BAB II LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Gambaran Umum Pesawat Centrifuge Pesawat Centrifuge adalah salah satu dari sekian banyak alat laboratorium yang menggunakan prinsip kerja mekanisme putaran. Dari penjelasan tesebut maka dapat disimpulkan bahwa pesawat centrifuge berfungsi untuk memisahkan suatu larutan atau emulasi yang memiliki berat molekul berbeda. Umumnya pesawat ini banyak digunakan pada laboratorium laboratorium klinik maupun rumah sakit, farmasi, kimia serta pabrik pabrik industri yang biasanya memerlukan suatu pemisahan dari campuran yang mengandung partikel partikel benda padat dengan cairan atau campuran larutan. Pada prinsipnya pesawat centrifuge ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal, yaitu gaya yang timbul apabila suatu benda diputar dari suatu titik. Semakin tinggi kecepatan putaran, maka semakin besar gaya sentrifugal yang dihasilkan. Gaya ini bekerja dengan menekan partikel partikel yang ada pada cairan sehingga partikel partikel ini akan bergerak dengan arah luar karena lapisan partikel partikel ini mempunyai massa yang lebih besar dari pada cairan, sedangkan cairan paling dalam tinggal cairan jernih bebas dari partikel yang terpisah dari cairannya. Oleh karena itu, pemisahan yang terjadi menjadi berlapis. 5

6 Seperti penjelasan daiatas bahwa pesawat centrifuge ini bekerja berdasarkan gaya sentrifugal, yaitu gaya yang bekerja kearah luar dari titik pusat putaran, sedangkan kebalikan dari gaya tersebut adalah gaya sentrifetal. Besarnya gaya sentrifugal dapat didefenisikan sebagai berikut: F = m.a (2.1) Dimana : a 2 V 2. R R (2.2) Sehingga : 2 F m.. R (2.3) Keterangan : F m = Gaya (Newton) = Massa (Kg) a = Percepatan (m/s 2 ) ώ R = Kecepatan centrifugal = Jari jari (m) Berdasarkan pada kecepatan putaran motor, maka pesawat centrifuge terbagi menjadi tiga jenis, yaitu : 1. General Purpose Centrifuge : Centrifuge ini derancang untuk pemisahan sampel urine dan serum. Biasanya berkecepatan 0-3000 RPM dan bisa menampung sampel dari 5 100 ml. 2. Micro Centrifuge (Microfuges) :

7 Centrifuges ini khusus pada kecepatan tinggi, dengan volume microtubes berkisar 0,5 2,0 ml. 3. Speciality Centrifuge : Centrifuge ini dirancang untuk pemakaian yang lebih spesifik di laboratorium klinik. Biasanya kecepatannya diatas 20.000 rpm bahkan sampai 50.000 rpm. Kebanyakan, centrifuge ini dilengkapi dengan sistem pendingin. 2.2 Motor AC Gambar 2.1 Kontruksi motor AC Secara umum, motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Pada motor AC proses perputaran rotor terjadi akibat adanya induksi anatara kumparan stator (armatur) dengan kumparan pada rotor. Kontruksi dasar dari sebuah motor AC terdiri dari dua bagian utama, yaitu bagian STATOR dan bagian ROTOR. Pada bagian STATOR terdapat kumparan STATOR yang terdiri dari kumparan kawat tembaga yang dimasukan Ke dalam alur-alur STATOR yang dikenal sebagai kumparan utama (main winding) dan kumparan bantu. Sedangkan pada bagian ROTOR terdapat

8 kumparan rotor yang biasanya berupa gulungan yang terdiri dari sejumlah kumparan kawat tembaga yang dimasukkan kedalam alur-alur ROTOR dan ujung-ujung dari masing-masing tembaga dilas pada komutator. Kumparan stator (kumparan utama dan kumparan Bantu) akan berfungsi sebagai kumparan medan, yakni untuk membangkitkan medan magnet. Jadi jika pada kumparan stator tersebut diberikan sumber listrik, maka akan dihasilkan medan magnet disekitar kumparan tersebut. Konstruksi sebuah MOTOR AC sederhana akan dapat dilihat pada gambar 2.1 Gambar 2.2 Rangkaian motor Ac terhubung tegangan AC Pada kumparan STATOR kumparan utamanya selalu dirancang dengan nilai resistansi yang rendah dan nilai reaktansi yang tinggi dibandingkan dengan kumparan Bantu yang selalu mempunyai nilai resistansi yang tinggi dan nilai reaktasi yang rendah. Dengan kondisi nilai resistasi dan reaktansi masing-masing kumparan tersebut tidak sama nilainya, maka sudut fase dari arcs yang mengalir pada kumparan Bantu hampir mendekati tegangan sumber dari pada sudut fase arus yang mengalir melalui kumparan utama (arus utama selalu mendahului arus kumparan Bantu). Akibat adanya beda fase antara arus kumparan utama dengan arus kumparan Bantu tersebut maka pada STATOR akan menjadi medan magnet.

9 Medan magnet ini akan selalu memotong batang-batang konduktor dari kumparan ROTOR yang kemudian mengakibatkan ujung-ujung kondt{rtor dari kumparan ROTOR akan timbul gaya gerak listrik induksi yang akan mcngakibatkan ROTOR berputar. 2.3 IC 74LS04 Sebagai Inverter Gerbang Inverter adalah gerbang dengan satu sinyal masukan dan satu sinyal keluaran. Gerbang not sebagai inverter berfungsi untuk menghasilkan keluran yang merupakan kebalikan dari logika masukanya. Simbol logika rangkaian gerbang not pada gambar dibawah ini. Gambar 2.3 Simbol gerbang NOT Jika masukan inverter diberi logika 1, maka keluaranya akan mempunyai logika 0. tanda Bar [ ˉ ] diatas, maka keluranya menujukan bahwa A telah di inversikan atau dikomplemenkan. Jadi suku boole A dangan not A. Tabel kebenaran inverter ditunjukkan pada tabel dibawah ini. Table 2.1 Tabel kebenaran Inverter INPUT OUTPUT 1 0 0 1

10 2.4 TRIAC Triac merupakan komponen elektronika yang termasuk dalam kelompok thrystor dua arah, oleh karena hal itu triac banyak digunakan dalam pensaklaran isyarat dan daya. Pada dasarnya triac adalah dua buah SCR (Silicon Controlled Rectifier) yang terhubung secara parallel dalam arah yang berlawanan. Gambar rangkaian ekivalen dari sebuah triac serta symbol skematiknya dapat dilihat pada Gambar 2.4 Karena sebuah triac merupakan dua buah SCR yang paralel namun berlawanan arah, maka sebuah triac akan dapat mengontrol arus listrik dalam dua arah. Hal inilah yang memungkinkan triac dapat digunakan untuk mengontrol daya pada beban - yang menggunakan arus bolak-balik (AC). Gambar 2.4 Rangkaian ekivalen triac dan symbol triac Untuk membuat triac menghantarkan arus adalah dengan menerapkan trigger positif pada SCR yang sedang mendapat bias maju pada triac. Jadi berdasarkan gambar rangkaian ekivalen di atas bila T1 mendapat polaritas yang lebih positif dari pada terminal T2-nya, maka trigger positif pada gerbang akan membuat SCR al dalam triac menghantar, sedangkan bila

11 polaritas pada terminal-terminalnya adalah sebaliknya maka trigger positif akan membuat SCR a2 menghantar. Dan sekali dipicu maka SCR yang bersangkutan akan tetap menghantar walaupun sinyal pemicu telah dilepaskan, salah satunya cara untuk membuat SCR tersebut berhenti menghantar adalah dengan cara low current dropout yakni dengan membuat arus yang melalui SCR yang bersangkutan tersebut turun melampaui arus genggamnya (holding current). Hal itu dapat dilakukan dengan membuat tegangan anodanya turun menjadi nol volt atau dengan membalik polaritas pada terminal anoda dan katodanya. Sebuah contoh penerapan triac dalam mengontrol daya pada beban yang memerlukan arus bolak-balik akan dapat dilihat pada Gambar 2.5 di bawah ini. (a) (b) Gambar 2.5 (a) Rangkaian triac untuk mengontrol daya beban (b) Bentuk gelombang pada gate, pada beban, dan output

12 Pada rangkaian dalam gambar 2.5 (a) resistor R l dan kapasitor C berfungsi untuk menggeser titik pemicuan (trigger point), sedangkan resistor R2 berfungsi untuk membatasi arus pemicuan agar tidak melampuai arus pemicu maksimum yang diperbolehkan. Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa sebuah triac akan dapat diaktifkan dengan cara memberikan pemicuan positif pada gate-nya, dan besamya tegangan pemicuan triac tersebut tertera dalam lembaran data spesifikasinya triac tersebut. Sebagai contoh misalkan tegangan pemicuan dari sebuah triac adalah 0,7 volt, maka dengan merubahrubah nilai resistansi Ri pada rangkaian di atas akan dapat digeser titik pemicuannya yakni pada saat tegangan pada gate-nya telah mencapai tegangan pemicuannya (0,7 volt), akibat pergeseran titik pemicuannya maka daya yang diterima pada bebannya akan dapat bervariasi. Sebagai contoh bentuk gelombang yang diterima oleh beban pada gambar di atas diperlihatkan pada gambar yang diarsir dalam Gambar 2.5 2.5 Optocoupler Optocoupler (optoisolator atau isolator yang tergandeng optic) menggabungkan led dan foto detector dalam satu kemasan. Optocoupler mempunyai led pada sisi input atau masukanya dan foto dioda pada sisi output atau keluarannya. Keuntungannya terpenting dari optocoupler adalah pemisahan secara fisik antara rangkaian input dengan outputnya yang terdapat antara input dan outputnya hanya seberkas cahaya. Disisi lain optocoupler didefinisikan sebagai suatu rangkaian yang terdiri dari sedikitnya satu emitter (berfungsi sebagai pemancar cahaya) yang mengkopel secara optic suatu foto detector melalui medium atau ruang yang terisolasi. Emiter

13 atau pemacar cahaya itu dapat berupa LED, dioda, foto transistor, foto FET, foto triac dan foto SCR dapat dilihat pada gambar 2.6 Gambar 2.6 Simbol skematik optecoupler Agar tidak meluas mengenai pembahasan yang akan diangkat dan dipaparkan dalam bab ini, maka teori yang akan diuraikan akan dibatasi oleh optokopler yang menggunakan masukan atau input LED yang menggerakkan keluaran berupa foto transistor seperti yang terlihat pada gambar 2.6 2.5.1 Dioda pemancar cahaya (LED) Pada dioda yang diberi tegangan maju, electron-electron bebas melintasi persambungan dan jatuh kedalam lubang (hole). Pada saat electron jatuh dari tingkat dari energi yang lebih tinggi ketingkat yang lebih rendah, ia akan memancarkan energi. Pada dioda biasa, energi ini keluar dalam bentuk panas, tetapi pada dioda pemancar cahaya, energi tersebut memancar sebagai cahaya. Lambang skematis untuk LED dapat dilihat pada gambar 2.7 Gambar 2.7 Simbol skematik LE

14 Kecepatan LED tergantung dari arusnya. Dengan masukan tegangan jatuh nominal 2 Volt untuk LED maka perhitungan arus LED dapat dihitung sebagai berikut: Vcc Vled I led 2.10 R5 2.5.2 Foto transistor Foto transistor adalah komponen semi konduktor yang peka cahaya dan biasanya disambung dalam konfigurasi emitter sekutu dengan basis terbuka dan cahaya lewat melalui sebuah jendela dan bertemu pada sebuah sambungan kolektor basis seperti pada gambar 2.8, karena kawat penghubung terbuka maka semua arus balik diperkuat dalam basis transistor Gambar 2.8 Simbol skematik foto transistor 2.6 OP- Amp Penguat operasional (Op a mp) merupakan suatu komponen aktif yang terdiri dari rangkaian penguat gandengan langsung dengan penguatan tinggi yang dalam pengoperasiannya dilengkapi dengan umpan balik. Op amp mempunyai lima terminal dasar : dua untuk mensuplai daya, dua untuk syarat masukan, dan satu untuk keluaran. Bagian dalamnya rumit seperti diperlihatkan oleh diagram skematik dalam gambar 2.9 agar dapat menggunakannya, tidaklah perlu mengetahui hal apapun tentang cara kerja bagian dalam op amp.

15 Gambar 2.9 Skema Op amp Suatu penguat operasional yang ideal mempunyai sifat-sifat sebagai berikut : Penguatnya terkopel langsung (direct coupled) Impedansi masukan (Zi) = ~ (tak terhingga) Impedansi keluaran (Zo) = 0 (nol) Penguatan (A) = ~ (tak terhingga) Tegangan keluaran bernilai 0 (nol), jika tegangan pada kedua terminal masukan bernilai 0 (nol) Tegangan keluaran dapat mngayun kearah positif maupun negatif

16 2.6.1 IC LM 741 Sebagai Penguat Tak Membalik (Non Inverting) Rangkaian ini merupakan salah satu dari rangkaian op amp yang paling luas digunakan. Sebuah rangkaian penguat yang baik bila menerima arus atau tegangan yang kecil pada inputnya akan menimbulkan arus atau tegangan yang lebih besar pada outputnya. Op amp mempunyai kekuatan (gain) yang relatif linier (bagus). Keluaran (output) dikendalikan sebagai fungsi dari masukan (input). Penguatan op amp dapat dikendalikan oleh rangkaian pembagi tahanan (resistif) pada rangkaian luar dari op amp sebagai modus loop tertutup, yang dimaksud loop tertutup yaitu umpan balik negatif dengan menggunakan komponen yang mempunyai nilai tahanan. Rf +Vcc Ri 2 Va 3 input 6 4 7 outp Gambar 2.10 Penguat Non Inverting Pada rangkaian penguat non inverting ini didapat rumus seperti pada persamaan (II.9): Va Vout Ri Rf Ri.... (II.9) Dengan membalik persamaanya maka didapat maka didapat rumus penguatan seperti persamaan (II.9)

17 Vout Va Rf Ri Ri Vout Va Vout Va Rf Ri Rf Ri 1 Ri Ri Av Rf Ri 1.. (II.10) karena : Va Vin Vout Av Va Maka didapat rumus tegangan outputnya seperti persamaan (II.11) Rf Vout 1 Vin... (II.11) Ri Dilihat dari rumus diatas jadi yang menentukan besarnya penguatan tegangan Rf pada outputnya adalah : Av 1 (rumus besarnya nilai penguatan). Ri 2.6.2 IC LM 741 Sebagai Pembanding (Komparator) Rangkaian pembanding (komparator) adalah suatu rangkaian elektronik yang membandingkan satu nilai tegangan dengan nilai tegangan lainnya. Rangkaian komparator mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : Tidak punya feed back negatif Kedua inputnya digunakan, input yang satu sebagai tegangan referensi dan input yang satunya lagi sebagai tegangan yang akan dibandingkan. Outputmya selalu mengayun ke saturasi positif atau negatif

18 +Vcc 2 3 4 7 Vin Vref 6 output -Vcc Gambar 2.11 Komparator Fungsi dari rangkaian komparator ini adalah untuk membandingkan besarnya tegangan masukan dengan tegangan referensi (tegangan acuan) dan menghasilkan suatu perubahan keadaan dan keluarannya, bila salah satunya melewati yang lain. Pembanding tegangan akan membandingkan sebuah masukan dengan tegangan lainnya. Pada gambar II.13 diperlihatkan pembanding tegangan sederhana. Pada rangkaian komparator diatas hanya terdapat dua keadaan keluaran yaitu : Pada saat tegangan input lebih besar dari tegangan referensi maka Vout = -Vsat...... (II.12) Pada saat tegangan input lebih kecil dari tegangan referensi maka Vout = +Vsat..... (II.13) 2.7 Digital To Analog Converter ( DAC) Digital to Analog Converter merupakan rangkaian yang mengubah informasi digital menjadi analog. Rangkaian ini berguna pada saat rangkaian digital menjadi alat kontrol sistem yang memainkan parameter tegangan atau arus analog. Konfigurasi digital pada input-input akan dirubah menjadi tegangan analog pada output dengan perbandingan tertentu.

19 Bila konfigurasi input 8 bit bergerak dari 00H sampai FFH dengan kenaikan sebesar 1 maka output analog berupa gelombang tangga dengan ketelitian se-per-dua-lima-enam (1/256) dari te gangan output maksimum bila tegangan output minimum sama dengan 0 volt. Tegangan output dari DAC dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut: Dalam aplikasinya DAC berfungsi untuk mengubah bit-bit kombinasi output dari minimum system DT-51 sebagai suatu hasil keputusan dari data input yang ada menjadi level tegangan analog. Dimana level tegangan analog ini kemudian menjadi input bagi rangkaian comparator untuk dibandingkan dengan rangkaian pembangkit pulsa segitiga yang menghasilkan sinyal PWM. Sinyal PWM ini dikuatkan hingga mampu membias transistor-transistor common base yang berfungsi sebagai rangkaian penguat. Berikut adalah konfigurasi pin dari DAC 0808. Gambar 2.12 Konfigurasi Pin DAC 0808

20 2.8 Mikrokontroller AT89C51 Dalam rangkaian berskala besar, biasanya dilengkapi dengan sebuah unit pusat pemprosesan. Pusat pemprosesan ini atau lebih dikenal dengan nama Central Prosesing Unit (CPU) banyak mempermudah pengendalian proses kerja rangkaian. Dilihat dari komponen pelengkap yang tersusun dalam serpihan prosesor tersebut, ada sebuah prosesor yang dalamnya telah dilengkapi dengan prosesor fungsi matematik ( Math co prosesor), ada yang dilengkapi dengan perubahan analog ke digital ataupun sebaliknya, adapun yang dilengkapi dengan fasilitas pemprosesan sinyal-sinyal (DSP, Digital Sinyal Processing) dan juga telah dilengkapi dengan port port input / output, ROM, RAM seperti yang telah terdapat pada mikrokontroler. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RESET P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WB P3.7/RD XTAL2 XTAL1 GND AT89C51 VCC 40 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 39 38 37 36 35 34 33 32 EA/VPP 31 ALE/ PROG 30 PSEN 29 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P20 28 27 26 25 24 23 22 21 Gambar 2.13 Konfigurasi pin mikrokontroler AT89C51

21 AT89C51 adalah mikrokontroler keluaran atmel dengan 4K byte Flash. PEROM ( Programmeeble and Erasable Read Onli Memory), AT89C51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory, isi memory tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. Memory itu biasa digunakan untuk menyimpan intruksi (perintah) berstandar MCS-51 code sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpankan source code tersebut. Mikrokontroler AT89C51 mempunyai karakteristik sebagai berikut : 1 Compatible dengan MSC 51. 2 4K byte EEPROM internal. 3 Frekuensi clock : 0 Hz 24 Mhz. 4 32 programable I/O line. 5 Two 16 bit timer / counter 6 64K address space for external data memory. 7 64K address space for external program memory. 8 6 interupt sources 9 Afive source interrupt structure with two priority level 10 Full duplex serial port 11 Bolean processor. Untuk dapat bekerja dengan baik mikrokontroler AT89C51 hanya membutuhkan catu daya tunggal sebesar + 5 Vout.

22 2.8.1 Piranti CHMOS Secara fungsinya, piranti CHMOS (ditandai dengan huruf C ditengah namanya) adalah compatible sepenuhnya dengan 8051 tetapi membutuhkan daya yang lebih sedikit dari HMOS. Lebih jauh penyimpanan daya juga tersedia pada rangkaian CHMOS ini, dengan ditambahkan dua jenis penghematan daya yaitu : 1 Idle mode, selama dimana CPU dimaikan, RAM dan feriperal lainya tetap beroperasi. Pada mode ini, arus yang dilewatkan turun hingga 15% dari pada saat piranti bekerja penuh. 2 L, Power Down Mode, selama dimana seluruh feriperal di nonaktifkan, RAM tetap menggengam data sebelumnya. Pada mode ini arus yang dilewatkan kurang dari 10µA. 2.8.2 Central prossesing unit (CPU) Central Prosessing Unit yang terdapat dalam AT89C51 merupakan CPU 8 bit yang dilengkapi dengan osilator dalam serpihannya dengan frekuensi kerja mulai dari 3,5 MHz. batas frekuensi kerja minimum ini disebabkan sifat CPU yang tidak static. CPU banyak menggunakan simpulsimpul dinamik berupa sel-sel penyimpanan sementara yang dibentuk oleh kapasitansi simpul-simpul ground. Pemakaian simpul-simpul dinamik ini menunjukan untuk menghematkan transistor yang diperlukan, yang berarti juga penghematan luas serpihan secara keseluruhan. Pada frekuensi yang terlalu rendah isi sel penyimpanan sementara mengalami perubahan karena ada kebocoran arus, hal ini mengakibatkan level tegangan pada salah satu simpul CPU berubah. Perubahan level tegangan pada

23 salah satu simpul mengakibatkan CPU tidak dapat mengingat operasi yang baru saja dilaksanakan. Dalam AT89C51, salah siklus mesin terdiri dari 12 periode osilator. Artinya untuk frekuensi osilator 12 MHz satu siklus mesin akan dilalui waktu 1µS. Waktu pelaksanaan intruksi terpendek adalah satu siklus mesin, sedangkan yang terpanjang sampai empat siklus mesin. 2.8.3 Organisasi memori Memori program dan memori data dapat dipisahkan secara logika dengan cara membedakan sinyal PSEN untuk pembacaan program atau data, hasilnya CPU akan dapat mengakses 64 Kbyte data. Lebar memori program selalu 16 Kbyte. Walaupun kapasitas memori yang digunakan lebih kecil dari 64 Kbyte. Untuk lebar memori alamat internal 8 bit atau 16 bit. Di samping memori data, AT89C51 juga mempunyai RAM berupa registeruntuk fungsi khusus SFR (Spesial Funtion Register) dengan kapasitas 128 byte. RAM internal sebesar 128 byte ini terdiri dari 32 byte paling bawah dikelompokan menjadi 4 bank, yang masing-masing terdiri dari 8 buah register. Program dapat mengakses register-register tersebut dengan operand R0 sampai R7 pengalaman register, untuk pemilihan bank dilakukan melalui register program status word, PSW, 16 bytedi atas keempat bank, register membentuk satu blok memori yang dialamati. Memori data ini dapat dialamati langsung maupun tidak langsung. Register dengan fungsi khusus, SFR terletak pada 128 byte bagian atas memori dan berisi Latch word, timer, PSW dan control peripheral.

24 Register-register ini hanya dapat diakses dengan pengalamatan langsung 16 alamat pada SFR dapat dilamati secara bit atau byte, dan terletak pada alamat yang berakhir 0000B. 2.8.4 Port input / output Fasilitas I/O yang disebabkan oleh AT89C51 adalah 32 jalur port, yang selanjutnya dibagi menjadi empat port 8 bit. Masing-masing port tersebut besifat bidereksional, artinya dapat digunakan sebagai output maupun input. Masing-masing port dapat dihubungi sebagai sekaligus 8 bit ataupun per-bit. Port 1, 2, 3 mempunyai pull-up internal sedangkan port 0bersifat open drain. Pada penggunaan port 1, 2, 3 sebagai input, pin-pinnya pada pull tinggi, selanjutnya dapat diset pada pull rendah pada sumber external. Dengan mengisi satu pada lacht, maka port tersebut akan berfungsi sebagai output. Berbeda dengan port 1, 2, 3 port 0 tidak mempunyai pull-up internal. Jika isi lacth di buat satu maka port ini berfungsi sebagai input dan jika isi lacth di buat 0, maka port ini berfungsi sebagai output. Pada intruksi pembacaan, maka mikrokontroler AT89C51 mengambil data dari EEPROM dan selanjutnya akan diproses sesuai dengan intruksi yang diberikan. 2.8.5 Sistem interupt AT89C51 mempunyai system interupt yang dari 5 sumber, dua dari luar atau sumber ekternal melalui pin INT0 dan INT1, satu dari masingmasing counter internal (dua buah) dan satu dari serial port, kelima interupt

25 tersebut dapat diakatifkan sendiri-sendiri (individual), pada penulisan ini, interupt yang digunakan adalah sumber dari luar melalui INT0 dan INT1. 2.8.6 Pengelompokan intruksi Intruksi yang dapat dikelompokan oleh mikrokontroler AT89C51 dibagi menjadi beberapa kelompok (mode). Pengelompokan ini dilakukan untuk mempercepat proses pengolahan suatu intruksi. Mode pengalamatan intruksi dikelompokam sebagai berikut : 1. Pengalamatan langsung atau immdiete. Digunakan untuk mengakases RAM internal, maupun eksternal, baik untuk operasi arimatik maupun logika 2. Pengalamatan tidak langsung. Digunakan untuk mengakses RAM internal maupun eksternal, untuk operasi aritmatik maupun logika. 3. Pengalamatan Register. Digunakan untuk mengakses 32 byte memori data internal paling bawah. Mikrokontroler AT89C51 memiliki 40 pin yang dapat dikelompok sebagai berikut : Port 0 : Merupakan bus 8 byte yang berfungsi untuk mentranfer data dan alamat, pada port ini merupakan open drain sehingga memerlukan pull-up eksternal apabila difungsikan sebagai input / output. Port 1 : Merupakan 8 bit jalur input / output akan dihubungkan keperalatan (rangkaian) luar dan telah dilengkapi dengan pull-up internal.

26 Port 2 : Merupakan 8 bit jalur I/O yang akan dihubungkan ke peralatan (rangkaian) luar dan telah dilengkapi dengan pull-up internal. Disamping itu masing-masing mempunyai fungsi lainnya, yaitu : 1. Port 3.0 : sebagai RXD, yaitu pasak pin masukan pada saat mikrokontroler menerima data dari luar dengan system komunikasi serial. 2. Port 3.1 : sebagai RXD, yaitu pin keluaran pada saat mikrokontroler mengirim data keluar dengan system komunikasi serial. 3. Port 3.2 : Sebagai pin interrupt (INT0) dan, 4. Port 3.3 : Sebagai pin interrupt (INT1), pin yang menerima selaan (interupsi) dair luar. 5. Port 3.4 : Sebagai T0 dan, 6. Port 3.5 : Sebagai T1, yaitu sebagai pin masukan timer atau counter eksternal yang dapat diprogram secara software. 7. Port 3.6 : Sebagai WR, yaitu sinyal yang dikeluarkan pada saat mikrokontroler ingin melakukan pembacaan memory data ekternal. 8. Port 3.7 : sebagai RD, yaitu sinyal yang di keluarkan pada saat mikrokontroler ingin melakukan penulisan pada memory sata eksternal (RAM eksternal). RST : Berfungsi untuk mereset mikrokontoler AT89C51 atau mengclear control register dan men-set port pada mode input.

27 ALE : Pada saat logika rendah (posisi ALE) digunakan untuk menahan alamat kememori eksternal. Pada saat berlogika tinggi, maka mikrokontroler pada posisi siap untuk deprogram. PSEN : Berfungsi untuk mengaktifkan memori program ekternal (eprom eksternal) ke bus. EA/Vpp : Pada saat logika tinggi, AT89C51 melakukan intruksi dari EEPROM internal, sedangkan pada level rendah, AT89C51 mengambil seluruh intruksi dari EEPROM eksternal. XTAL : Merupakan pin osilator yang menghasilkan clock yang biasanya berasal dari kristal piezoelektrik atau resonator keramik. 2.8.7 On - chip osilator Mikrokontoler AT89C51 memiliki osilator internal (on -chip osilator) yang digunakan sebagai sumber clock bagi CPU. Untuk mangunakan osilator internal diperlukan sebuah kristal antara pena XTAL1 (X1) dan XTAL2 (X2) dan sebuah kapasitor ke ground seperti terlihat pada gambar berikut ini : XTAL CRYSTAL 3pF 33pF Gambar 2. 14 Kristal pada mikrokontroler AT89C51

28 Nilai kapasitor yang digunakan untuk kristal yaitu 30nF 10nF sedangkan untuk resonan karamik yaitu 40pF 10 pf. 2.9 Liquid Crystal Display Liquid crystal display (LCD) merupakan komponen elektronika yang digunakan untuk menampilkan suatu karakter baik itu angka, huruf atau karakter tertentu, sehingga tampilan tersebut dapat dilihat secara visual. Pemakaian LCD sebagai indikator tampilan banyak digunakan dikarenakan daya yang dibutuhkan LCD relatif kecil (orde mikrowatt), disamping itu dapat juga menampilkan angka, huruf atau simbol dan karakter tertentu. Meskipun pada komponen ini dibatasi oleh somber cahaya ekternal/internal, suhu, dan lifetime. LCD terdiri atas tumpukan tipis atau sel dari dua lembar kaca dengan pinggiran tertutup rapat. Antara dua lembar kaca tersebut diberi bahan kristal cair (liquid crystal) yang tembus cahaya. Permukaan luar masing-masing keping kaca mempunyai lapisan tembus cahaya seperti oxida timah (tin oxide) atau oxida indium (indium oxide). Sel mempunyai ketebalan 1x10-5 meter dan diisi dengan kristal cair. Modul peraga yang digunakan dalam aplikasi ini adalah LCD modul M1632. Modul LCD ini membutuhkan daya yang kecil dan dilengkapi dengan panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta pengendali LCD CMOS yang terpasang dalam modul tersebut. Pengendali mempunyai pembangkit karakter ROM/RAM dan display data RAM. Semua fungsi display diatur oleh instruksiinstruksi, sehingga modul LCD ini dapat dengan mudah dihubungkan dengan unit mikroprosesor. LCD tipe ini tersusun sebanyak dua baris dengan 16 karakter.

29 Dasar-dasar pengoperasian LCD ini terdiri atas pengoperasian dasar pada register, busy flag, address counter, display data RAM 2.9.1 Register Kontroler dari LCD mempunyai 2 buah register 8 bit yaitu register instruksi (IR) dan register data (DR). IR menyimpan instruksi seperti display clear, cursor shift dan display data (DD RAM) serta character generator (CG RAM). DR menyimpan data untuk ditulis di DD RAM atau CG RAM ataupun membaca data dari nn RAM atau CG RAM. Ketika data ditulis ke DD RAM atau CGRAM maka DR secara otomatis menulis data ke DD RAM atau CO RAM. Ketika data pada DD RAM atau CG RAM akan dibaca maka alamat data ditulis pada IR sedangkan data akan dimasukan melalui DR dan mikrokontroler membaca data dari DR. 2.9.2 Busy flag Busy flag menunjukan bahwa module sedang sibuk sehingga proses data lebih lanjut dari mikrokontroler harus menungggu hingga tanda sibuk ini selesai. Sebagaimana yang terlihat pada Tabel 2.4, jika RS=O dan R/W=1 maka keluaran register seleksi sinyal akan melalui DB 7. Jika bernilai I maka modul LCD sedang melakukan kerja internal dan instruksi tidak akan diterima. Oleh karma itu status dari flag harus diperiksa sebelum melaksanakan instruksi selanjutnya.

30 Tabel 2.2 Register seleksi RS RW OPERASI 0 0 IR Tulis intruksi 0 1 Busy flag (DB7) @counter (DB0 DB6) read 1 0 Menulis data untuk DDRAM / CGRAM 1 1 Membaca data dari DDRAM / CGRAM 2.9.3 Addres counter Addres Counter menujukan lokasi memory dalam modul LCD. Pemilihan lokasi alamat itu diberikan lewat register inurksi (IR). Ketika data dibaca atau ditulis dari DDRAM atau CGRAM maka addres counter secara otomatis menaikan atau menurunkan alamat tergantung dari entry mode set. 2.9.4 Display data ram (DDRAM) DDRAM merupakan tempat karakter yang akan ditampilkan. Pada LCD masing-masing pin mempunyai range alamat tersendiri. Alamat itu diekspresikan dengan bilangan hexsadesimal. Untuk line 1 range alamat berkisar 00H-0Fh sedangkan untuk line 2 berkisar antara 40h-4Fh. 2.9.5 Character generator ROM (CGROM) CGROM mempunyai tipe dot matrik 5x7. dimana pada LCD telah tersedia ROM sebagai pembangkit character dalam kode ASCII. 2.9.6 Character generator RAM (CGRAM) CGRAM untuk pembuatan character tersendiri melalui program.

31 Masukan yang diperlukan untuk mengendalikan modul berupa bus data yang masih termutiplek dengan bus alamat serta 3 bit sinyal kontrol. Sementara pengendalian LCD dilakukan secara internal oleh kontroler yang sudah terpasang dalam modul LCD. Diagram blok untuk LCD dapat dilihat dalam Gambar 2.12 Gambar 2.15 Blok diagram LCD LCD M1632 mempunyai 16 pin atau penyemat yang mempunyai fungsifungsi seperti yang ada pada tabel 2.3. Gambar 2.16 Konfigurasi Pin-pin LCD

32 Tabel 2.3 Fungsi pin-pin LCD NO Nama Penyemat Fungsi 1 Vss Terminal ground 2 Vcc Tegangan catu daya +5 volt 3 Vee Drive LCD 4 RS Sinyal pemilih register 0 : intruksi register (tulis) 1 : data register (Tulis dan baca) 5 RW Sinyal seleksi tulis dan baca 0 : tulis 1 : baca 6 E Sinyal operasi awal, sinyal ini mengaktifkan data tulis dan baca 7-14 DB0 DB7 Merupakan saluran data, berisi perintah dan data yang akan ditampilkan 15 V+ BL Pengendali kecerahan latar belakang LCD 4-4,42 V dan 50 500 Ma 16 V- BL Pengendali latar belakang LCD 0 V Agar dapat mudah memprogram tampilan LCD, maka perlu diketahui intruksi-intruksi pemrograman yang terdapat pada LCD ini. Intruksi pemrograman pada LCD tipe M1632 sebagai berikut: 2.9.7 Intruksi-intruksi pemrograman pada LCD Agar dapat dengan mudah rnernprogram tampilan LCD, maka perlu diketahui instruksi-instruksi pemprograman yang terdapat pada LCD ini. Instruksi pemprograman untuk LCD tipe M1632 sebagai berikut 2.9.7.1 Set fungsi Instruksi ini mengkonfigurasikan modul tampilan untuk perangkat keras yang dipakai. Bit data leght (DL) menetukan lebar bus data (4 atau 8 bit). Bit

33 display line number menetukan jumlah baris yang akan ditampilkan. Bit Font (F) memilih karakter dengan matriks 5x7 atau 5x8. Tabel 2.4 Perintah set fungsi M1632 RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 1 DL N F x x 2.9.7.2 Hapus tampilan Instruksi ini akan mengosongkan layar tampilan dan meletakkan kursor pada posisi awal tampilan. Tabel 2.5 Perintah hapus tampilan RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2.9.7.3 Kontrol ON/OFF tampilan lnstruksi ini mengendalikan tiga buah kemampuan dari tampilan. Bit display On/Off (D) mengaktifkan dan menonaktifkan tampilan. Bit kursor On/Off (C) menampilkan atau menyembunyikan kursor yang akan ditampilkan. Bit Blink (B) mendefinisikan apakah kursor akan berupa karakter yang berkedip atau akan berupa garis bawah saja. Tabel 2.6 Perintah on/off RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 1 D B C

34 2.9.7.4 Set mode Instruksi ini dipakai unnrk melakukan penambahan atau pengurangan otomatis pada program. Tabel 2.7 Perintah set mode RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 0 0 0 0 1 I/0 S 2.9.7.5 Set alamat DDRAM Alamat kursor pada DDRAM diisi dengan bit-bit A6-z\0. Register data dikonfigurasikan untuk menerima dan menaruh data pada DDRAM. Sampai instruksi set alamat DDRAM dikirim untuk mengkonfigurasikan ulang register data, data akan tetap ditaruh di DDRAM. Setelah set instruksi set alamat DDRAM dikirim maka alamat DDRAM barn akan dikeluarkan. Tabel 2.8 Perintah set alamat DDRAM RS RW DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 1 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0