BAB II LANDASAN TEORI. dan gambar dari komponen-komponen yang dipakai pada perancangan laporan. Skripsi. Adapun komponen-komponennya sebagai berikut :

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai pengertian, fungsi, prinsip kerja dan gambar dari komponen-komponen yang dipakai pada perancangan laporan Skripsi. Adapun komponen-komponennya sebagai berikut : 2.1 Mikrokontroller ATMEGA 16 AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).Hampir semua instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose, timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal, serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan PWM internal.avr juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses. Gambar 2.1 Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMEGA 16

2 2.1.1 Arsitektur ATMEGA16 Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent). Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari : 1. Arsitektur RISC dengan throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi16mhz. 2. Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dansram 1Kbyte. 3. Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register. 5. User interupsi internal dan eksternal. 6. Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial. 7. Fitur Peripheral : Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan modecompare. Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, modecompare, dan mode capture. Realtime counterdengan osilator tersendiri. Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog. 8 kanal, 10 bit ADC. Byte-oriented Two-wire Serial Interface. Watchdog timer dengan osilator internal.

3 2.1.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16 Gambar di bawah merupakan susunan kaki standar 40 pin mikrokontroleravr Atmega16. Berikut penjelasan umum susunan kaki Atmega16 tersebut: VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu dipasang IC regulator GND sebagai PIN ground. Port A (PA0... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram sebagai pin masukan ADC. Port B (PB0... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI. Port C (PC0... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator. Port D (PD0... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial. Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke kondisi semula. XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu mikrokontroler membutuhkan sumber detak (clock) agar dapat mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi nilai kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam mengeksekusi program.

4 AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC. AREF sebagai pin masukan tegangan referensi. Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16 Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain: 1. Advanced RISC Architecture 130 Powerful Instructions Most Single Clock Cycle Execution 32 x 8 General Purpose Fully Static Operation Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz On-chip 2-cycle Multiplier 2. Nonvolatile Program and Data Memories 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits 512 Bytes EEPROM 512 Bytes Internal SRAM

5 Programming Lock for Software Security 3. Peripheral Features Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Mode Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture Mode Real Time Counter with Separate Oscillator Four PWM Channels 8-channel, 10-bit ADC Byte-oriented Two-wire Serial Interface Programmable Serial USART 4. Special Microcontroller Features Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection Internal Calibrated RC Oscillator External and Internal Interrupt Sources Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Powerdown, Standby and Extended Standby 5. I/O and Package 32 Programmable I/O Lines 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF 6. Operating Voltages V for Atmega16L V for Atmega16

6 2.2 LCD (Liquid Crystal Display) LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik.lcd yang paling banyak digunakan saat ini ialah LCD M1632 Refurbish karena harganya cukup murah.lcd M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah.modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD.Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan menggunakan mikrokontroler, LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilakan suatu nilai hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5 kolom pixel (1baris pixel terakhir adalah kursor). Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler dirancang khusus untuk mengendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur scanning pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirim data-data yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang mengatur proses tampilan pada LCD saja.adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD M1632 antara lain:

7 Tabel 2.1.Konfigurasi Pin Dari LCD 2x16 M Pin 1 dihubungkan ke Gnd. 2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V. 3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10KOhm sebagai pengatur kontras.

8 4. Pin 4 untuk memberitahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), dan memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). 5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan ke Gnd. 6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data. 7. Pin 7 Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 Pin 14). 8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD. Gambar 2.3 Struktur Memori LCD Modul LCD M1632 memilki beberapa jenis memori yang digunakan untuk menyimpan atau memproses data-data yang ditampilkan pada layar LCD. Setiap memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri: 1. DDRAM

9 DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contohnya karakter A atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut di alamat 40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama darai LCD. DDRAM Address Tabel 2.2DDRAM Address 2. CGRAM CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola seluruh karakter dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori akan hilang saat power supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang. 3. CGROM CGROM (Character Generator Read Only Memory) adalah merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD 44780, sehingga pengguna tidak dapat merubahnya. Karena ROM bersifat permanen, maka pola karakter tersebut tidak akan hilang walaupun sumber tegangan tidak aktif.

10 Pada tabel 2.2 terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-lokasi tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H ( ) yang ada pada CGROM yaitu pola karakter A. Tabel 2.3 Karakter Pada CGROM M1632 LCD Gambar 2.4Bentuk Fisik LCD 16x2 LCD ini digunakan untuk menampilkan nilai data dari sensor LM35 dan informasi lain bisa ditampilkan di LCD ini.banyak sekali kegunaan LCD dalam perancangan suatu system yang menggunakan mikrokontroler.lcd berfungsi menampilkan suatu nilai hasil sensor,menampilkan teks,atau menampilkan menu

11 pada aplikasi mikrokontroler.lcd yang digunakan adalah jenis LCD M1632.LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi daya rendah.modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. 2.3 Buzzer Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran. Gambar 2.5 Bentuk Fisik Buzzer Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).

12 2.4 Sensor Suhu LM35 IC LM35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya proporsional liniear untuk suhu dalam C, mempunyai perubahan keluaran secara linier dan juga dapat dikalibrasi dalam K. Di dalam udara sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurand dari 0,1 C, dapat dipakai dengan menggunakan power supplay tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu (interface) ke rangkaian kontrol dengan sangan mudah.3 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 Vout dan pin 3 adalah ground. Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sebuah resistor NTC (Negative Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah resistor NTC. Kelebihan dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jagkauan pengukuran yang luas dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya). Bentuk fisik sensor LM35 dapat dilihat padagambar Gambar 2.6Bentuk Fisik LM 35

13 Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35: 1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu10 mvolt/ºc, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius. 2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC. 3. 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. 2.5 Sensor Asap MQ5 Materi sensitif sensor yang dengan konduktivitas rendah di udara bersih.ketika gas mudah terbakar sasaran ada, konduktivitas sensor lebih tinggi bersama dengan konsentrasi gas meningkat. Silakan gunakan electrocircuit sederhana,mengkonversi perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal output konsentrasi gas. Sensor gas memiliki sensitity tinggi Propana, Butana dan LPG, juga respon terhadap gas alam.sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang mudah terbakar yang berbeda, terutama Metana, juga dengan biaya rendah dan cocok untuk aplikasi yang berbeda.

14 Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Asap MQ5 Karakteristik : Sensitivitas yang baik untuk gas mudah terbakar di berbagai Sensitivitas Tinggi ke Propana, Butana Tahan lama dan biaya rendah Rangkaian sederhana Aplikasi : Detektor kebocoran gas Domestik Industri detektor gas yang mudah terbakar Detektor gas portable 2.6 RF Data Transceiver YS-1020UA Untuk dapat mengirimkan data serial melalui udara minimal diperlukan suatu device yang dapat melakukan proses penumpangan data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian dipancarkan ke udara. Salah satu contoh device yang dapat melakukan hal tersebut adalah modul YS-1020UA Wireless Transceiver. RF Data Transceiver YS-1020UA adalah sebuah device yang dapat mengirimkan data serial melalui media udara. Device tersebut melakukan proses penumpangan

15 data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada penerima frekuensi pembawa yang mengandung data ditangkap dan dipisahkan dari data yang dibawa. Modul YS-1020UA Wireles Data Transceiver dapat mengirimkan dan menerima data serial melalui media udara, dengan frekuensi 433MHz ISM band dan baud rate air sebesar 9600bps.Penggunaan modul tersebut cukup praktis karena dari segi ukuran cukup kecil dan lansung dapat dihubungkan dengan RS232. Modul tersebut bekerja dengan supply antara 3,3 sampai 5VDC. Dalam satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial yang akan dipancarkan melalui RF dimpamakan ke modul YS-1020 oleh mikrokontroler secara serial. Begitu pula data yang di terima, akan di ambil oleh mikrokontroler secara serial. Spesifikasi modul YS-1020 adalah seperti berikut ini : Konsumsi daya : =10mW/10dBm Konsumsi Arus pada receiver :<25mA Konsumsi Arus pada transmitter : =40MA Catu daya : 3,3 sampai 5 VDC Sensitivitas penerimaan data : -115 dbm(@9600) Transmitter sekaligus receiver untuk komunikasi data serial wireless multichannel yang mensupport TTL, RS232, dan RS485.

16 Fitur: - Carrier frequency: 433/450/868MHz or ISM others optional; - Interface: RS232/RS485/TTL optional; - Multichannels: channels, expandable for 16/32 channels; - Baud rate in air: 1200/2400/4800/9600/19200/38400bps, set before delivery; - Jarak transmisi: max 100 m pada open area - Transparent data transmission - Interface format: 8N1/8E1/801 user defined or customized; - Modulation: GFSK - High antiinterference - Low BER (Bit error Rate); - Impedance:50Ω (SMA antenna port, multiple antenna options available); - Complying with EN and ARIB STDT67. Paket terdiri atas: - 1 buah board transceiver - 1 buah antena - 3 lembar manuals