologi I2C di mana dengan adanya penggunaan teknologi tersebut, jumlah I/O yang digunakan untuk meng-akses memori tersebut semakin sedikit. Hal ini sangat bermanfaat bagi sebuah sistem yang memerlukan banyak I/O. Penggunaan I/O yang semakin sedikit untuk mengakses memori, akan menyediakan lebih banyak I/O yang dapat digunakan untuk keperluan lain. I2C adalah teknologi komunikasi serial yang ditemukan oleh Philips pada tahun 1992 dan direvisi hingga versi 2.1 yang terbaru pada tahun Teknologi ini hanya menggunakan 2 buah jalur I/O yaitu SDA dan SCL. Gambar 2.24 Transfer Data I2C SDA merupakan jalur data pada komunikasi I2C sedangkan SCL merupakan jalur clock di mana sinyal clock akan selalu muncul untuk setiap bit dari pengiriman data. Komunikasi I2C diciptakan oleh Philips bukan hanya untuk