Home >Documents >BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ...

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroler ATMega 8535 ...

Date post:10-Dec-2016
Category:
View:224 times
Download:2 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • BAB II

    LANDASAN TEORI

    2.1 Mikrokontroler ATMega 8535

    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 :

    1. 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.

    2. 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

    kemikrokontroler. Namun demikian, meski memiliki berbagai kelemahan,

    mikroprosesortetap digunakan sebagai dasar dalam mempelajari mikrokontroler. Inti

    kerja dari keduanya adalah sama, yakni sebagai pengendali suatu sistem.

    Universitas Sumatera Utara

  • Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk

    mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.

    Secara harfiahnya bisa disebut pengendali kecil dimana sebuah sistem elektronik yang

    sebelumnya banyak memerlukan komponen-komponen pendukung seperti IC TTL dan

    CMOS dapat direduksi / diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh

    mikrokontroler ini. Dengan menggunakan mikrokontroler ini maka:

    1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas.

    2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari

    sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi.

    3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang kompak. Namun

    demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan

    CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan tinggi atau sekedar

    menambah jumlah saluran input dan output (I/O). dengan kata lain, mikrokontroler

    adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah

    mengandung beberapa bagian yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port

    paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog

    ke digital (ADC), dan sebagainya hanya menggunakan Minimum System yang

    tidak rumit atau kompleks.

    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 Vegards 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).

    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 ATMega 8535. Selain mudah didapatkan dan lebih

    murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis

    Universitas Sumatera Utara

  • 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 ATMega 8535 sebagai mikrokontroler yang

    powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar 2.1 Blok Diagram ATMega 8535

    Universitas Sumatera Utara

  • Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 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.

    Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :

    1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.

    2. Kapabiltas memori flash 8 Kb, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically

    Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.

    3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

    4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.

    5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.

    2.1.1 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, konfigurasi pin

    ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 2.9..

    Universitas Sumatera Utara

  • 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)

    Gambar 2.2 Konfigurasi Pin ATMega8535

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.1.2 Peta Memori ATMega8535 ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Data Memory dan Program Memory

    ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.

    2.1.3 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.

    Gambar 2.3 Peta Memori Program

    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 deprogram 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.

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.1.4 Data Memory

    Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA8535. 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.

    Gambar 2.4 Peta Memori Data

    2.1.5 EEPROM Data Memory

    ATMEGA8535 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.

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar 2.5 EEPROM Data Memori

    2.2 LCD (Liquid Crystal Display)

    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 (1

    baris 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 mengenendalikan 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.

    Universitas Sumatera Utara

  • Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD M1632 antara lain:

    1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd

    2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V

    3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tengan potensiometer 10KOhm sebagai pengatur

    kontras.

    4. Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4

    ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau 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.

    Adapun gambar dari LCD 2x16 adalah sebagai berikut:

    Gambar 2.6 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

    Universitas Sumatera Utara

  • a. DDRAM

    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.

    b. 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.

    c. CGROM

    Adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan pola tersebut ditentukan

    secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna tidak dapat menubah lagi. Oleh karena

    ROM bersifat permanen, pola karakter tersebut akan hilang walaupun power supplay tidak

    aktif.

    2.3 Dasar Pemrograman Atmega 8535 dengan Bahasa C

    2.3.1 Pendahuluan

    C adalah bahasa pemrograman yang dapat dikatakan berada antara bahasa tingkat

    rendah (bahasa yang berorientasi pada mesin) dan bahasa tingkat tinggi (bahasa yang

    berorientasi pada manusia). Seperti yang diketahui, bahasa tingkat tinggi mempunyai

    kompatibilitas antara platform. Karena itu, amat mudah untuk membuat program pada

    berbagai mesin. Berbeda halnya dengan menggunakan bahasa mesin, sebab setiap

    perintahnya sangat bergantung pada jenis mesin.

    Pembuat bahasa C adalah Brian W. Kernighan dan Dennis M. Ritchie pada tahun

    1972. C adalah bahasa pemrograman terstruktur, yang membagi program dalam bentuk blok.

    Universitas Sumatera Utara

  • Tujuannya untuk memudahkan dalam pembuatan dan pengembangan program. Program yang

    ditulis dengan bahasa C mudah sekali dipindahkan dari satu jenis program ke bahasa program

    lain. Hal ini karena adanya standarisasi bahasa C yaitu berupa standar ANSI ( American

    National Standar Institut) yang dijadikan acuan oleh para pembuat kompiler.

    2.3.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler

    Pengembangan sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AVR buatan ATMEL

    menggunakan software AVR STUDIO dan CodeVisionAVR. AVR STUDIO merupakan

    software yang digunakan untuk bahasa assembly yang mempunyai fungsi yang sangat

    lengkap, yaitu digunakan untuk menulis program, kompilasi, simulasi dan download program

    ke IC mikrokontroler AVR. Sedangkan CodeVisionAVR merupakan software C-cross

    Compiler, dimana program dapat ditulis dalam bahasa C, CodeVision memiliki IDE

    (Integrated development Environment) yang lengkap, dimana penulisan program, compile,

    link, pembuatan kode mesin (assembler) dan download program ke chip AVR dapat

    dilakukan dengan CodeVision, selain itu ada fasilitas terminal, yaitu melakukan komunikasi

    serial dengan mikrokontroler yang sudah di program. Proses download program ke IC

    mikrokontroler AVR dapat menggunakan System programmable Flash on-Chip mengizinkan

    memori program untuk diprogram ulang dalam sistem menggunakan hubungan serial SPI.

    2.3.3 Pengenal pada bahasa C

    Pengenal merupakan sebuah nama yang didefinisikan oleh program untuk

    menunjukkan sebuah konstanta, variabel, fungsi, label, atau tipe data khusus. Pemberian

    pengenal pada program harus memenuhi syarat-syarat di bawah ini:

    1. Karakter pertama tidak menggunakan angka;

    2. Karakter kedua berupa huruf, angka, garis bawah,;

    3. Tidak menggunakan spasi;

    4. Bersifat case sensitive, yaitu huruf kapital dan huruf kecil dianggap berbeda;

    5. Tidak boleh menggunakan kata-kata yang merupakan sintaks atau operator dari

    bahasa C.

    Universitas Sumatera Utara

  • Contoh menggunakan pengenal yang diperbolehkan:

    1. Nama

    2. _nama

    3. Nama2

    4. Nama_pengenal

    Contoh penggunaan pengenal yang tidak diperbolehkan:

    1. 2nama

    2. Nama+2

    3. Nama pengenal

    2.3.4 Tipe Data

    Pemberian signed dan unsigned pada tipe data menyebabkan jangkauan dari tipe

    berubah. Pada unsigned menyebabkan tipe data akan selalu bernilai positif sedangkan signed

    menyebabkan nilai tipe data bernilai negatif dan memungkinkan data bernilai positif.

    Perbedaan nilai tipe data dapat kita lihat pada tabel di bawah ini,

    Universitas Sumatera Utara

  • Tabel 2.1 Tipe Data

    Pemodifikasi Tipe Persamaan Jangkauan Nilai

    Signed char Char -128 s/d 127

    Signed int Int -32.768 s/d 32.767

    Signed short int Short, signed short -32.768 s/d 32.767

    Signed long int Long, long int, signed long -2.147.483.648 s/d

    2.147.483.647

    Unsigned char Tidak ada 0 s/d 255

    Unsigned int Unsigned 0 s/d 65.535

    Unsigned short int Unsigned short 0 s/d 65.535

    Unsigned long int Unsigned long 0 s/d 4.294.967.295

    Contoh program yang menunjukkan pengaruh signed dan unsigned pada hasil

    program,

    #include #include Void main (void) { int a, b; // pengenal unsigned d, e; a = 50; b = 40; d = 50; e = 40; PORTC = 0x00; DDRC = 0Xff; //set PORTC sebagai output PORTB = 0x00; DDRB = 0Xff; // set PORTB sebagai output While(1)

    { PORTB = a b; PORTC = d e; delay_ms(100);

    };

    }

    Universitas Sumatera Utara

  • Program di atas akan memberikan data di PORTB = 10 (desimal) sedangkan PORTC

    = -10 (desimal) karena PORT mikrokontroler tidak dapat mengeluarkan nilai negatif maka

    PORTB dan PORTC akan memiliki keluaran 0x0A tapi pada kenyataannya PORTC lebih

    banyak memakan memori karena tanda negatif tersebut disimpan dalam memori.

    Pada program di atas terdapat tulisan //set PORTB sebagai output yang berguna

    sebagai komentar yang mana komentar ini tidak mempengaruhi hasil dari program. Ada dua

    cara penulisan komentar pada pemrograman bahasa C, yaitu dengan mengawali komentar

    dengan tanda // ( untuk komentar yang hanya satu baris ) dan mengawali komentar dengan

    tanda /* dan mengakhiri komentar dengan tanda */ .

    Contoh:

    // ini adalah komentar

    /* ini adalah komentar

    Yang lebih panjang

    Dan lebih panjang lagi */

    2.3.5 Statement

    Statement adalah setiap operasi dalam pemrograman, harus diakhiri dengan [ ; ] atau [

    } ]. Statement tidak akan dieksekusi bila diawali dengan tanda [ // ] untuk satu baris. Lebih

    dari 1 baris gunakan pasangan [ /* ] dan [ */ ]. Statement yang tidak dieksekusi disebut juga

    comments / komentar.

    2.3.6 Fungsi

    Function adalah bagian program yang dapat dipanggil oleh program utama. Penulisan :

    [tipe data hasil] [nama function]([tipe data input 1],[tipe data input 2])

    {

    [statement] ;

    }

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.3.7 Pernyataan berkondisi dan pengulangan

    a. Pernyataan if

    Pernyataan if digunakan untuk pengambilan keputusan terhadap 2 atau lebih

    pernyataan dengan menghasilkan pernyataan benar atau salah. Jika pernyataan benar maka

    akan di jalankan instruksi pada blok-nya, sedangkan jika pernyataan tidak benar maka

    instruksi yang pada blok lain yang dijalankan ( sesuai dengan arah programnya).

    Contoh:

    if ( [pernyaratan] ) { [statement1]; [statement2]; } else { [statement3]; [statement4]; }

    b. Pernyataan for

    Pernyataan for juga digunakan untuk melakukan pengulangan sebuah pernyataan atau

    blok pernyataan, tetapi berapa kali jumah pengulangannya dapat ditentukan secara lebih

    spesifik. Bentuk pernyataan for adalah sebagai berikut :

    for (nilai_awal ; kondisi ; perubahan) { // sebuah pernyataan atau blok pernyataan

    }

    Nilai_awal adalah nilai inisial awal sebuah variabel yang didefenisikan terebih dahulu

    untuk menentukan niai variabel pertama kali sebelum penguangan.

    Kondisi merupakan pernyataan pengetesan untuk mengontrol pengulangan, jika

    pernyataan kondisi terpenuhi (benar) maka blok pernyataan akan diulang terus sampai

    pernyataan kondisi tidak terpenuhi (salah).

    Perubahan adalah pernyataan yang digunakan untuk melakukan perubahan niai

    variabel baik naik maupun turun setiap kali pengulangan dilakukan.

    Universitas Sumatera Utara

  • c. Pernyataan While

    Pernyataan while digunakan untuk menguangi sebuah pernyataan atau blok kenyataan

    secara terus menerus selama kondisi tertentu masih terpenuhi. Bentuk pernyataan while

    adalah sebagai berikut :

    while (kondisi) { // sebuah pernyataan atau blok pernyataan }

    Pernyataan di atas akan mengeluarkan data a ke port C secara berulang-ulang. Setiap

    kali pengulangan nilai a akan bertambah 1 dan setelah niai a mencapai 10 maka pengulangan

    selesai.

    d. Pernyataan Do While

    Pernyataan do while hampir sama dengan pernyataan while, yaitu pernyataan yang

    digunakan untuk menguangi sebuah pernyataan atau blok pernyataan secara terus menerus

    selama kondisi tertentu masih terpenuhi. Bentuk pernyataan while adalah sebagai berikut :

    do {

    // sebuah pernyataan atau blok pernyataan } while (kondisi).

    Yang membedakan antara pernyataan while dengan do..while adalah bahwa pada

    pernyataan while pengetesan kondisi dilakukan terlebih dahulu, jika kondisi terpenuhi maka

    barulah blok pernyataan dikerjakan. Sebaliknya pada pernyataan dowhile blok pernyataan

    dikerjakan terebih dahulu setelah itu baru diakukan pengetesan kondisi, jika kondisi terpenuhi

    maka dilakukan pengulangan pernyataan atau blok pernyataan lagi. Sehingga dengan

    demikian pada pernyataaan do..while blop pernyataan pasti akan dikerjakan minimal satu kali

    sedangkan pada pernyataan whilebok pernyataan beum tentu dikerjakan.

    Universitas Sumatera Utara

  • e. Pernyataan Switch

    Pernyataan switch digunakan untuk melakukan pengambilan keputusan terhadap

    banyak kemungkinana. Bentuk pernyataan switch adalah sebagai berikut :

    Switch (ekspresi) { case nilai_1 : pernyataa_1;break; case nilai_2 : pernyataan_2;break; case niai_3 : pernyataan_3;break; Defaut : pernyataan_default;break; }

    Pada pernyataanswitch,masing-masing pernyataan (pernyataan_1 sampai dengan

    pernyataan_default) dapat berupa satu atau beberapa perintah dan tidak perlu berupa blok

    pernyataan. Pernyataan_1 akan dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_1,

    pernyataan_2 akan dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_2, pernyataan_3 akan

    dikerjakan jika ekspresi bernilai sama dengan nilai_3 dan seterusnya. Pernyataan_default

    bersifat opsional, artinya boeh dikerjakan apabila nilai ekspresi tidak ada yang sama satupun

    dengan salah satu nilai_1, nilai_2, nilai_3 dan seterusnya. Setiap akhir dari pernyataan harus

    diakhiri dengan break, karena ini digunakan untuk keuar dari pernyataan swich.

    Contoh :

    Switch (PINA) { case 0xFE : PORT=0x00;break; case 0xFD : PORT=0xFF;break; }

    Pernyataan di atas berarti membaca port A, kemudian datanya (PINA) akan dicocokan

    dengan nilai case. Jika PINA bernilai 0xFE maka data 0x00 akan dikeluarkan ke port C

    kemudian program keluar dari pernyataan switch tetapi jika PINA bernilai 0xFD maka data

    0xFF akan dikeluarkan ke port C kemudian program keluar dari pernyataan switch.

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.4 Komponen Komponen Pendukung

    2.4.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)

    Gambar 2.7 Electrolytic Capacitor (ELCO)

    Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane

    oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan

    polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati hati di dalam

    pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan

    menjadi rusak bahkan meledak. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power

    supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya

    tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2.

    Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang

    dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

    2.4.2 Ceramic Capacitor

    Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena

    tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi

    tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground.

    Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk

    sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang

    sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar 2.8 Ceramic Capacitor

    2.4.3 Nilai Kapasitor

    Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode

    yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah,

    karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk

    kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut

    terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf

    yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk

    menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

    Tabel 2.2 Nilai Kapasitor

    Universitas Sumatera Utara

  • Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya

    adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47F sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat

    didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

    2.4.4 Resistor

    Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang

    mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable

    R esistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup

    kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

    Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga

    perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan

    bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor.

    Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon

    memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai

    insulator seperti ditunjukkan pada gambar 2.5 berikut :

    Gambar 2.9 Resistor Karbon

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.5 SENSOR SUHU LM35

    2.5.1 Pendahuluan

    Sensor suhu LM35 adalah komponen elektronika yang memiliki fungsi untuk

    mengubah besaran suhu menjadi besaran listrik dalam bentuk tegangan. Sensor Suhu LM35

    yang dipakai dalam penelitian ini berupa komponen elektronika elektronika yang diproduksi

    oleh National Semiconductor. LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan

    perancangan jika dibandingkan dengan sensor suhu yang lain, LM35 juga mempunyai

    keluaran impedansi yang rendah dan linieritas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah

    dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan lanjutan.

    Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang diberikan ke

    sensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya tunggal dengan

    ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 A hal ini berarti LM35

    mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang dapat

    menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 C pada suhu 25 C

    2.5.2 Struktur Sensor LM35

    Gambar 2.10 Sensor Suhu LM35

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar diatas menunjukan bentuk dari LM35 tampak depan dan tampak bawah. 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

    dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan tegangan operasi sensor

    LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt. Keluaran sensor ini akan naik

    sebesar 10 mV setiap derajat celcius sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

    VLM35 = Suhu* 10 mV

    Gambar 2.11 Skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ

    Gambar diatas kanan adalah gambar skematik rangkaian dasar sensor suhu LM35-DZ.

    Rangkaian ini sangat sedeCrhana dan praktis. Vout adalah tegangan keluaran sensor yang

    terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad celcius. Jadi jika Vout =

    530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajat Celcius.Dan jika Vout = 320mV, maka suhu

    terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung diumpankan sebagai

    masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat operasional dan

    rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan dan rangkaian

    Analog-to-Digital Converter.

    Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi

    yang tidak memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi

    yang sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran

    Universitas Sumatera Utara

  • sensor belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-

    ubah (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal

    ini sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan

    dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

    seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk

    kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat

    digunakan.

    2.5.3 Karakteristik Sensor LM35.

    Gambar 2.12 Karakteristik Sensor LM35

    1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10

    mVolt/C, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

    2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5C pada suhu 25 C seperti terlihat pada

    gambar 2.2.

    3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 C sampai +150 C.

    4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

    5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 A.

    6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 C pada

    udara diam.

    7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

    8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar C.

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar 2.13 Grafik akurasi LM35 terhadap suhu

    Sensor LM35 bekerja dengan mengubah besaran suhu menjadi besaran tegangan.

    Tegangan ideal yang keluar dari LM35 mempunyai perbandingan 100C setara dengan 1

    volt. Sensor ini mempunyai pemanasan diri (self heating) kurang dari 0,1C, dapat

    dioperasikan dengan menggunakan power supply tunggal dan dapat dihubungkan antar muka

    (interface) rangkaian control yang sangat mudah.

    IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit

    (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap perubahan suhu. Sensor ini

    berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke besaran tegangan yang memiliki

    koefisien sebesar 10 mV /C yang berarti bahwa kenaikan suhu 1 C maka akan terjadi

    kenaikan tegangan sebesar 10 mV.

    Universitas Sumatera Utara

  • Gambar 2.14 Rangkaian Sensor LM35

    IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena

    ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperature ruang. Jangka

    sensor mulai dari 55C sampai dengan 150C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah,

    difungsikan sebagai kontrol dari indicator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri

    arus 60 A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari

    0 C di dalam suhu ruangan.

    Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM35 yang dapat

    dikalibrasikan langsung dalam C (celcius), LM35 ini difungsikan sebagai basic temperature

    sensor.

    Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

    Kalibrasi dalam satuan derajat celcius.

    Lineritas +10 mV/ C.

    Akurasi 0,5 C pada suhu ruang.

    Range +2 C 150 C.

    Dioperasikan pada catu daya 4 V 30 V.

    Arus yang mengalir kurang dari 60 A

    Universitas Sumatera Utara

  • 2.5.4 Rangkaian Sensor Suhu LM35

    Gambar 2.15 Sensor Suhu LM35

    LM35DZ adalah komponen sensor suhu berukuran kecil seperti transistor (TO-92).

    Komponen yang sangat mudah digunakan ini mampu mengukur suhu hingga 100 derajat

    Celcius. Dengan tegangan keluaran yang terskala linear dengan suhu terukur, yakni 10

    milivolt per 1 derajat Celcius, maka komponen ini sangat cocok untuk digunakan sebagai

    teman eksperimen kita, atau bahkan untuk aplikasi-aplikasi seperti termometer ruang digital,

    mesin pasteurisasi, atau termometer badan digital.

    LM35 dapat disuplai dengan tegangan mulai 4V-30V DC dengan arus pengurasan 60

    mikroampere, memiliki tingkat efek self-heating yang rendah (0,08 derajat Celcius),

    self-heating adalah efek pemanasan oleh komponen itu sendiri akibat adanya arus yang

    bekerja melewatinya. Untuk komponen sensor suhu, parameter ini harus dipertimbangkan

    dan diupakara atau di-handle dengan baik karena hal ini dapat menyebabkan kesalahan

    pengukuran. Seperti sensor suhu jenis RTD PT100 atau PT1000 misalnya, komponen ini

    tidak boleh dieksitasi oleh arus melebihi 1 miliampere, jika melebihi, maka sensor akan

    mengalami self-heating yang menyebabkan hasil pengukuran senantiasa lebih tinggi

    dibandingkan suhu yang sebenarnya. Gambar itu adalah gambar skematik rangkaian dasar

    sensor suhu LM35-DZ. Rangkaian ini sangat sederhana dan praktis. Vout adalah tegangan

    keluaran sensor yang terskala linear terhadap suhu terukur, yakni 10 milivolt per 1 derajad

    celcius. Jadi jika Vout = 530mV, maka suhu terukur adalah 53 derajad Celcius.Dan jika Vout

    = 320mV, maka suhu terukur adalah 32 derajad Celcius. Tegangan keluaran ini bisa langsung

    diumpankan sebagai masukan ke rangkaian pengkondisi sinyal seperti rangkaian penguat

    Universitas Sumatera Utara

  • operasional dan rangkaian filter, atau rangkaian lain seperti rangkaian pembanding tegangan

    dan rangkaian Analog-to-Digital Converter.

    Gambar 2.16 Skema Rangkaian LM35

    Rangkaian dasar tersebut cukup untuk sekedar bereksperimen atau untuk aplikasi yang tidak

    memerlukan akurasi pengukuran yang sempurna. Akan tetapi tidak untuk aplikasi yang

    sesungguhnya. Terbukti dari eksperimen yang telah saya lakukan, tegangan keluaran sensor

    belumlah stabil. Pada kondisi suhu yang relatif sama, jika tegangan suplai saya ubah-ubah

    (saya naikkan atau turunkan), maka Vout juga ikut berubah. Memang secara logika hal ini

    sepertinya benar, tapi untuk instrumentasi hal ini tidaklah diperkenankan. Dibandingkan

    dengan tingkat kepresisian, maka tingkat akurasi alat ukur lebih utama karena alat ukur

    seyogyanya dapat dijadikan patokan bagi penggunanya. Jika nilainya berubah-ubah untuk

    kondisi yang relatif tidak ada perubahan, maka alat ukur yang demikian ini tidak dapat

    digunakan.

    2.5.5 Prinsip Kerja Sensor LM35

    Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu setiap

    suhu 1 C akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35 dapat

    ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi suhunya

    akan sedikit berkurang sekitar 0,01 C karena terserap pada suhu permukaan tersebut. Dengan

    cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan dapat dideteksi oleh

    Universitas Sumatera Utara

  • sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara disekitarnya jauh lebih tinggi

    atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35 berada pada suhu permukaan dan

    suhu udara disekitarnya .

    Jarak yang jauh diperlukan penghubung yang tidak terpengaruh oleh interferensi dari

    luar, dengan demikian digunakan kabel selubung yang ditanahkan sehingga dapat bertindak

    sebagai suatu antenna penerima dan simpangan didalamnya, juga dapat bertindak sebagai

    perata arus yang mengkoreksi pada kasus yang sedemikian, dengan mengunakan metode

    bypass kapasitor dari Vin untuk ditanahkan.

    Maka dapat disimpulkan prinsip kerja sensor LM35 sebagai berikut:

    Suhu lingkungan di deteksi menggunakan bagian IC yang peka terhadap suhu

    Suhu lingkungan ini diubah menjadi tegangan listrik oleh rangkaian di dalam IC,

    dimana perubahan suhu berbanding lurus dengan perubahan tegangan output.

    Pada seri LM35

    Vout=10 mV/oC Tiap perubahan 1oC akan menghasilkan perubahan tegangan output sebesar 10mV

    2.5.6 Kelebihan dan Kelemahan Sensor LM35

    Kelebihan:

    a. Rentang suhu yang jauh, antara -55 sampai +150 oC

    b. Low self-heating, sebesar 0.08 oC

    c. Beroperasi pada tegangan 4 sampai 30 V

    d. Rangkaian tidak rumit

    e. Tidak memerlukan pengkondisian sinyal

    Kekurangan:

    Membutuhkan sumber tegangan untuk beroperasi

    Universitas Sumatera Utara

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended