BAB II DASAR TEORI. Gambar 2.1 Konfigurasi Pin DS1307.

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Real Time Clock DS1307 Real-time clock disingkat RTC adalah jam di komputer yang umumnya berupa sirkuit terpadu yang berfungsi sebagai pemelihara waktu. RTC umumnya memiliki catu daya terpisah dari catu daya komputer (umumnya berupa baterai litium) sehingga dapat tetap berfungsi ketika catu daya komputer terputus. Kebanyakan RTC menggunakan oscilator kristal. RTC tipe DS1307 merupakan jenis pewaktu yang menggunakan komunikasi serial untuk operasi tulis baca, dengan spesifikasi berikut ini: Real-time clock (RTC) meyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal, bulan, hari dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100; 56-byte, battery-backed, RAM nonvolatile (NV) RAM untuk penyimpanan; Antarmuka serial Two-wire (I2C) Sinyal luaran gelombang-kotak terprogram (Programmable squarewave); Deteksi otomatis kegagalan-daya (power-fail) dan rangkaian switch; Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakn mode baterei cadangan dengan operasional osilator; Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40 C hingga +85 C Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOI Gambar 2.1 Konfigurasi Pin DS1307 5

2 6 Tabel 2.1 Fungsi Pin DS1307 No Nama Pin Fungsi 1 X1 Oscillator Crystal 2 X2 32,768KHz 3 VBAT Battery Input (+3V) 4 GND Groundrh 5 SDA Serial Data 6 SCL Serial Clock Input 7 SQW/OUT Square Wave/Output Driver 8 VCC Supply Power 2.2 Liquid Crystal Display LCD adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini adalah LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroller yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Chip HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character Generator Read Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Acces Memory), DDRAM (Display Data Random Acces Memory). Modul LCD M1632 adalah salah satu perangkat peraga yang banyak digunakan.

3 7 Penggunaan perangkat LCD sebagai peraga pada alat ini karena LCD banyak memiliki kelebihan : Pemakaian arusnya kecil Dapat menampilkan semua simbol ASCII maupun simbol yang dibuat sendiri Pengendaliannya sangat mudah karena sudah dilengkapi dengan unit pengendali di dalam Mudah dirangkaikan ke sistem mikrokomputer Berikut tabel pin untuk LCD M1632. Perbedaan dengan LCD standar adalah pada kaki 1 Vcc, dan kaki 2 ground, ini kebalikan dengan LCD standar. Anda dapat menghubungkan pin data ke Port A. Driver LCD seperti HD44780 memiliki dua register yang aksesnya diatur menggunakan pin RS. Pada saat Rs berlogika 0, register yang diakses ialah perintah, sedangkan pada saat Rs berlogika 1, register yang diakses ialah register data RS E R/W LCD 2 x 16 karakter V+BL V-BL DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 VSS VLC VDD Gambar 0.2 Modul Karakteristik LCD 2x16 Karakteristik yang ada pada LCD antara lain : a. Mempunyai 16 karakter dengan 2 baris tampilan yang terbentuk dari matrik titik (dot matrix); b. Duty ratio : 1/16;

4 8 c. ROM pembangkit karakter untuk 192 jenis karakter dengan bentuk karakter huruf : 5 x 7 matrik titik; d. Mempunyai 8 tipe RAM pembangkit karakter; e. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit mikrokontroller; f. Dilengkapi dengan beberapa perintah yaitu penghapusan tampilan, posisi awal kursor, tampilan karakter kedip (display clear), posisi awal kursor (cursor home), tampilan karakter kedip (display character blink), dan penggeseran tampilan (display shift); g. Rangkaian pembangkit detak (clock) internal; h. Catu daya tunggal + 5V; i. Rangkaian otomatis reset saat daya dihidupkan; j. Pemrosesan dengan CMOS; k. Jangkauan suhu 0 C sampai 50 C. 2.3 Arduino board ATmega 328 Dalam beberapa tahun terakhir, mikrokontroler telah menjadi lebih murah dan lebih mudah digunakan,hal ini memungkinkan terciptanya alat yang lebih baik. Arduino adalah sebuah trobosan baru dalam dunia elektronika, khususnya mikrokontroller. kemajuan yang dibuat dengan Arduino membawa alat ini satu langkah lebih dekat bagi pemula, memungkinkan orang untuk memulai sebuah perancangan sistem control dengan lebih mudah menggunakan Arduino. Arduino adalah sebuah kit elektronik yang dirancang khusus untuk memudahkan setiap orang dalam belajar atau mengembangkan perangkat elektronik yang dapat berinteraksi dengan bermacam-macam sensor dan pengendali. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia. Banyak pemula yang belajar mengenal robotika dan elektronika lewat Arduino karena mudah dipelajari. Bahasa yang dipakai dalam Arduino adalah bahasa C yang disederhanakan dengan bantuan library-library Arduino.

5 9 Gambar 2.3 Arduino Uno

6 10 Gambar diatas merupakan salah satu gambar dari versi Arduino, yaitu Arduino Uno. Arduino Uno adalah board berbasis mikrokontroler ATmega328. ia memiliki 14 digital input / output pin (dimana 6 dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input analog, 16 MHz osilator kristal, koneksi USB, jack listrik, ICSP header, dan tombol reset. Ini berisi semua yang diperlukan untuk mendukung mikrokontroler, hanya terhubung ke komputer dengan kabel USB atau listrik dengan adaptor AC-DC atau baterai untuk memulai. Duemilanove dibangun tahun 2009 di Italia dan diberi nama setelah tahun peluncurannya Arduino Uno Arduino Duemilanove memiliki sejumlah fasilitas untuk berkomunikasi dengan komputer, Arduino lain, atau mikrokontroler lainnya. Pada ATmega328 menyediakan (5V) komunikasi serial, yang tersedia pada pin digital 0 (RX) dan 1 (TX). Sebuah ATMega8U2 pada saluran komunikasi serial board ini melalui USB dan driver (disertakan dengan perangkat lunak Arduino) menyediakan port com virtual untuk perangkat lunak pada komputer. Perangkat lunak Arduino termasuk monitor serial yang memungkinkan data tekstual sederhana yang harus dikirim ke dan dari board Arduino. RX dan TX LED pada board arduino akan berkedip ketika data sedang dikirim melalui chip FTDI dan koneksi USB ke komputer (tetapi tidak untuk komunikasi serial pada pin 0 dan 1). Sebuah perpustakaan Software Serial memungkinkan untuk komunikasi serial pada setiap pin digital Duemilanove itu. ATmega328 juga mendukung I2C (TWI) dan SPI komunikasi.

7 Pemograman Arduino uno dapat diprogram dengan perangkat lunak Arduino (download). Pilih "Arduino Uno" dari Tools kemudian pilih menu board sesuai dengan mikrokontroler pada board sesuai tipe arduino yang dipakai. Arduiono uno dilengkapi dengan bootloader yang memungkinkan Anda untuk meng-upload kode baru tanpa menggunakan programmer hardware eksternal. Ini berkomunikasi menggunakan protokol STK500 asli Perangkat Lunak ( Software Reset ) Arduino dirancang dengan cara yang memungkinkan untuk diatur ulang oleh perangkat lunak yang berjalan pada komputer yang terhubung. Salah satu perangkat keras flow kontrol (DTR) dari ATMega8U2 terhubung ke line reset dari ATmega328 melalui kapasitor 100 nanofarad. Perangkat lunak Arduino memungkinkan kita untuk mengupload kode dengan hanya menekan tombol upload pada menu promt pada programmer Arduino. Ini berarti bahwa bootloader dapat memiliki waktu lebih pendek, seperti penurunan DTR dapat terkoordinasi dengan baik dengan dimulainya upload. Pengaturan ini memiliki implikasi lain. Ketika Duemilanove terhubung ke salah satu komputer yang menjalankan Mac OS X atau Linux, setiap kali me-reset sambungan dibuat untuk perangkat lunak ini (melalui USB). Untuk ini setengah detik atau lebih, bootloader berjalan pada Duemilanove tersebut. Sementara itu diprogram untuk mengabaikan data, itu akan mencegah beberapa byte pertama dari data yang dikirim ke board arduino.

8 Bahasa C Bahasa C merupakan pengembangan dari bahasa BCPL yang dikembangkan oleh Martin Richards pada tahun 1967.Selanjutnya bahasa ini memberikan ide kepada Ken Thompson yang kemudian mengembangkan bahasa yang disebut bahasa B pada tahun Perkembangan selanjutnya dari bahasa B adalah bahasa C oleh Dennis Ricthie sekitar tahun 1970-an di Bell Telephone Laboratories Inc. (sekarang adalah AT&T Bell Laboratories).Bahasa C pertama kali digunakan dikomputer Digital Equipment Corporation PDP-11 yang menggunakan system operasi UNIX. Beberapa alasan mengapa bahasa C banyak digunakan, diantaranya adalah sebagai berikut : Bahasa C tersedia hampir di semua jenis komputer. Kode bahasa C sifatnya portabel. Bahasa C hanya menyediakan sedikit kata kata kunci. Proses executable program bahasa C lebih cepat. Dukungan Pustaka yang banyak. C adalah bahasa yang terstruktur. Selain bahasa tingkat tinggi, C juga dianggap bahasa tingkat menengah. Dalam pemrograman harus tahu bentuk dan karakter perintah dalam bahasa program. Berikut perintah yang digunakan berdasarakan kategori : Syntax Berikut adalah elemen bahasa C yang dibutuhkan untuk format penulisan // (komentar satu baris) Komentar ini biasanya digunakan sebagai catatan dari program yang dituliskan, supaya mudah dipahami. Komentar ini dituliskan setelah program yang dibuat. Tulisan yang dibuat setelah tanda komentar akan diabaikan oleh program.

9 13 /*.*/ (komentar banyak baris) Komentar ini digunakan apabila ada banyak catatan dan dituliskan dalam beberapa baris sebagai komentar. Dan semua yang ditulis akan diabaikan oleh program atau tidak akan dieksekusi oleh program. {.} (kurung kurawal) Digunakan untuk mendefinisikan kapan blok program akan mulai dan berakhir. Tanda kurung kurawal digunakan pada fungsi dan perulangan. ; (titik koma) Setiap baris kode yang dituliskan harus diakhiri dengan titik koma. Apabila ada titik koma yang hilang maka program tidak akan bisa dijalankan. Variable Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas. Variable ini yang digunakan untuk memindahkan. Berikut variable yang digunakan : int (integer) Digunakan untuk menyimpan angka dalam 2 byte (16 bit). Tidak mempunyai angka decimal dan menyimpan angka dari -32,768 32,768. long (long) Digunakan ketika integer tidak mencukupi lagi. Memakai 4 byte (32bit) dari memori (RAM) dan mempunyai rentang - 2,147,483,648 2,147,483,647

10 14 bit Variable yang sangat sederhana yang digunakan untuk menyimpan nilai 0 dan 1. Hal ini sangat berguna karena hanya menggunakan 1 bit. float (float) Digunakan untuk angka decimal decimal (floating point). Memakai 4 byte (32 bit) dari RAM dan Mempunyai rentang nilai E E+38. char (character) Menyimpan 1 karakter menggunakan kode ASCII (misalnya A =65). Hanya memiliki 1 byte (8 bit) dari RAM. Operator matematika Operator yang digunakan untuk memanipulasi angka, bekerja seperti matematika yang sederhana. Berikut Operator matematika yang digunakan : = Membuat sesuatu menjadi sama dengan nilai yang lain, sebagai contoh : x=10*2, x sekarang sama dengan 20. % Menghasilkan sisa dari hasil pembagian suatu angka dengan angka lain, misal 12 % 10, ini akan menghasilkan angka 2. + Penjumlahan. - Pengurangan. * Perkalian. / Pembagian.

11 15 Operator Pembanding Digunakan untuk membandingkan nilai logika. Berikut operator pembanding yang digunakan : = = Sama dengan, misal 12 = = 10 adalah False (salah) atau 12 = = 12 adalah True (benar)..!= Tidak sama dengan, misal 12!= 10 adalah False (salah) atau 12!= 12 adalah True (benar). < Lebih kecil dari, misal 12 < 10 adalah False (salah) atau 12 < 12 adalah False (salah) atau 12 < 14 adalah True (benar) > Lebih besar dari, misal 12 > 14 adalah False (salah) atau 12 > 12 adalah False (salah) atau 12 > 10 adalah True (benar). Struktur pengaturan Program sangat tergantung pada pengaturan apa yang dijalankan berikutnya, berikut ini adalah elemen dasar pengaturan : if. Else., dengan format seperti berikut ini : if(kondisi){} else {} Dengan struktur seperti diatas program akan menjalankan kode yang ada didalam kurung kurawal, jika kondisinya terpenuhi atau benar maka program yang dikurung kurawal di jalankan dan jika tidak maka yang else yang akan dijalankan.

12 16 for dengan format berikut ini : for (int i=0; i < #pengulangan; i++ ){ } perintah ini akan digunakan bila ingin melakukan pengulangan kode didalam kurung kurawal beberapa kali, ganti #pengulangan dengan jumlah pengulangan yang diinginkan. Melakukan penghitungan ke atas dengan i++ atau ke bawah dengan i--. while dengan format berikut ini : int nama_variable =0; while (syarat_loop) { Statement_yang_akan_diulang; Nama_variable++; } Perintah while dapat melakukan looping apabila persyaratanya benar. dan akan keluar looping apabila persyaratanya sudah tidak terpenuhi. 2.5 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

13 17 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 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 1. Gambar 2.4 Motor Servo

14 18 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 2. Gambar 2.5 Sistem Mekanik Motor Servo 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 : 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.

15 Jenis jenis motor Servo Motor Servo Standar 180 Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90 sehingga total defleksi sudut dari kanan tengah kiri adalah 180. Motor Servo Continuous Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu) Pensinyalan motor servo Mode pensinyalan motor servo tampak pada gambar 2.6. Gambar 2.6 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 4.

16 20 Gambar 2.7 Contoh Posisi dan Waktu Pemberian Pulsa Motor Servo akan bekerja secara baik jika pada bagian pin kontrolnya diberikan sinyal PWM dengan frekuensi 50Hz. Dimana pada saat sinyal dengan frekuensi 50Hz tersebut dicapai pada kondisi Ton duty cycle 1.5ms, maka rotor dari motor akan berhenti tepat di tengah-tengah (sudut 0 / netral). Pada saat Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan kurang dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kiri dengan membentuk sudut yang besarnya linier terhadap besarnya Ton duty cycle, dan akan bertahan diposisi tersebut. Dan sebaliknya, jika Ton duty cycle dari sinyal yang diberikan lebih dari 1.5ms, maka rotor akan berputar ke arah kanan dengan membentuk sudut yang linier pula terhadap besarnya Ton duty cycle, dan bertahan diposisi tersebut.

17 21 Bentuk-Bentuk Motor Servo tampak pada gambar 5. Gambar 2.8 Bentuk-Bentuk Motor Servo Dimensi Motor Servo tampak pada gambar 6. Gambar 2.9 Dimensi Motor Servo Gambar 2.10 Pin-Pin dan Pengkabelan Pada Motor Servo

18 Driver motor DC Servo Bentuk motor servo dapat dilihat pada gambar 5. Terdapat tiga utas kabel dengan warnamerah, hitam, dan kuning. Kabel merah dan hitam harus dihubungkan dengan sumber tegangan4-6 volt dc agar motor servo dapat bekerja normal. Sedangkan kabel berwarna kuning adalahkabel data yang dipakai untuk mengatur arah gerak dan posisi servo. Pergerakan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa tampak pada gambar 8. Gambar 2.11 Pergerakan motor servo terhadap perubahan lebar pulsa