TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik Program Studi Teknik Elektro Oleh: YOSAPHAT SAMODRA NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 212 i

2 FINAL PROJECT MOBILE REMOTE CONTROLLED TRASH CAN Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program YOSAPHAT SAMODRA NIM: ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 212 ii

3

4

5

6 HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP MOTTO Jadikanlah Ilmu Berguna Bagi Diri Sendiri dan Orang Lain Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk... Yesus Kristus Pembimbingku yang setia, Keluargaku tercinta, Teman-teman seperjuanganku, Dan semua orang yang mengasihiku Terima Kasih untuk semuanya... vi

7 HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Yosaphat Samodra Nomor Mahasiswa : Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : TEMPAT SAMPAH BERJALAN TERKENDALI JARAK JAUH beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demi kian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya. Yogyakarta, 25 Oktober 212 Yosaphat Samodra vii

8 INTISARI Kebiasaan seseorang membuang sampah tidak pada tempatnya sering kali membuat pencemaran atau rasa tidak nyaman. Teknologi robot pada masa kini sangat berkembang. Salah satu pengembangan fungsi robot adalah sebagai pengangkut barang atau sampah. Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh memberikan solusi agar setiap orang dapat membuang sampah pada tempatnya. Pada penelitian ini, tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh menggunakan modul XBee Pro sebagai komunikasi serial dengan jarak jangkau 1 meter. Jenis robot yang digunakan pada penelitian adalah line follower. Setiap orang yang ingin membuang sampah hanya perlu menekan tombol yang berada pada ruangan tertentu (pos), kemudian robot akan menghampiri dengan membawa kotak sampah. Dengan batasan berat dan tinggi sampah tertentu, robot akan kembali ke tempat semula (base) secara otomatis. Tempat sampah berjalan terkendali jarak jauh dapat berfungsi dengan baik. Tingkat keberhasilan robot dalam menuju pos dan kembali lagi ke base mencapai 9%. Kata kunci: tempat sampah berjalan, XBee Pro, line follower, komunikasi serial. viii

9 ABSTRACT People s habit about throwing away trash on improper place often make pollution or discomfort feeling. Nowadays, robotic technology is highly developed. One of that robotic technology development is as carrier of goods or rubbish. Mobile remote controlled trash offer solution so that everyone can dispose trash in proper place. In this thesis, mobile remote controlled trash can is using XBee Pro module as the serial communication within 1 meter range. Typical robot used in this thesis is line follower robot. Someone who wants to dispose trash only need to press a button at the certain room (point), then robot will come bring trash can to that point. With certain limit of weight and height, robot will return to starting place (base) automatically. Mobile remote controlled trash is well functioned. Robot s successful rate on going to the certain point and return to base reach 9%. Keyword : trash can, XBee Pro, line follower, serial communication. ix

10 KATA PENGANTAR Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah memberikan berkat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 2. Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. 3. Damar Widjaja, S.T., M.T., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan skripsi ini. 4. Martanto, S.T., M.T., Ir. Tjendro, M.Kom., dosen penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi ini. 5. Kedua orang tua dan kakak-kakak saya, atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti. 6. Kekasihku atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada henti. 7. Staff sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa. 8. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 28 Teknik Elektro, kawan-kawan kos, dan semua kawan yang mendukung saya dalam mendukung dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan, kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Dan semoga skripsi ini dapat bermanfaat sebagaimana mestinya. Penulis Yosaphat Samodra x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... INTISARI... ABSTRACT... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i iii iv v vi vii viii ix x xi xv xviii DAFTAR LAMPIRAN... xix BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI 2.1. Frequency Band 2,4 GHz XBee Pro LCD Mikrokontroler ATmega xi

12 Konfigurasi Pin Peta Memori Stack Pointer Reset dan Osilator Eksternal Timer ATmega Timer/Counter Register Pengendali Timer/Counter Mode Operasi Interupsi Osilator Mikrokontroler Analog to Digital Converter Rangkaian Pembagi Tegangan Operational Amplifier Komparator Penguat Non - Inverting IC LM Keypad IC Driver L Sensor Flexiforce Sensor Jarak Ultrasonik PING Motor DC Fotodioda Light Emiting Diode (LED) Optocoupler BAB III PERANCANGAN 3.1. Diagram Blok Perancangan Perangkat Keras Robot Line Follower dan Letak Sensor Track Robot Rangkaian Pemancar XBee PRO Rangkaian Penerima Xbee PRO Rangkaian Minimum Sistem Line Follower xii

13 Rangkaian LCD Sensor Jalur Rangkaian Komparator Rangkaian Driver Rangkaian Pembagi Tegangan Sensor Berat Perhitungan Nilai ADC Perancangan Perangkat Lunak Flowchart Utama Flowchart Pengiriman Data Flowchart Penerima Data Flowchart Pos1, Pos 2 dan Pulang Flowchart Pengecekan Sampah BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Implementasi Robot Hasil Konstruksi Robot Denah Jalur Pengujian Keberhasilan Pengujian Tanpa Beban Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 25cm Pengujian dengan Berat 2Kg dan Tinggi 3cm Pengujian dengan Berat 2,2Kg dan Tinggi 25cm Analisa Pengujian Beban Ilustrasi Kegagalan Robot Pengujian Rangkaian Pemancar dan Penerima XBee Pro Pengujian Sensor Jalur Pengujian Rangkaian Komparator Pengujian Rangkaian Driver Pengujian Sensor Ultrasonik Ping Pengujian Sensor Berat Flexyforce Pembahasan Software Program Utama Program Pos xiii

14 Program Pos Program Pengecekan Sampah Program Pengaturan Timer Program Pengaturan ADC Program Ketinggian Sampah Pengujian Program Pos1, Pos 2 dan Pulang Program Pemancar XBee Pro Program Penerima XBee Pro BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 9 xiv

15 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Blok Diagram Pemancar... 3 Gambar 1.2. Blok Diagram Penerima... 4 Gambar 1.3. Blok Diagram Robot Line Follower... 4 Gambar 2.1. Konfigurasi pin XBee PRO... 7 Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO... 9 Gambar 2.3. Konstruksi LCD... 9 Gambar 2.4. LCD 2 x Gambar 2.5. Konfigurasi ATmega Gambar 2.6. Peta memori program Gambar 2.7. Rangkaian reset Gambar 2.8. Pulsa fast PWM Gambar 2.9. Pulsa phase correct PWM Gambar 2.1. Rangkaian pembagi tegangan Gambar Op-amp Gambar Op-amp komparator dan karakteristik tegangan output (Vo) Gambar Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref... 3 Gambar Non inverting amplifier... 3 Gambar Konfigurasi IC LM Gambar Keypad 4x Gambar IC driver L Gambar Skema pin IC LM Gambar Sensor flexiforce Gambar 2.2. Grafik perbandingan hambatan dengan gaya Gambar Instalasi sensor ping Gambar Grafik prinsip kerja sensor ping Gambar Konstruksi motor DC Gambar Simbol dan rangkaian fotodioda Gambar Simbol LED Gambar Rangkaian optocoupler xv

16 Gambar 3.1. Diagram blok pemancar Gambar 3.2. Diagram blok penerima Gambar 3.3. Diagram blok line follower Gambar 3.4. Rancangan robot line follower... 4 Gambar 3.5. Track robot Gambar 3.6. Rangkaian osilator pemancar XBee PRO Gambar 3.7. Rangkaian reset pemancar XBee PRO Gambar 3.8. Rangkaian pemancar Xbee PRO Gambar 3.9. Rangkaian osilator penerima XBee PRO Gambar 3.1. Rangkaian reset penerima XBee PRO Gambar Rangkaian penerima Xbee PRO Gambar Rangkaian osilator minimum sistem Gambar Rangkaian reset minimum sistem Gambar Rangkaian minimum sistem Gambar Interface LCD mode 4 bit Gambar Rangkaian sensor jalur Gambar Rangkaian komparator Gambar Rangkaian pembagi tegangan Gambar Rangkaian driver Gambar 3.2. Rangkaian pembagi tegangan sensor berat Gambar Alur pemrograman utama... 6 Gambar Alur pemrograman pengiriman data Gambar Alur pemrograman penerima data Gambar Alur pemrograman pos Gambar Alur pemrograman pengecekan sampah Gambar 4.1. Mekanik robot Gambar 4.2. Track robot Gambar 4.3. Tampilan hasil pengujian tanpa beban Gambar 4.4. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 25cm Gambar 4.5. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2Kg dan tinggi 3cm... 7 Gambar 4.6. Tampilan hasil pengujian dengan berat 2,2Kg dan tinggi 25cm Gambar 4.7. Ilustrasi sensor jalur Gambar 4.8. Ilustrasi kegagalan robot xvi

17 Gambar 4.9. Pemancar dan penerima XBee Pro Gambar 4.1. Program utama Gambar Program pos Gambar Program pos Gambar Program pengaturan timer Gambar Program pengaturan ADC Gambar Program ketinggian sampah Gambar Program pemancar XBee Pro Gambar Program penerima XBee Pro xvii

18 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Pembagian frequency band ISM menurut ITU R... 6 Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO... 8 Tabel 2.3. Spesifikasi XBee PRO... 8 Tabel 2.4. Fungsi pin-pin LCD... 1 Tabel 2.5. Deskripsi pin ATmega Tabel 2.6. Register TCCR 1 A Tabel 2.7. Normal dan CTC Tabel 2.8. Mode fast PWM Tabel 2.9. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM Tabel 2.1. Mode operasi Tabel Register TCCR 1 B Tabel Prescaler timer/counter Tabel Register 1A Tabel Register 1 B Tabel Register Tabel Register TIMSK... 2 Tabel Register TIFR... 2 Tabel Sumber interupsi Tabel Konfigurasi bit-bit ADMUX Tabel 2.2. Konfigurasi bit-bit ADPS Tabel 3.1. Penggunaan port-port pada mikrokontroler Tabel 3.2. Penggunaan port-port pada mikrokontroler Tabel 3.3. Penggunaan port-port pada mikrokontroler Tabel 3.4. Kondisi sensor jalur Tabel 3.5. Kondisi sensor jalur dan pergerakan robot Tabel 4.1. Persentase keberhasilan pengujian untuk tiap beban yang diuji Tabel 4.2. Pengujian rangkaian pemancar dan penerima Tabel 4.3. Pengujian jangkauan pemancar dan penerima Xbee Pro Tabel 4.4. Pengukuran tegangan output sensor jalur Tabel 4.5. Hasil pengujian rangkaian komparator Tabel 4.6. Hasil pengujian rangkaian driver xviii

19 Tabel 4.7. Hasil pengujian sensor ultrasonik ping Tabel 4.8. Hasil pengujian sensor berat flexyforce Tabel 4.9. Perbandingan program utama dengan pengukuran pin yang digunakan Tabel 4.1. Pengujian program pos 1, pos2 dan pulang xix

20 DAFTAR LAMPIRAN L.1. L.2. L.3. Tabel Pengujian Robot... L1 Program... L4 Rangkaian Keseluruhan... L22 xx

21 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Seiring dengan tingginya aktivitas manusia seiring pula dengan peningkatan jumlah sampah sebagai produk sekunder. Meningkatnya jumlah sampah dan kecenderungan sifat manusia yang pada umumnya malas membuang sampah dapat menimbulkan berbagai masalah, diantaranya masalah estetika, gangguan kesehatan, bahkan pencemaran lingkungan. Pada penelitian dengan judul Robot Pengantar Barang Berbasis Kontrol Proporsional Deferensial (PD) Digital, robot pengantar barang berjalan mengikuti garis dengan lima titik pemberhentian dan dikendalikan secara jarak dekat [1]. Robot mampu membawa beban kurang dari 2 gram dengan tingkat keberhasilan pengantaran barang 88,3%. Berdasarkan permasalahan tersebut, penulis berusaha mengembangkan sebuah sistem tempat sampah yang dapat berjalan ke tempat yang diinginkan dalam wilayah tertentu dengan kontrol yang dilakukan dengan mekanisme panggilan jarak jauh menggunakan jaringan nirkabel. Dengan adanya tempat sampah berjalan tersebut banyak orang akan dengan mudah menjangkau tempat sampah pada suatu ruangan tanpa menghampiri. Asumsi yang seperti ini akan lebih membuat manusia untuk lebih peka dengan keberadaan sampah dan lingkungan sekitarnya. Dengan hadirnya suatu teknologi jaringan nirkabel yang dinamakan ZigBee maka komunikasi data jarak jauh pun dapat dilakukan. ZigBee termasuk dalam lingkup jaringan Wireless Personal Area Network (WPAN) seperti halnya dengan Bluetooth [2]. Penulis lebih memilih teknologi ini dibandingankan dengan Bluetooth karena jarak jangkauan ZigBee yang lebih jauh dibandingkan dengan Bluetooth. ZigBee juga memiliki kecepatan pengiriman data yang tinggi apabila dibandingkan dengan Bluetooth dan Ultra Wide Band (UWB) [2]. Tempat sampah berjalan ini menggunakan robot line follower sebagai prasarana untuk membawa kotak sampah. Robot line follower berjalan dengan mengikuti garis, sehingga tidak memerlukan biaya banyak biaya untuk pembuatan track dan mudah dalam pengoperasiannya. Robot line follower akan dilengkapi dengan sensor pendeteksi benda 1

22 2 dan sensor berat. Sensor pendeteksi benda berfungsi untuk mengetahui sampah yang masuk ke kotak sampah sehingga setiap orang yang membuang sampah dapat mengetahuinya. Sensor berat berfungsi untuk mengetahui beban maksimal yang dapat dibawa oleh robot. Sensor berat ini juga berfungsi untuk membatasi berat yang dapat dibawa, agar robot tidak cepat rusak dan dapat bertahan dalam waktu yang lama Perumusan Masalah 1. Bagaimana menciptakan robot line follower dengan membawa tempat sampah? 2. Bagaimana menetukan volume maksimum tempat sampah? 3. Bagaimana menentukan titik-titik pemberhentian robot line follower? 1.3. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menciptakan sebuah robot tempat sampah berjalan yang dapat dikendalikan jarak jauh Manfaat Penelitian 1. Bagi industri jasa, penelitian ini dapat dipakai sebagai salah satu solusi untuk menjawab kebutuhan peralatan di industri, sebagai contoh bagi industri bahanbahan kimia yang berbahaya. 2. Bagi masyarakat, penelitian ini dapat dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari agar dapat meningkatkan kedisiplinan untuk membuang sampah pada tempatnya. 3. Bagi peneliti, penelitian ini dapat dipakai sebagai sarana belajar tentang penelitian ilmiah dan penulisan karya ilmiah, serta merepresentasikan ilmu-ilmu yang didapat di Teknik Elektro. 4. Bagi dunia pendidikan, penelitian ini dapat dipakai sebagai modul pembelajaran, khususnya untuk mata kuliah robotika, pemrograman dan mikrokontroler Batasan Masalah 1. Menggunakan dua titik pemberhentian dan satu titik untuk base. 2. Menggunakan track hitam di atas putih. 3. Kontroller yang digunakan adalah ATmega Menggunakan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi sampah.

23 3 5. Berat maksimal yang mampu dibawa robot adalah 2Kg dengan ketinggian maksimal 25cm. 6. Sampah yang dapat ditampung berupa limbah padat. 7. Menggunakan modul XBee PRO yang ada di pasaran sebagai komunikasi serial Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan menggunakan metode: 1. Bahan-bahan referensi berupa website, buku-buku dan jurnal-jurnal. 2. Perancangan subsistem berupa hardware dan software. Tahap ini bertujuan mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan. 3. Pembuatan subsistem hardware dan software. Penelitian ini menggunakan tiga buah mikrokontroler. Mikrokontroler 1 digunakan pada rangkaian XBee pengirim, mikrokontroler 2 digunakan pada rangkaian XBee penerima, dan mikrokontroler 3 digunakan pada robot line follower. Berdasarkan Gambar 1.1., keypad berfungsi memberikan input ke mikrokontroler 1 kemudian mikrokontroler 1 akan mengolah input tombol sebagai input XBee. Penelitian ini menggunakan modul XBee yang sudah ada di pasaran. XBee berfungsi untuk mengirimkan data dari mikrokontroler 1 ke XBee penerima. Berdasarkan Gambar 1.2., setelah XBee penerima mendapatkan data dari XBee pengirim kemudian data diolah oleh mikrokontroler 2. Data dari mikrokontroler 2 akan digunakan sebagai pengontrol robot line follower melalui mikrokontroler 3. Gambar 1.3. menunjukkan blok diagram robot line follower. Tombol 1 Tombol 2 Mikrokontroler 1 Modul XBee Pemancar Gambar 1.1. Blok diagram pemancar

24 4 Modul XBee Penerima Mikrokontroler 2 Robot Line Follower Tempat Sampah Gambar 1.2. Blok diagram penerima Sensor proximity Mikrokontroler 2 Komparator Sensor ultrasonik Mikrokontroler 3 Driver Sensor berat Pengondisi sinyal Motor DC Gambar 1.3. Blok diagram robot line follower Berdasarkan Gambar 1.3., mikrokontroler 3 akan menerima data dari mikrokontroler 2 sebagai input data untuk penentuan pos 1 atau pos 2. Sensor jalur berfungsi mendeteksi garis hitam dan putih pada track. Komparator berfungsi membandingkan data atau 1 yang dikirim oleh sensor jalur dan kemudian mengirimkan data tersebut ke mikrokontroler 3 yang berada pada robot. Sensor ultrasonik dan sensor berat berfungsi sebagi pendeteksi sampah yang dibuang ke dalam kotak sampah. Driver berfungsi untuk menggerakkan motor DC pada robot yang dikontrol oleh mikrokontroler 3.

25 5 4. Proses pengambilan data. Pengambilan data dilakukan dengan cara mengubah-ubah input keypad sebagai pengendali robot. Setelah itu dilakukan pengukuran pada sensor berat yang diletakan pada robot line follower sebagai pendeteksi berat maksimal beban yang dibawa. Robot line follower juga akan dilengkapi sensor ultrasonik sebagai pendeteksi sampah yang masuk ke dalam tempat sampah. 5. Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa data dilakukan dengan membandingkan data hasil percobaan dengan perhitungan teori dan spesifikasi yang telah ditentukan terlebih dahulu. Penyimpulan hasil percobaan dapat dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

26 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI BAB II DASAR TEORI 2.1. Frequency Band 2,4 GHz Sistem Wireless sangat terkenal untuk jaringan data di tingkat lokal dan komunikasi antara beberapa alat komunikasi dengan jarak 1 meter (komunikasi telepon seluler dengan computer menggunakan Bluetooth), yang disebut Wireless Local Area Network (WLAN) dan Wireless Personal Area Network (WPAN) [2]. Namun, sebagian besar sistem yang ada merupakan sistem bebas lisensi, baik perencanaan sumber daya atau alokasi bandwidth. Sampai saat ini, sistem yang paling sering digunakan dalam frequency band industrial, scientific and medical (ISM) 2,4 GHz adalah IEEE82.11 dan Bluetooth. ZigBee dan IEEE adalah dua standar mendatang untuk jaringan nirkabel jarak pendek yang menggunakan frequency band ISM [3]. Aplikasi keduanya diterapkan dalam otomatisasi rumah, industri, dan medis. Aplikasi medis memerlukan keandalan tertinggi di media transmisi. Frequency band ISM untuk Eropa adalah 868 MHz, untuk Amerika adalah 915 MHz, dan untuk digunakan di seluruh dunia adalah 2,4 GHz [3]. Frekuensi 2,4 GHz menyediakan bandwidth tertinggi per saluran dan jumlah saluran terbesar. Frequency band 2,4 GHz adalah band yang umum digunakan untuk chip RF IEEE Dengan demikian, dalam beberapa bulan atau tahun ke depan, akan ada tiga sistem nirkabel dalam satu frequency band dengan skema modulasi dan saluran akses yang berbeda. Tabel 2.1. memperlihatkan pembagian frequency band ISM menurut International Telecommunication Union Radiocommunication Sector (ITU R). Tabel 2.1. Pembagian frequency band ISM menurut ITU R [3] Frekuensi tengah Frekuensi (Hz) (Hz) GHz GHz GHz GHz GHz GHz GHz 245 GHz 6

27 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 7 Tabel 2.1. (Lanjutan) Pembagian frequency band ISM menurut ITU R [3] Frekuensi (Hz) 2.2. Frekuensi tengah (Hz) MHz 6.78 MHz MHz MHz MHz MHz MHz 4.68 MHz MHz MHz MHz 915 MHz GHz GHz 2.45 GHz 5.8 GHz XBee PRO Modul XBee dan XBee PRO dirancang untuk memenuhi standar ZigBee / IEEE dan mendukung kebutuhan daya rendah pada pengaplikasian sensor yang menggunakan jaringan nirkabel [4]. Modul ini memerlukan daya minimal dan dapat diandalkan dalam pengiriman data kritis antar perangkat. XBee PRO beroperasi dalam frequency band ISM 2,4 GHz. Gambar 2.1. memperlihatkan konfigurasi pin XBee PRO. Tabel 2.2. memperlihatkan lebar frekuensi XBee PRO. Tabel 2.3. memperlihatkan spesifikasi XBee PRO. Gambar 2.1. Konfigurasi pin XBee PRO [4]

28 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 8 XBee PRO mempunyai beberapa keunggulan dalam hal keamanan jaringan, yaitu : 1. Setiap saluran urutan langsung mempunyai 65. alamat yang berbeda. 2. Mendukung pelaksanaan komunikasi point-to-point, point-to-multipoint, dan topologi peer-to-peer. 3. Enkripsi hingga 128 bit. 4. Menggunakan arus yang rendah yaitu a) Arus Tx : 27 ma 3.3 v) b) Arus Rx : 55 ma (@ 3.3 v) 5. Tidak memerlukan konfugurasi selain di dalam modul XBee PRO Tabel 2.2. Lebar frekuensi XBee PRO [4] Frequency Band Channel Numbering GHz 11 to 26 Spreading Parameters Chip Modulati Rate on 2. Mchips O-QPSK Data Paramaters Bit Rate Symbol Rate Modulation 25 kb/s 62,5 kbaud 16-ary Orthogonal Tabel 2.3. Spesifikasi XBee PRO [4]

29 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 9 Komunikasi secara serial digunakan untuk berkomunikasi dengan perangkat lain menggunakan media kabel serial. Komunikasi serial ini menggunakan metode asinkronus serial. Gambar 2.2. memperlihatkan komunikasi XBee PRO. Gambar 2.2. Komunikasi XBee PRO [4] 2.3. LCD Liquid Crystal Display (LCD) adalah komponen yang berfungsi untuk menampilkan suatu karakter pada suatu tampilan (display) dengan bahan utama yang digunakan berupa Liquid Crystal [5]. Apabila diberi arus listrik sesuai dengan jalur yang telah dirancang pada konstruksi LCD, Liquid Crystal akan berpendar menghasilkan suatu cahaya dan cahaya tersebut akan membentuk suatu karakter tertentu. Konstruksi LCD disajikan pada Gambar 2.3. Gambar 2.3. Konstruksi LCD [5] LCD yang sering digunakan adalah jenis LCD M1632. M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris, 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut

30 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 1 dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD4478 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD memiliki CGROM (Character General Read Only Memory), CGRAM (Character General Random Access Memory), dan DDRAM (Display Data Random Access Memory). LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit, maka akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit, maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol & 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write). LCD 2 x 16 disajikan pada Gambar 2.4. Gambar 2.4. LCD 2 x 16 [5] LCD jenis M1623 memiliki jumlah pin sebanyak 16 yang memiliki fungsi berbedabeda. Fungsi pin-pin tersebut disajikan pada Tabel 2.4. Tabel 2.4. Fungsi pin-pin LCD [5] Nomor Simbol Pin Nomor Simbol Pin 1 GND 9 DB2 2 Vcc (5V) 1 DB3 3 Vled 11 DB4 4 RS 12 DB5

31 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 11 Tabel 2.4. (Lanjutan) Fungsi pin-pin LCD [5] Nomor Simbol Pin Nomor Simbol Pin 5 R/W 13 DB6 6 E 14 DB7 7 DB 15 A 8 DB1 16 K Fungsi pin LCD pada Tabel 2.4. adalah : 1. Vlcd merupakan pin yang digunakan untuk mengatur tebal tipisnya karakter yang tertampil dengan cara mengatur tegangan masukan. 2. DB s/d DB7 merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur LCD. 3. Register Select (RS) merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika, maka data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika 1, maka data yang dikirimkan adalah kode ASCII yang ditampilkan. 4. Read/Write (R/W) merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengembalian data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika 1, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD. Jika R/W berlogika, maka akan diadakan pengiriman data ke LCD. 5. Enable (E) merupakan sinyal singkronisasi. Saat E berubah dari logika 1 ke, data di DB s/d DB7 akan diterima atau diambil diambil dari port mikrokontroler. 6. Anoda (A) dan Katoda (K) merupakan pin yang digunakan untuk menyalakan backlight dari layar LCD Mikrokontroler ATmega8535 Mikrokontroler merupakam chip cerdas yang menjadi tren dalam pengendalian dan otomatisasi, terutama di kalangan mahasiswa [6]. Dengan banyak jenis keluarga, kapasitas

32 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 12 memori, dan berbagai fitur, mikrokontroler menjadi pilihan dalam aplikasi prosesor mini untuk pengendalian skala kecil. Mikrokontroler Alf and vegard s Risc processor (AVR) dari Atmel menggunakan arsitektur Reduced Instruction Set Computer (RISC) yang artinya prosesor tersebut memiliki set instruksi program yang lebih sedikit dibandingkan dengan MCS-51 yang menerapkan arsitektur Complex Instruction Set Computer (CISC). Hampir semua instruksi prosesor RISC adalah instruksi dasar (belum tentu sederhana), sehinggga instruksi-instruksi ini umumnya hanya memerlukan 1 siklus mesin untuk menjalankannya, kecuali instruksi percabangan membutuhkan 2 siklus mesin. RISC biasanya dibuat dengan arsitektur Harvard, karena arsitektur ini memungkinkan untuk membuat eksekusi instruksi selesai dikerjakan dalam satu atau dua siklus mesin, sehingga semakin cepat dan handal. Proses downloading program relatif lebih mudah karena dapat dilakukan langsung pada sistem. Sekarang ini, AVR dapat dikelompokkan menjadi 6 kelas, yaitu keluarga ATtiny, keluarga AT9Sxx, keluarga ATmega, keluarga AT9CAN, keluarga AT9PWM dan AT86RFxx. Pada dasarnya perbedaan kelas tersebut membedakan masing-masing kelas adalah peripheral, dan fungsinya, sedangkan dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka hampir sama. Sebagai pengendali utama dalam pembuatan sistem ini digunakan salah satu produk ATMEL dari keluarga ATmega yaitu ATmega Konfigurasi Pin ATMega8535 terdiri atas 4 pin dengan konfigurasi seperti pada Tabel 2.5. dan Gambar 2.5. Gambar 2.5. Konfigurasi ATmega8535 [6]

33 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 13 Tabel 2.5. Deskripsi pin ATmega8535 [6] Peta Memori Arsitektur AVR terdiri atas dua memori utama, yaitu Data Memori dan Program Memori. Sebagai tambahan fitur dari ATmega8535, terdapat EEPROM 512 byte sebagai memori data dan dapat diprogram saat operasi [6]. ATmega8535 terdiri atas 8 Kbyte On-chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Karena seluruh instruksi AVR dalam bentuk 16 bit atau 36 bit, flash dirancang dengan kompisisi 4K x 16. Untuk mendukung keamanan software atau program, flash program memori dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian Boot Program dan bagian Application Program. Gambar 2.6 mengilustrasikan susunan memori program flash ATmega8535.

34 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 14 Gambar 2.6. Peta memori program [6] Stack Pointer Stack pointer merupakan suatu bagian dari AVR yang berguna untuk menyimpan data sementara, variabel lokal, dan alamat kembali dari suatu interupsi ataupun subrutin [6]. Stack pointer diwujudkan sebagai dua unit register, yaitu Stack Pointer High (SPH) dan Stack Pointer Low (SPL). Saat awal, SPH dan SPL akan bernilai, sehingga perlu diinisialisasi terlebih dahulu. SPH merupakan byte atas / Most Significant Bit (MSB), sedangkan SPL merupakan byte bawah / Least Significant Bit (LSB). Hal ini hanya berlaku untuk AVR dengan kapasitas SRAM lebih dari 256 byte Reset dan Osilator Eksternal Chip akan reset jika tegangan catu nol atau pin RST dipaksa [6]. Jika membutuhkan tombol reset, dapat ditambah dengan rangkaian reset seperti pada Gambar 2.7. Gambar 2.7. Rangkaian reset [6]

35 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Timer ATmega8535 AVR ATMega8535 memiliki 3 buah timer, yaitu Timer/Counter (8 bit), Timer/Counter1 (16 bit), dan Timer/Counter2 (8 bit) [6] Timer/Counter1 Timer/Counter1 adalah Timer/Counter 8 bit yang multifungsi [6]. Fitur-fitur dari Timer/Counter1 pada ATmega8535 adalah sebagai berikut. a. Counter 1 kanal. b. Timer di-nol-kan saat proses pembanding tercapai (compare match). c. Sebagai pembangkit gelombang PWM. d. Sebagai pembangkit frekuensi. e. Clock prescaler 1 bit. f. Sumber interupsi dari compare match (OCF) dan overflow (TOV) Register Pengendali Timer/Counter1 Timer/Counter 1 Control Register A TCCR1A Tabel 2.6. Register TCCR1A [6] Bit 7:6 COM1A1:: Compare Output Mode for channel A Bit 5:4 COM1B1:: Compare Output Mode for channel B Bit-bit ini bertugas mengendalikan sifat/kelakuan pin OC1A atau OC1B yang berhubungan dengan mode operasi yang digunakan.

36 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 16 Tabel 2.7. Normal dan CTC [6] Tabel 2.8. Mode fast PWM [6] Tabel 2.9. Mode phase correct dan phase & frekuensi correct PWM [6] Bit 3 FOC1A: Force Output Compare for channel A Bit 2 FOC1B: Force Output Compare for channel B Bit FOC1A/FOC1B hanya dapat digunakan ketika menggunakan mode operasi nonpwm. Jika bit-bit ini di-set maka akan memaksa terjadinya compare match. Bit 1: WGM11:: Waveform Generator Mode Kedua bit ini bersamaan dengan bit WGM13:12 dalam register TCCR1B berguna untuk memilih mode operasi yang akan kita gunakan [6].

37 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 17 Tabel 2.1. Mode operasi [6] WGM WGM WGM WGM Mode Operasi Normal TOP Update Set flag OCR1x TOV1 xffff immidiet MAX x3ff TOP BOTTOM OCR1A immidiet MAX xff BOTTOM TOP x1ff BOTTOM TOP x3ff BOTTOM TOP ICR1 BOTTOM BOTTOM OCR1A BOTTOM BOTTOM ICR1 TOP BOTTOM OCR1A TOP BOTTOM PWM Phase 1 1 Correct 1bit 1 CTC Fast PWM bit Fast PWM bit Fast PWM bit PWM Phase 1 & Frequency Correct PWM Phase 1 1 & Frequency Correct 1 1 PWM Phase Correct PWM Phase Correct 1 1 CTC ICR1 immidiet MAX Fast PWM ICR1 BOTTOM TOP Fast PWM OCR1A BOTTOM TOP

38 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Timer/Counter 1 Control Register B TCCR1B Tabel Register TCCR1B [6] Bit 7 INC1: Input Capture Noise Canceler Penge-set-an bit ini akan mengaktifkan Input Capture Noise Canceler pada saat menggunakan mode normal yang capture event [6]. Di mana noise canceler akan memfilter triger yang masuk ke pin ICP1 akan disaring selama 4 siklus clock, jika selama 4 siklus clock tersebut trigernya berubah maka akan diabaikan. Bit 6 ICES1: Input Capture Edge Select Bit ini mendefinisikan triger yang masuk ke pin ICP1 (PB) yang digunakan untuk menangkap kejadian (capture event). Jika ICES1= maka falling edge (perpindahan dari 1 ke ) digunakan sebagai triger dan jika ICES1=1 maka rising edge (perpindahan dari ke 1) digunakan sebagai triger. Ketika ada triger pada pin ICP1 (PB) maka secara otomatis oleh CPU isi register pencacah TCNT1 akan disalin ke register penangkap ICR1 dan juga berkebalikan pada flag status ICF1 yang digunakan untuk interupsi capture event. Bit 5 Reserved Bit Tidak digunakan Bit 4:3 WGM13:2: Waveform Generator Mode Lihat tabel Mode Operasi Bit 2: CS12:: Clock Select Bit-bit ini bertugas untuk memilih/mendefinisikan/prescaler pulsa/clock yang masuk ke dalam register TCNT1.

39 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 19 Tabel Prescaler timer/counter1 [6] 3. Output Compare Register 1 A OCR1AH and OCR1AL Tabel Register 1A [6] 4. Output Compare Register 1 B OCR1BH and OCR1BL Tabel Register 1 B [6] Register ini bertugas sebagai register pembanding yang bisa kita tentukan besarnya sesuai dengan kebutuhan [6]. Dalam praktiknya pada saat TCNT1 (TCNT1H:TCNT1L) mencacah maka otomatis oleh CPU akan dibandingkan dengan isi OCR1 (OCR1H:OCR1L) secara kontinyu dan jika isi TCNT1 sama dengan isi OCR1 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk mode CTC dan PWM. 5. Input Capture Register 1 ICR1H and ICR1L Tabel Register 1 [6]

40 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 2 Register ICR1 (ICR1H:ICR1L) akan selau diperbarui dengan isi register pencacah TCNT1 (pada saat tersebut) sewaktu terjadi triger (capture event) pada pin ICP1 [6]. Register ICR1 juga mempunyai fungsi lain untuk mendefinisikan TOP value pada mode tertentu (lihat tabel mode operasi). 6. Timer/Counter Interrupt Mask Register TIMSK Tabel Register TIMSK [6] Bit 5 TICIE1: T/C1, Input Capture Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi input capture (penangkap kejadian pada pin ICP1/PB) ketika bit di-set [6]. Bit 4 OCIE1A: T/C1, Output Compare A Match Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare A Match ketika bit ini di-set. Bit 3 OCIE1B: T/C1, Output Compare B Match Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktif-kan interupsi Output Compare B Match ketika bit ini di-set. Bit 2 TOIE1: Timer/Counter1, Overflow Interrupt Enable Bit ini berguna untuk meng-aktifkan interupsi overflow TCNT1 ketika bit ini di-set. 7. Timer/Counter Interrupt Flag Register TIFR Tabel Register TIFR [6] Bit 5 ICP1: T/C1, Input Capture Flag

41 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 21 Bit ini akan set secara otomatis ketika menagkap triger pada pin ICP [6]. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi input capture. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set. Bit 4 OCF1A: T/C1, Output Compare A Match Flag Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match a. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare A. Untuk mengclear secara manual bit ini hars di-set. Bit 3 OCF1B: Timer/Counter1, Output Compare B Match Flag Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi compare match b. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor interupsi output compare B. Untuk mengclear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set. Bit 2 TOV1: Timer/Counter1, Overflow Flag Bit ini akan set secara otomatis ketika terjadi overflow pada register pencacah TCNT1. Bit ini akan clear juga secara otomatis ketika mengeksekusi vektor overflow timer/counter 1. Untuk meng-clear secara manual bit ini maka bit ini harus di-set Mode Operasi 1. Mode Normal Normal Overflow: Dalam mode ini register pencacah TCNT1 bekerja secara normal selalu mencacah/menghitung ke-atas atau counting-up hingga mencapai nilai maksimal xffff lalu x lagi atau yang disebut overflow yang menyebabkan flag-tov1 secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer/counter1 overflow diaktifkan [6]. Nilai TCNT1 tidak harus selalu x namun bisa kita tentukan misalnya xf89 atau berapapun sesuai kebutuhan. Normal compare match: Dalam mode ini register TCNT1 bekerja seperti mode normal overflow, hanya jika kita isi register OCR1x(x= A atau B) maka ketika TCNT1==OCR1x maka akan terjadi compare

42 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 22 match yang menyebabkan flag OCF1x secara otomatis set yang menandakan terjadinya interupsi jika interupsi timer1 compare match x diaktifkan. Ketika compare match dalam mode ini TCNT1 akan terus menghitung hingga overflow dan mulai dari nol lagi. Kita dapat mengaktifkan ketiga interupsi ini secara bersamaan (overflow, compare match A dan B). Mode normal input capture: Pada mode ini timer selalu mencacah ke atas (counting-up) dari BOTTOM (x) hingga MAX (xffff) lalu mulai dari BOTTOM lagi. Jika meng-aktif-kan interupsi input capture ketika pada saat ada triger pada pin ICP1 maka CPU akan menyalin (copy) isi TCNT1 pada saat itu ke register pengkap ICR1. 2. Mode CTC (Clear Timer on Compare match) Dalam mode ini register pencacah TCNT1 mencacah naik (counting-up) hingga mencapai TOP (nilai TCNT1 sama dengan nilai OCR1 yang kita tentukan) lalu kemudian TCNT1 nol lagi yang akan otomatis men-set flag OCF1 dan akan membangkitkan interupsi timer/counter1 compare match jika diaktifkan. Frekuensi CTC dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: =..( _ / ) (2.1) Dimana F clk_i/o adalah frekuensi clock chip yang kita gunakan. N adalah prescaler sumber clock yang kita gunakan (1, 8, 64, 256, 124). 3. Fast PWM Mode Timer/counter1 dalam mode fast PWM digunakan untuk mengendalikan lama t on dan t off melaui isi register pembanding OCR1A atau OCR1B yang akan berakibat kepada besar duty cycle yang dihasilkan. Untuk chanel (saluran) PWM timer/counter1 adalah pin OC1A atau OC1B sebagai keluaran saluran PWM. Dalam mode fast PWM sifat cacahan register pencacah TCNT1 mencacah dari BOTTOM (x) terus mencacah naik (counting-up) hingga mencapai TOP (nilai maksimal yang ditentukan sesuai resolusi yang diinginkan,

43 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 23 misalnya resolusinya 1 bit maka nilai TOP=x1FF) kemudian mulai dari BOTTOM lagi dan begitu seterusnya atau yang dinamakan single slope (satu arah cacahan). Resolusi fast PWM dapat ditentukan dengan resolusi yang sudah tetap seperti 8-, 9-, 1bit atau bisa kita tentukan melalui register ICR1 atau OCR1A. Resolusi minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1 atau OCR1A diisi x3), dan resolusi maksimal yang diizinkan adalah 16-bit (ICR1 atau OCR1A diisi xffff). Resolusi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: ( = ( ) ) (2.2) Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-clear pada saat compare match (TCNT1==OCRx) dan di-set ketika BOTTOM (TCNT1=x). Gambar 2.8. Pulsa fast PWM [6] Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare match (TCNT1==OCRx) dan di-clear ketika BOTTOM (TCNT1=x). Secara kasar kita bedakan non-inverting dengan inverting dalam mode fast PWM yaitu dilihat dari bentuk pulsanya, di mana PWM non-inverting yang kita kendalikan adalah lama t on nya melalui isi OCR1x, sedangkan PWM inverting yang kita kendalikan adalah lama t off nya melalui isi OCR1x. Frekuensi fast PWM dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: =.( _ / ) Dimana F clk_i/o adalah frekuensi clock chip yang kita gunakan. (2.3)

44 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 24 N adalah prescaler sumber clock yang kita gunakan (1, 8, 64, 256, 124). 4. Phase Correct PWM Mode Pada mode ini sama dengan phase & frequency correct PWM pada cara operasi cacahan register TCNT1 menggunakan dual slope (dua arah/bolak-balik) di mana TCNT1 mencacah dari BOTTOM (x) counting-up hingga mencapai TOP (resolusi yang digunakan) kemudian counting-down hingga BOTTOM (x) dan begitu seterusnya. Resolusi mode phase correct PWM dapat kita tentukan secara tetap 8-, 9-, 1-bit atau kita tentukan menggunakan register ICR1 atau OCR1A dimana resolusi minimal yang diizinkan adalah 2-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan x3) dan maksimal 16-bit (ICR1/OCR1A diisi dengan xffff). Rumus untuk menentukan resolusi mode phase correct PWM. = ( ( ) ) (2.4) Dalam mode non-inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-clear pada saat compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-set pada saat compare match ketika counting down. Gambar 2.9. Pulsa phase correct PWM [6] Dalam mode inverting saluran keluaran PWM pin OC1x di-set pada saat compare match (TCNT1=OCRx) ketika counting-up dan di-clear pada saat compare match ketika counting-down. Frekuensi mode phase correct PWM ditentukan dengan rumus: =. _ /. (2.5)

45 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Phase and Frequency Correct PWM Mode Mode ini sama dengan mode phase correct PWM, hanya berbeda pada waktu pengupdate-tan register OCR1x, di mana mode phase & frequency correct PWM register OCR1x disangga (buffer) sehingga berakibat pada pulsa awal peng-update-tan menjadi simetrik. Pada mode phase correct PWM pada pulsa awal peng-update-tan tidak simetrik tapi pulsa selanjutnya simetrik (normal). Untuk semua mode PWM yang perlu diperhatikan dalam mengubah-ubah nilai TOP adalah tidak boleh di bawah nilai compare match (register pembanding OCR1x), jika hal ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1 selanjutnya. Begitu pula untuk mengubah nilai compare match, tidak boleh di atas nilai TOP, jika hal ini terjadi maka tidak akan terjadi compare match untuk periode cacahan TCNT1 selanjutnya. Untuk flag-flag status akan set berhubungan dengan register-register yang digunakan, misalnya OCF1x berhubungan dengan compare match OCR1x, ICF1 berhubungan dengan nilai TOP, dan flag TOV1 akan set ketika TCNT1 mencacah kembali ke BOTTOM. Flagflag tersebut dapat kita manfaatkan untuk membangkitkan interupsi yang berhubungan Interupsi ATmega8535 memiliki 21 buah sumber interupsi [6]. Interupsi tersebut bekerja jika bit 1 pada Register status atau Status Register (SREG) dan bit pada masing-masing register bernilai 1. Penjelasan sumber interupsi terdapat pada Tabel Tabel Sumber interupsi

46 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI Osilator Mikrokontroler Rangkaian osilator adalah rangkaian pembangkit frekuensi untuk menentukan besarnya waktu untuk tiap siklus pada mikrokontroler [6]. Waktu yang dibutuhkan tiap satu siklus dapat dicari dengan persamaan : TCycle = dengan (2.6) adalah frekuensi osilator pada mikrokontroler Analog to Digital Converter Analog To Digital Converter (ADC) pada ATmega8535 terhubung ke sebuah multiplekser analog yang diperlukan untuk memilih kanal ADC yang akan digunakan [6]. ATmega8535 memiliki 8 kanal ADC. ADC ATmega8535 dapat diaktifkan dengan memberikan supply tegangan pada port ADC. ADC memiliki dua jenis mode yang dapat digunakan, yaitu mode single conversion dan mode free running [6]. Pada mode single conversion, ADC harus diaktifkan setiap kali akan digunakan. Pada mode free running, ADC cukup diaktifkan sekali dan selanjutnya ADC akan terus mengkonversi tanpa henti. Pada saat mengakses ADC, register-register I/O yang terlibat dalam ADC akan mengalami beberapa proses pengaturan. Proses-proses pengaturan tersebut antara lain [6]: a. Menentukan sumber tegangan referensi Tegangan referensi pada ADC merupakan batas rentang representasi nilai digital hasil konversi. Hasil konversi pada mode single ended cenversion dirumuskan sebagai berikut: ADC VIN 124 VREF (2.7) dengan VIN adalah tegangan masukkan analog pada kanal ADC yang aktif dan VREF adalah tegangan referansi yang dipilih.

47 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 27 Tabel Konfigurasi bit-bit ADMUX [6] MUX4 MUX3 MUX MUX MUX Kanal aktif ADC ADC1 ADC2 ADC3 ADC4 ADC5 ADC6 ADC7 b. Memilih kanal yang aktif Kanal yang aktif ditentukan oleh bit-bit MUX4-MUX pada register ADMUX. Tabel menunjukkan konfigurasi bit-bit tersebut. c. Menentukan prescaler Prescaler (clock ADC) merupakan faktor pembagi yang diterapkan pada clock mikrokontroler. ADC mikrokontroler harus menerima frekuensi clock yang tepat agar data hasil konversi cukup valid. Nilai prescaler ditentukan oleh bit-bit ADC Prescaler Select Bits (ADPS). Tabel 2.2. menunjukkan konfigurasi bit-bit ADPS. Tabel 2.2. Konfigurasi bit-bit ADPS [6] ADPS2 ADPS2 ADPS Nilai Prescaler d. Inisialisasi ADC Untuk mengaktifkan ADC, bit ADC Enable (ADEN) harus diberi logika 1 (set). Untuk memulai ADC, logika 1 juga harus diberikan pada bit ADC Start Conversion (ADSC).

48 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 28 Waktu yang diperlukan untuk konversi adalah 25 siklus clock ADC pada konversi pertama dan 13 siklus clock ADC untuk konversi berikutnya Rangkaian Pembagi Tegangan Rangkaian pembagi tegangan digunakan untuk memperoleh tegangan yang diinginkan dari suatu sumber tegangan yang besar [7]. Gambar 2.1. memperlihatkan bentuk rangkaian pembagi tegangan. Gambar 2.1.Rangkaian pembagi tegangan [7] Rumus dari rangkaian pembagi tegangan : = (2.8) dimana Vout dalah tegangan output yang diinginkan Operational Amplifier Operational amplifier (op-amp) pada dasarnya adalah sebuah differential amplifier (penguat differential) yang memiliki 2 buah terminal input [8]. Terminal input op-amp terdiri dari input inverting (-) dan input non-inverting (+). Gambar menunjukkan simbol dan rangkaian pengganti dari op-amp. (a). Simbol op-amp (b). Rangkaian pengganti op-amp Gambar Op-amp[8]

49 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29 Karakteristik dari op-amp ideal adalah sebagai berikut: a. Op-amp ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang besarnya tak terhingga. Penguatan yang besar ini membuat op-amp menjadi tidak stabil dan penguatannya menjadi tidak terukur (infinite). Untuk membuat op-amp menjadi aplikasi yang memiliki nilai penguatan yang terukur (finite), op-amp memerlukan rangkaian umpan balik negatif (negative feedback). b. Besarnya impedansi input op-amp ideal adalah tak terhingga, sehingga tidak ada arus yang masuk pada kedua terminal input Komparator Rangkaian dengan op-amp dapat digunakan sebagai pembanding tegangan yang akan membandingkan tegangan masukan (Vin) dengan tegangan referensi (Vref) [8]. Tegangan keluaran (Vo) tergantung besarnya Vin apakah lebih besar daripada Vref atau lebih kecil dari Vref. Gambar Op-amp komparator dan karakteristik tegangan output (Vo) [8] Gambar memperlihatkan jika tegangan masukan (Vin) lebih besar daripada tegangan referensi (Vref), maka tegangan keluaran (Vout) adalah positif jenuh tegangan V+ atau (+Vsat). Sebaliknya jika tegangan masukan (Vin) lebih kecil daripada tegangan referensi (Vref) maka nilai tegangan keluaran (Vout) adalah negatif jenuh tegangan V- atau (-Vsat). Jadi Vout mempunyai nilai yang besarnya +Vsat dan Vsat dan dapat pula bernilai V tergantung pemberian catu pada kaki V+ dan V-. Gambar menunjukkan grafik antara Vin, Vout, dan Vref.

50 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 3 Gambar Grafik Vout dan Vin yang sudah dibandingkan dengan Vref [8] 2.8. Penguat Non Inverting Rangkaian non inverting ini hampir sama dengan rangkaian inverting hanya perbedaannya adalah terletak pada tegangan inputnya dari masukan non inverting [8]. Gambar menunjukan rangkaian penguat non inverting. Gambar Non inverting amplifier [8] Rumus perhitungan penguat non inverting : = 1+ dimana adalah tegangan output dari penguat non inverting dan (2.9) adalah tegangan input yang akan dikuatkan IC LM339 IC LM339 biasa disebut sebagai komparator. IC LM339 memiliki 4 buah op-amp di dalamnya [9]. Satu buah komparator terdiri dari 2 input, yaitu Vin (input dari sensor) dan Vref (tegangan referensi). IC LM339 berfungsi untuk membandingkan antara Vin dan Vref pada

51 PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 31 op-amp. Pada dasarnya, jika tegangan Vin lebih besar dari Vref, maka Vo akan mengeluarkan logika 1 yang berarti 5 Volt atau setara dengan Vcc. Sebaliknya, jika tegangan Vin lebih kecil dari Vref, maka output Vo akan mengeluarkan logika yang berarti Volt. Gambar menunjukkan konfigurasi IC LM339. Gambar Konfigurasi IC LM339 [9] 2.1. Keypad Keypad 4x4 memiliki konfigurasi tombol-tombol yang tersusun secara matrik 4x4 sehingga hanya dibutuhkan 4 pin masukan dan 4 pin keluaran dengan 16 variasi keadaan [6]. Antarmuka keypad 4x4 pada program dilakukan dengan sistem scanning. Gambar menunjukkan skema data keypad dari baris dan kolom yang akan diproses oleh mikrokontroler. Gambar Keypad 4x4 [6]