BAB II LANDASAN TEORI Landasan teori sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu system. Dengan pertimbangan hal-hal tersebut, maka landasan teori merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya. 2.1 Mikrokontroler Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan system computer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam fungsi. Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja, perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya programprogram pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalm ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai
tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan. Mikrokontroler adalah satu keeping IC dimana terdapat mikroprosesor dan memori program (ROM) serta memori serbaguna (RAM), bahkan ada beberapa jenis mikrokontroler yang memiliki fasilitas ADC, PPL, EEPROM dalam suatu kemasan. Penggunaan mikrokontroler dalam bidang kontrol sangat luas dan popular. Ada beberapa vendor yang membuat mikrokotroler diantaranya Intel, Microchip, Windbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain-lain buatan Atmel. Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan personal computer yang memiliki beragam fungsi. Mikrokontroler dapat dikelompokan dalam satu jenis, masing masing mikrokontroler memiliki spesifikasi tersendiri namun cocok dalam pemrogramannya. Contoh dari jenis mikrokontroler : a. Jenis MCS-51 b. Jenis MC68HC05 c. Jenis MC68HC11 d. Jenis AVR e. Jenis PIC 8 2.1.1 Mikrokontroler ATMega 8535 Mikrokontroler merupakan keseluruhan sistem komputer yang dikemas menjadi sebuah chip di mana di dalamnya sudah terdapat Mikroprosesor, I/O,
Memori bahkan ADC, berbeda dengan Mikroprosesor yang berfungsi sebagai pemroses data. Mikrokontroller AVR (Alf and Vegard s Risc processor) memiliki arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 siklus clock atau dikenal dengan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokan ke dalam 4 kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing adalah kapasitas memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Berikut ini gambar Mikrokontroler Atmega8535. Gambar 2.1 Mikrokontroler ATMega8535
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535 2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega8535 Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. VCC Input sumber tegangan (+) 2. GND Ground (-) 3. Port A (PA7 PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC (Analog to Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan. 4. Port B (PB7 PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PB5, PB6 dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan SCK yang
dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk AVR ATMega8535. 5. Port C (PC7 PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi lain port ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk AVR ATMega8535. 6. Port D (PD7 PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port PD0 dan PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang dipergunakan untuk komunikasi serial. Fungsi lain port ini selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk AVR ATMega8535. 7. RESET Input reset. 8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit clock internal. 9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator. 10. AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC. 11. AREF Tegangan referensi untuk ADC. 2.1.3 Fitur Mikrokontroler ATMega8535 Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut, a. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. b. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori) sebesar 512 byte. c. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. e. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik. 2.1.4 Arsitektur ATMega8535
Gambar 2.3 Blok diagram fungsional ATmega8535 Dari gambar blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki bagian-bagian sebagai berikut : Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D.
ADC 8 channel 10 bit. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding. CPU yang terdiri atas 32 buah register. Watchdog timer dengan osilator internal. SRAM sebesar 512 byte. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write. Interrupt internal dan eksternal Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface). EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. Antarmuka komparator analog. Port USART untuk komunikasi serial 2.2. Transformator (Trafo) Transformator merupakan suatu peralatan listrik elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian listrik lainnya,dengan frekuensi yang sama dan perbandingan transformasi tertentu melalui suatu gandengan magnet dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetis,dimana perbandingan tegangan antara sisi primer dan sisi sekunder berbanding lurus dengan perbandingan jumlah lilitan dan berbanding terbalik dengan perbandingan arusnya. Dalam bidang teknik listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi: 1. Transformator Daya 2. Transformator Distribusi 3. Transformator Pengukuran; yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan
2.2.1 Prinsip Kerja Transformator Transformator terdiri atas dua buah kumparan (primer dan sekunder) yang bersifat induktif. Kedua kumparan ini terpisah secara elektris namun berhubungan secara magnetis melalui jalur yang memiliki reluktansi (reluctance) rendah. Apabila kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik maka fluks bolak-balik akan muncul di dalam inti yang dilaminasi, karena kumparan tersebut membentuk jaringan tertutup maka mengalirlah arus primer. Akibat adanya fluks di kumparan primer maka di kumparan primer terjadi induksi (self induction) dan terjadi pula induksi di kumparan sekunder karena pengaruh induksi dari kumparan primer atau disebut sebagai induksi bersama (mutual induction) yang menyebabkan timbulnya fluks magnet di kumparan sekunder, maka mengalirlah arus sekunder jika rangkaian sekunder di bebani, sehingga energi listrik dapat ditransfer keseluruhan (secara magnetisasi). Perlu diingat bahwa hanya tegangan listrik arus bolak-balik yang dapat ditransformasikan oleh transformator, sedangkan dalam bidang elektronika, transformator digunakan sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik antara rangkaian. Tujuan utama menggunakan inti pada transformator adalah untuk mengurangi reluktansi (tahanan magnetis) dari rangkaian magnetis (common magnetic circuit). 2.3. LCD Character 2 x 16
LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak digunakan karena tampilannya menarik. LCD yang paling banyak digunakan saat ini ialah tipe M1632 karena harganya cukup terjangkau. LCD M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 2 16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah. Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain khusus untuk mengendalikan LCD. Gambar 2.4 Modul LCD Karakter 2 x 16 Untuk rangkaian interfacing, LCD tidak banyak memerlukan komponen pendukung. Hanya diperlukan satu variable resistor untuk member tegangan kontras pada matriks LCD. Dengan menggunakan codevision AVR, pemrograman untuk menampilkan karakter atau string ke LCD sangat mudah karena didukung library yang telah disediakan oleh CodeVision AVR itu sendiri. Kita tidak harus memahami karakteristik LCD secara mendalam, perintah tulis dan inialisasi sudah disediakan oleh library dari CodeVision AVR. 2.4. RTC (Real Time Clock)
RTC yang dimaksud disini adalah real time clock biasanya berupa IC yang mempunyai clock sumber sendiri dan internal battery untuk menyimpan data waktu dan tanggal. Sehingga jika system komputer / microcontroller mati waktu dan tanggal di dalam memori RTC tetap up to date. Salah satu RTC yang sudah popular dan mudah penggunaanya adalah DS1307, apalagi pada Codevision sudah tersedia fungsi-fungsi untuk mengambil data waktu dan tanggal untuk RTCDS1307 ini Gambar 2.5 Konfigurasi Pin RTC DS1307 2.4.1 Fitur-fitur RTC DS1307: Real-time clock (RTC) menghitung detik, menit, jam, tanggal, bulan dan hari serta tahun valid sampai tahun 2100 Ram 56-byte, non volatile untuk menyimpan data. 2 jalur serial interface (I2C). Output gelombang kotak yang diprogram. Automatic power-fail detect and switch Konsumsi arus hanya 500nA pada batery internal.
mode dg oscillator running. temperature range: -40 C sampai +85 C Untuk membaca data tangal dan waktu yang tersimpan di memori RTC Ds1307 dapat dilakukan melalu komunikasi serial I2C seperti tampak pada gambar berikut: Gambar 2.6 Komunikasi serial I2C 2.4.2 Cara pembacaan DS1307 beropersai sebagai slave pada bus I2C. Cara Access pertama mengirim sinyal START diikuti device address dan alamat sebuah register yang akan dibaca. Beberapa register dapat di baca sampai STOP condition dikirim.
Gambar 2.7 Pengalamatan RTC DS1307 Data waktu dan tanggal tersimpan dalam memori masing-masing 1 byte, mulai dari alamat 00H sampai 07H. Sisanya (08H ~ 3FHalamat RAM yang bias digunakan). Codevision sudah menyediakan fungsi-fungsi khusus untuk mengakses data DS1307 jadi kita tingga menggunakanya. Apalagi dengan fasilitas codewizard pemrograman RTC menjadi mudah. 2.5. Keypad Salah satu jenis perangkat antar muka yang umum dijumpai pada sistem embedded (atau sistem microcontroller) adalah Keypad matrik 4x4 atau 3x4. Walaupun penggunaannya sangat intensive, tetapi kenyataannya sangat jarang perangkat lunak pengembang yang menyediakan fungsi standar untuk pengaksesan keypad tersebut. Walaupun terlihat sepele, tetapi fungsi pengaksesan keypad ini justru menjadi faktor kunci kenyamanan pengguna sistem embedded yang kita rancang. Fungsi pengaksesan keypad disusun dengan bahasa C (compiler: CodeVisionAVR) untuk microcontroller AVR. Jika menggunakan microcontroller, compiler dan jenis keypad yang berbeda, maka fungsinya tinggal
dimodifikasi sedikit. Interkoneksi keypad dan microcontroller juga dapat disesuaikan secara mudah. 2.6 Power Supply 5V Power Supply adalah pengubah arus (Adaptor) dari arus AC menjadi DC. Power supply bekerja pada 2 buah tegangan DC yaitu 5 Volt dan 12 Volt. Dan menyuplai tegangan listik ke alat elektronika. Dalam sebuah power supply, tegangan 12 Volt biasanya di tandai dengan kabel berwarna merah. Sedangkan tegangan 5 Volt ditandai dengan kabel berwarna hitam dan ground warna hitam. Dalam sistem pengubahan daya, terdapat empat jenis proses yang telah dikenal yaitu sistem pengubahan daya AC ke DC, DC ke DC, DC ke AC, dan AC ke AC. Masing masing sistem pengubahan memiliki aplikasi tersendiri, tetapi ada dua yang kita ketahui atau di kenal kemudian berkembang pesat dan luas yaitu sistem pengubahan AC ke DC (DC power supply) Power Supply adalah perangkat keras yang berfungsi untuk menyuplai tegangan langsung kekomponen dalam casing yang membutuhkan tegangan, misalnya motherboard, hardisk, kipas, dll. Input power supply berupa arus bolakbalik (AC) sehingga power supply harus mengubah tegangan AC (arus bolakbalik) menjadi DC (arus searah).