BAB II LANDASAN TEORI 2.2.1.1 Sensor Load Cell Prinsip kerja dari sensor tekanan ini adalah mengubah tegangan mekanis menjadi sinyal listrik. Ukuran ketegangan didasarkan pada prinsip bahwa tahanan pengantar berubah dengan panjang dan luas penampang. Daya yang diberikan pada kawat menyebabkan kawat bengkok sehingga menyebabkan ukuran kawat berubah dan mengubah tahanannya seperti terlihat pada gambar : Gambar 2.3. Aplikasi Umum pada pengukuran tekanan Sensor perpindahan dapat digunakan untuk mengukur perpindahan linier atau angular terhubung (kontak) dan tanpa kontak Strain gauge digunakan untuk mengukur perpindahan yang sangat kecil akibat pembengkokan atau peregangan memanfaatkan perubahan resistansi Perangkat keras atau hardwaremerupakan perangkat keras dari sebuah sistem sehingga dapat dilihat oleh mata. Hardware dalam sistem penjadwalan pakan ikan otomatis berbasis mikrokontroler ATMega8535 dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu bagian Mekanik dan
bagian Elektronik. Bagian mekanik adalah bagian-bagian dari buka penutup alat pakan otomatis, misalnya servo motor dan aquarium. Bagian elektonik terbuat dari bagian komponen-komponen elektronika yang dirangkai sedemikian rupa sehingga dapat mendukung kinerja sistem pakan ikan otomatis. Bagian elektonis pada sistem pakan ikan otomatis ini yaitu : Pengendali Mikrokontroler (ATMega 8535), Adaptor (power supply), dan LCD. 2.2.2.2. Mikrokontroler Atmega8535 Mikrokontroler sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah ada terlebih dahulu muncul mikroprosesor. Bila dibandingkan dengan mikroprosesor, mikrokontroler jauh lebih unggul karena terdapat berbagai alasan, diantaranya : Tersedianya I/O I/O dalam mikrokontroler sudah tersedia sementara pada mikroprosesor dibutuhkan IC tambahan untuk menangani I/O tersebut. IC I/O yang dimaksud adalah PPI 8255. (Syahrul.2012) b. Memori Internal Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak harus ada. Mikroprosesor belum memiliki memori internal sehingga memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan-kelebihan di atas, ditambah dengan harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke mikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan, mikroprosesor tetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem. Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena didalamnya
sudah terdapat memori dan sistem input/output dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard s RISC processor) standar memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus clock karena memiliki arsitektur CISC (seperti komputer).(dedi.2010) Gambar 2. 4. Blok Diagram ATMega8535 Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa Atmega8535 memiliki bagian sebagai berikut : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte. 7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI. 10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11. Antarmuka komparator analog. 12. Port USART untuk komunikasi serial Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu Atmega8535. Selain mudah didapatkan dan lebih murah Atmega8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan I/O yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan Atmega8535 sebagai mikrokontroler yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut : 2.1.1. Konfigurasi PIN Atmega8535 Gambar 2. 5 Konfigurasi Pin ATMega8535 Mikrokontroler Atmega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan port I/O yang dapat menjadi pin input/output sesuai konfigurasi.
Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian (port), yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan, reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, (Agus. 2005). konfigurasi pin Atmega8535 dapat dilihat pada gambar 2.9. Berikut ini adalah susunan pin-pin dari Atmega8535; VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya GND merupakan pin ground Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan 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 Iksternal dan komunikasi serial USART Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal (osilator menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz). 2.1.1.1. Port-Port Pada Atmega8535 Dan Fungsinya 2.1.1.1.1. Port A Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pullup 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 disetting 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, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D converter. 2.1.1.1.2. Port B 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 disetting 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 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 2.2 Fungsi Pin-pin Port B 2.1.1.1.3. Port C Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pullup 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 disetting 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 oscillator untuk timer/counter 2. 2.1.1.1.4. Port D Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pullup 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 disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.
Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 2.3 Fungsi Pin-pin Port D 2.1.1.1.5. RESET RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset. 2.1.1.1.6. XTAL1 XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit 2.1.1.1.7. XTAL2 XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier. 2.1.1.1.8. AVcc Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter. 2.1.1.1.9. AREF AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus diberikan ke kaki ini. 2.1.1.1.10. AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah 2.1.2. Peta Memori ATMega8535 ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaituprogram Memory dan Data Memoryditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROMMemory untuk penyimpan data.(wardhana.2006) Program Memory ATMega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.(agus.2005) Gambar 2. 6 Peta Memori Program
Data Memory. Gambar 2. 7 Peta Memori Data Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan I/O Memory sementara 512 likasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, I/O register terdiri dari 64 register 2.1.2.1. EEPROM Data Memory ATMEGA 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Loaksinya terpisah dengan system address register, data register dan control register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.
Gambar 2. 8 EEPROM Data Memory. 2.1.3. Status Register (SREG) Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yangdilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPUmikrokontroler. Gambar 2. 9 Status Register ATMega 8535 Bit 7 I : Global Interrupt Enable Jika bit Global Interrupt Enable diset, maka fasilitas interupsi dapat dijalankan. Bit ini akan clear ketika ada interrupt yang dipicu dari hardware, setelah program interrupt dieksekusi, maka bit ini harus di set kembali dengan instruksi SEI. Bit 6 T : Bit Copy Storage Instruksi bit copy BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Bit 4 S : Sign Bit Bit S merupakan hasil exlusive or dari Negative Flag N dan Two s Complement Overflow Flag V. Bit 3 V : Two s Complement Overflow Flag Digunakan dalam operasi aritmatika Bit 2 N : Negative Flag Jika operasi aritmatika menghasilkan bilangan negatif, maka bit ini akan set. Bit 1 Z : Zero Flag Jika operasi aritmatika menghaslkan bilangan nol, maka bit ini akan set. Bit 0 C : Carry Flag Jika suatu operasi menghasilkan Carry, maka bit ini akan set. 2.3. Liquid Crystal Display (LCD)
LCD mwerupakan salam satu komponen yang banyak dipilih untuk dipergunakan sebagai tampilan karena kemudahannya dalam mengetur tampilan layar agar lebih menarik. Salah satu contoh LCD yang banyak digunakan yaitu LCD M1632 (LCD 2x16) LCD display module M1632 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk karakter dua baris, masing masing baris menampung 16 karakter Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik panel LCD, berfungsi mengatir tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lainya cukup mengirim kode0kode ASCII dari informasi yang ditampilkan. Spesifikasi LCD M1632, yaitu: a. Tampilan 16 karakter 2 baris b. RAM data tampilan dan RAM pembangkit dapat dibaca dari unit mikroprosesor c. Beberapa fungsi perintah anatara lain adalah penghapusan tampilan (display clear), posisi kursor awal (cursor home), tampilan karakter kedip (display character blink), penggeseran kursor (cursor shift) dan penggeseran tampilan (display shift) d. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan e. Catu daya tunggal +5 volt 2.4. Buzzer sebagai alarm Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. 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). Oleh karena itu buzzer banyak digunakan sebagai alarm peringatan karena suara yang di keluarkannya sangatlah terdengar bising ditelinga. Buzzer atau beeper memiliki 2 tipe :
1. Resonator sederhana yang disuplai sumber AC. 2. Melibatkan transistor sebagai micro-oscillator yang membutuhkan sumber DC. Gambar 2.15. Komponen Buzzer