1

BAB 6

MIKROKONTROLER

A. Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sebuah system computer fungsional dalam suatu chip yang di dalamnya terkandung sebuah inti prosesor memori (sejumlah kecil RAM, memori program atau duanya), dan perlengkapan input output.

Dengan kata lain, mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan dan keluaran serta kendali dengan program yang bisa ditulis dan dihapus dengan cara khusus, cara kerja mikrokontroler sebenarnya membaca dan menulis data. Mikrokontroler merupakan komputer didalam 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 CMO dapat direduksi/diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. 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 masukan dan keluaran (I/O). Dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa periferal yang langsung bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog (DAC), konversi analog ke digital dan sebagainya hanya menggunakan sistem minimum yang tidak rumit atau kompleks. Agar sebuah mikrokontroler dapat berfungsi, maka mikrokontroler tersebut memerlukan komponen eksternal yang kemudian disebut dengan sistem minimum. Untuk membuat sistem minimal paling tidak dibutuhkan sistem clock dan reset, walaupun pada beberapa mikrokontroler sudah menyediakan sistem clock internal, sehingga tanpa rangkaian eksternal pun mikrokontroler sudah beroperasi.

Untuk merancang sebuah sistem berbasis mikrokontroler, kita memerlukan

perangkat keras dan perangkat lunak, yaitu: 1. Sistem minimal mikrokontroler

Yang dimaksud dengan sistem minimal adalah sebuah rangkaian mikrokontroler yang sudah dapat digunakan untuk menjalankan sebuah aplikasi. Sebuah IC mikrokontroler tidakakan berarti bila hanya berdiri sendiri. Pada dasarnya sebuah sistem minimal mikrokontroler AVR memiliki prinsip yang sama, yang terdiri dari 4 bagian, yaitu :

a. prosesor, yaitu mikrokontroler itu sendiri b) rangkaian reset agar mikrokontroler dapat menjalankan program mulai dari awal c) rangkaian clock, yang digunakan untuk memberi detak pada CPU d) rangkaian catu daya, yang digunakan untuk memberi sumber daya

2

2. Software pemrograman dan kompiler, serta downloader.

Mikrokontroler Design

Ada dua kelas utama dari arsitektur komputer, yaitu arsitektur Havard dan arsitektur Von Neumann (atau Princeton). Banyak desain khusus mikrokontroler dan DSP (Digital Signal Processor) menggunakan arsitektur Havard.

Arsitektur Havard menggunakan memori terpisah untuk program dan data dengan alamat dan bus data yang berdiri sendiri. Karena dua perbedaan aliran data dan alamat, maka tidak diperlukan multiplexing alamat dan bus data. Arsitektur ini tidak hanya didukung dengan bus paralel untuk alamat dan data, tetapi juga menyediakan organisasi internal yang berbeda sedemikian rupa instruksi dapat diambil dan dikodekan ketika berbagai data sedang diambil dan dioperasikan. Lebih lanjut lagi, bus data bisa saja memiliki ukuran yang berbeda dari bus alamat. Hal ini memungkinkan pengoptimalan bus data dan bus alamat dalam pengeksekusian instruksi yang cepat. Sebagai contoh, mikrokontroler Intel keluarga MCS-51 menggunakan arsitektur Havard karena ada perbedaan kapasitas memori untuk program dan data, bus terpisah (internal) untuk alamat dan data. Begitu juga dengan keluarga PIC dari Microchip yang menggunakan arsitektur Havard.

Gambar. Design mikrokontroler [1]

Gambar. Intel MSC-51 [2]

3

Pada arsitektur Von Neumann, program dan data dibagi pada ruang memori yang sama. Arsitektur Von Neumann menyediakan fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah. Bagaimanapun, penyimpanan program tidak mungkin optimal dan membutuhkan berbagai pengumpulan program dan data untuk membentuk instruksi. Pengumpulan program dan data diselesaikan menggunakan time division multiplexing yang akan berpengaruh pada performa mikrokontroler itu sendiri. Salah satu contoh mikrokontroler yang menggunakan arsitektur Von Neumann (princeton) adalah Motorola 68HC11.

Arsitektur MCS-51

Diagram blok mikrokontroler 8051 ditunjukkan pada gambar dibawah ini.

Gambar Jenis-jenis mikrokontroler [3]

Gambar Block Diagram [4]

4

Istilah 8051 disini mengacu kepada anggota keluarga MCS-51. Blok fungsional mikrokontoler 8051 terdiri dari ALU, unit kendali dan pewaktu, RAM/EPROM/ROM, register, latch dan driver untuk port P0, P1, P2 dan P3. Setiap blok fungsional tersebut didiskusikan berikut ini

ALU ALU 8051 menampilkan operasi aritmatik dan logika pada operand 8-bit. Latch adalah register yang mendapatkan keluaran dari ALU. Selain memiliki operasi penambahan (ADD) dan pengurangan (SUB) 8051 juga memiliki operasi perkalian (MUL) dan pembagian (DIV). Tiap operasi logika bersangkutan dengan gerbang-gerbang digital didalamnya yang memungkinkan operasi NOT, OR, NOT dan XOR.

Prosesor Boolean

Mikrokontroler 8051 memiliki sebuah Prosesor Boolean terpisah yang terintegrasi langsung dengan mikrokontoler tersebut. Prosesor boolean ini memiliki set instruksi sendiri, latch, dan bit RAM yang dapat dialamati. Flag carry tersedia sebagai akumulator. Intruksi pemanipulasian bit menampilkan operasi-operasi seperti bit komplemen, set bit, dan penghapusan bit. Terdapat juga instruksi pengkondisian, seperti JUMP, IF, BIT, SET, dsb. Selain itu pula mikrokontroler ini juga mendukung operasi logika AND, OR. Hasil dari operasi logika tersimpan pada bit carry yang mana bekerja sebagai akumulator.

Memori data dan program Mikrokontroler 8051 memiliki memori program dan memori data yang terpisah. Code program biasanya tersimpan pada ROM/EPROM. Storage program adalah salah satu faktor yang membedakan antara anggota keluarga 8051 yang satu dengan yang lainnya. Memori program dari 80C51 adalah 4K ROM, sedangkan memori program 80C52 adalah 8K ROM. 87C51 memiliki program memori EPROM sebesar 4K.

Memori data bisa berupa RAM internal dan RAM eksternal. Contoh yang memiliki RAM internal adalah 80C51 yang berkapasitas 128 byte. Beberapa lokasi internal RAM yang juga digunakan untuk pengendalian operasi periperal seperti pewaktu/pencacah, port serial, interupsi, dsb disebut sebagai SFR (Spesial Function Register). Ruang RAM eksternal dapat terakses dalam hampir semua anggota 8051. Untuk mengakses RAM eksternal digunakan alamat 16-bit. Bus alamat (Port 0) dan bus alamat-data (Port2) yang menahan alamat ini. Orde byte yang lebih rendah dari bus alamat-data merupakan waktu termultipleksi. Sedangkan multipleksi mengurangi jumlah pin, dan juga mengurangi kecepatan dari akses memori. Hal ini yang mennjadi alasan mengapa akses memori data eksternal selalu lebih lambat dibanding dengan pengaksesan RAM internal. Selanjutnya untuk mengakses memori eksternal kita memerlukan load pointer data yang mana membutuhkan instruksi ekstra.

5

Osilator Semua anggota keluarga 8051 menggunakan kristal eksternal sebagai fungsi osilator. Frekuensi operasi bisa tergantung kepada device itu sendiri. Data sheet device bisa dijadikan rujukan untuk melihat frekuensi operasi yang sesuai dan mendukung device-device yang akan digunakan. Sebagai contoh 80C51 beroperasi pada frekuensi 12 MHz. Tetapi itu tidak menjadi suatu patokan yang tetap karena pada kenyataannya banyak juga user menggunakan kristal 11,059 MHz. Selain itu masih banyak lagi device yang berjalan pada frekuensi dibawah atau diatas 12 MHz. Frekuensi ringan yang lebih rendah memperkenankan pewaktu membangkitkan frekuensi klok untuk pengoperasian serial port.

Kendali dan pewaktuan Keseluruhan operasi mikrokontroler 8051 singkron dengan klok. Segala yang terjadi didalam mikrokontroler tersebut selangkah dengan klok. Terlepas dari pewaktuan internal, untuk mengakses device diluar chip terdapat pula fitur seperti pengendali sinyal ALE, PSEN dan RD, WR yang dibangkitkan oleh unit pewatuan dan kendali. [1]

B. Jenis-jenis Mikrokontroller

Secara teknis, hanya ada 2 macam mikrokontroller. Pembagian ini didasarkan pada kompleksitas instruksi-instruksi yang dapat diterapkan pada mikrokontroler tersebut. Pembagian itu yaitu RISC dan CISC.

RISC merupakan kependekan dari Reduced Instruction Set Computer. Instruksi yang dimiliki terbatas, tetapi memiliki fasilitas yang lebih banyak.

Sebaliknya, CISC kependekan dari Complex Instruction Set Computer. Instruksi bisa dikatakan lebih lengkap tapi dengan fasilitas secukupnya. Masing-masing mempunyai keturunan atau keluarga sendiri-sendiri. Sekarang kita akan membahas pembagian jenis-jenis mikrokonktroler yang telah umum digunakan.

1. Keluarga MCS51

Mikrokonktroler ini termasuk dalam keluarga mikrokonktroler CISC. Sebagian besar instruksinya dieksekusi dalam 12 siklus clock. Mikrokontroler ini berdasarkan arsitektur Harvard dan meskipun awalnya dirancang untuk aplikasi mikrokontroler chip tunggal, sebuah mode perluasan telah mengizinkan sebuah ROM luar 64KB dan RAM luar 64KB diberikan alamat dengan cara jalur pemilihan chip yang terpisah untuk akses program dan memori data. Salah satu kemampuan dari mikrokontroler 8051 adalah pemasukan sebuah mesin pemroses boolean yang mengijikan operasi logika boolean tingkatan-bit dapat dilakukan secara langsung dan secara efisien dalam register internal dan RAM. Karena itulah MCS51 digunakan dalam rancangan awal PLC (programmable Logic Control).

6

2. AVR

Mikrokonktroler Alv and Vegards Risc processor atau sering disingkat AVR merupakan mikrokonktroler RISC 8 bit. Karena RISC inilah sebagian besar kode instruksinya dikemas dalam satu siklus clock. AVR adalah jenis mikrokontroler yang paling sering dipakai dalam bidang elektronika dan instrumentasi. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan dalam 4 kelas. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan fungsinya. Keempat kelas tersebut adalah keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx.

3. PIC

Pada awalnya, PIC merupakan kependekan dari Programmable Interface Controller. Tetapi pada perkembangannya berubah menjadi Programmable Intelligent Computer. PIC termasuk keluarga mikrokonktroler berarsitektur Harvard yang dibuat oleh Microchip Technology. Awalnya dikembangkan oleh Divisi Mikroelektronik General Instruments dengan nama PIC1640.

Sekarang Microhip telah mengumumkan pembuatan PIC-nya yang keenam PIC cukup popular digunakan oleh para developer dan para penghobi ngoprek karena biayanya yang rendah, ktersediaan dan penggunaan yang luas, database aplikasi yang besar, serta pemrograman (dan pemrograman ulang) melalui hubungan serial pada komputer. [2]

C. Tipe Tipe mikrokontroler

1. Mikrokontroler AT89C51 (mohamad fathurohim) Mikrokontroler AT89C51 merupakan produk Atmel Corp, milik keluarga MCS51 mikrokontroler. Mikrokontroler ini memiliki arsitektur yang sama dengan mikrokontroler 8031, produk dari Intel Corp Spesifikasi mikrokontroler AT89C51 dinyatakan di bawah ini: - Baris 8 bit data - 4K byte memori flash - Frekuensi clock maksimum adalah 24MHz - Memory internal 128 Byte - Empat port I / O - Dual 16 bit timer / counter - Register dari AT89C51 - Mikrokontroler AT89C51 memiliki beberapa register, register yang menjelaskan dalam tutorial ini adalah: - Akumulator - R0 - R7 [3]

7

2. mikrokontroler MCS-51 Arsitektur mikrokontroler MCS-51 diotaki oleh CPU 8 bit yang terhubung

melalui satu jalur bus dengan memori penyimpanan berupa RAM dan ROM serta jalur I/O berupa port bit I/O dan port serial. Selain itu terdapat fasilitas timer/counter internal dan jalur interface address dan data ke memori eksternal. Salah satu tipe mikrokontroler arsitektur MCS-51 yang banyak digunakan saat ini adalah tipe Atmel 89S51. Tipe ini banyak digunakan karena memiliki fasilitas on-chip flash memory dan In System Programming. Berikut adalah feature-feature untuk mikrokontroler tipe 89S51 buatan Atmel.

4K bytes Flash ROM tes RAM port @ 8-bit I/O (Input/Output) port 2 buah 16 bit timer Interface komunikasi serial 64K pengalamatan code (program) memori 64K pengalamatan data memori Prosesor Boolean (satu bit satu bit) 210 lokasi bit-addressable Fasilitas In System Programming (ISP) [4]

D. Contoh pemrogaman sederhana mikrokontroler contoh program dan rangkaiannya 1. Merancang aplikasi lampu berjalan dari kiri ke kanan dan dari kanan ke kiri

lengkap dengan program perhitungan delaynya.

Gambar rangakaian menyalakan lampu led 8 buah [5]

8

Bahasa Pemrograman a) Lampu berjalan yang bergerak satu per dari kiri ke kanan secara berulang-ulang

ORG OH : awal program di mulai pada alamat 0HI

Mulai : MOV A,#07FH : isi akumuklator dengan data 7FH Putar : MOV PD, A :salin data dari akumuklator ke PD (nyalakan 1 lampu ) RR A : Putar 1 bit data akumuklator ke a rah kanan ACALL Tunda : Panggil subrutin tunda untuk waktu tunda penyalaan 5JMP Putar : Lompat ke label mulai (lakukan secara berulang) : Led akan nyala jika di beri logik 0 Tunda : MOV R5,#250 : Isi register 5 dengan data 250 Tunda1 : MOV R6,#100 : Isi register 6 dengan data 100 Tunda2 : MOV R7,#10 : Isi register 7 dengan data 10 DJNZ R7,S : Kurangi R7 dengan 1 sampai 0 DJNZ R6, Tunda2 : Kurangi R6 jika belum 0 lompat ke label tunda2 DJNZ R5, Tunda1 : Kurangi R7 jika belum 0 lompat ke label tunda 1 RET : Kembali ke program utama End : Waktu tunda (siklus DJNZ = S): : : 2 (R7) = 2 (10) = 20 S : : 2 (R7 x R6) = 2 (10 x 100) = 2000 S : : 2 (R7 x R6 x R5) = 2 (10 x 100 x 250) = 500000 S : .+ : 502020 S = 500 mS

b) Bahasa pemrogamannya jika lampu bergerak dari kanan ke kiri yaitu

9

Mulai : MOV A,#0FEH : intruksi yang diganti Putar : MOV P0,A RL A : intruksi yang diganti ACALL tunda SJMP putar : led akan nyala jika diberi logic 0

c) Bahasa program untuk menggerakan lampu dari tengah k pinggir dengan waktu tunda 200 mili detik yaitu :

ORG 0H : awal program dimulai pada alamat 0H Mulai: MOV P0,#11100111B : isi port 0 dengan data 11100111B ACALL Tunda : panggil subrutin tunda MOV P0,#11100111B : isi port 0 dengan data 11100111B ACALL Tunda : panggil subrutin tunda MOV P0,#11100111B : isi port 0 dengan data 11100111B ACALL Tunda : panggil subrutin tunda MOV P0,#11100111B : isi port 0 dengan data 11100111B ACALL Tunda : panggil subrutin tunda SJMP Mulai : lompat ke label mulai (lakukan berulang) Led akan nyala jika diberi logic 0 Tunda : MOV R5,#250 : isi register 5 dengan data 250 Tunda1: MOV R6,#40 : isi register 6 dengan data 40 Tunda2: MOV R7,#10 : isi register 5 dengan data 10

10

DJNZ R7,S : kurangi R7 dengan 1 sampai 0 DJNZ R6, Tunda2 : kurangi R6 jika belum 0 lompat ke label Tunda2 DJNZ R5, Tunda1 : kurangi R7 jika belum 0 lompat ke label Tunda1 RET : kembali ke program utama End : waktu tunda (siklus DJNZ = 2 S) : : : 2 (R7) = 2 (10) = 20 S : : 2 (R7 x R6) = 2 (10 x 40) = 800 S : : 2 (R7 x R6 x R5) = 2 (10 x 100 x 250) = 200000 S .+ 200820 S = 200 mS [5]

E. Bilangan binner pada seven segment Seven Segment adalah suatu segmen- segmen yang digunakan menampilkan

angka. Seven segment merupakan display visual yang umum digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital, penujuk antrian, diplay angka digital dan termometer digital. Penggunaan secara umum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital.

Seven segmen ini tersusun atas 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 yang penyusunnya menggunakan diberikan lebel dari a sampai g dan satu lagi untuk dot point (DP). Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). salah satu terminal LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.

Jenis-jenis Seven Segment : 1. Common Anoda Semua anoda dari LED dalam seven segmen disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke VCC, dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan pembatas arus

Gambar. Seven-segment Display [6]

11

keluar dari penggerak LED. Karena dihubungkan ke VCC, maka COMMON ANODA ini berada pada kondisi AKTIF LOW (led akan menyala/aktif bila diberi logika 0). 2. Common Katoda Merupakan kebalikan dari Common Anoda. Disini semua katoda disatukan secara parallel dan dihubungkan ke GROUND. Karena seluruh katoda dihubungkan ke GROUND, maka COMMON KATODA ini berada pada kondisi AKTIF HIGH (led akan menyala/aktif bila diberi logika 1). [6]

Gambar Angka pada seven-segment [7]

Penyusun dari COMMON

2. Decoder yaitu suatu alat yang berfungsi mengubah/ mengkoversi input bilangan biner menjadi decimal.

3. Encoder yaitu suatu alat yang berfungsi mengubah/ mengkoversi input bilangan desimal menjadi biner

4. Multiplexer adalah Suatu rangkaian kombinasi yang ouputnya mempunyai logika sama dengan jalur input yang ditunjuk pada selector. Multiplexer ini memiliki banyak input dan memiliki satu output. Prinsip kerjanya sama dengan saklar pemilih dai 2n buah inputdipilih melalui n buah jalur pemilih ( DATA SELECT ).

5. Demultiplexer adalah suatu rangkain kombinasi yang bersifat berkebalikan dari multiplexer. Rangkaian ini memiliki satu input dan memiliki banyak keluaran ( output ). Rangkaian ini akan menghasilkan output high ( 1 ) pada jalur yang sesuai dengan yang ditunjuk oleh selector.

KODE, ENKODE, DEKODE, PERAGA SEVEN SEGMEN Pada umumnya orang menggunakan kode desimal untuk menyatakan angka.

Rangkaian elektronika digital dalam kalkulator atau komputer kebanyakan menggunakan kode biner untuk menyatakan angka. 6.1 Kode BCD 8421

Angka biner yang telah kita bicarakan di atas tidak banyak memberi arti. Agar angka biner dapat diproses maka perlu dikodekan. Kode BCD-8421 (Binary Coded Decimal) suatu kode dengan angka biner. Kode BCD mengkodekan setiap bilangan pada bilangan desimal kedalam bilangan biner 4 bite, misal angka desimal 2347, kode BCD bilangan tersebut adalah 0010 0011 0100 0111.

12

6.2 Kode Ekses-3 Untuk menyatakan bulangan desimal ke kode ekses-3:

Bilangan desimal + 3 kemudian tiap bilangan diubah ke dalam biner 4 bite. Contah bilangan desimal 2347: 2 + 3 = 5, 3 + 3 = 6, 4 +3 = 7, 7 +3 = 10, jadi kode ekses-3 bilangan 2347: 0101 0100 0111 1010 6.3 kode GRAY

Kode Gray tidak memiliki keteraturan yang jelas, hanya ada satu keteraturan yang konsisten yaitu satu digit berubah bila cacahan dari atas ke bawah.

Tabel Bilangan biner [1]

Bilangan Desimal

Bilangan Biner

Bilangan kode BCD 8421

Bilangan kode Gray

0 0000 0000 0000 1 0001 0001 0001 2 0010 0010 0011 3 0011 0011 0010 4 0100 0100 0110 5 0101 0101 0111 6 0110 0110 0101 7 0111 0111 0100 8 1000 1000 1100 9 1001 1001 1101

10 1010 0001 0000 1111 11 1011 0001 0001 1110 12 1100 0001 0010 1010 13 1101 0001 0011 1011 14 1110 0001 0100 1001 15 1111 0001 0101 1000 16 10000 0001 0110 11000 17 10001 0001 0111 11001

6.4 Kode ASCII

Kode ASCII (American Standard Code for Information) banyak digunakan untuk mengirim informasi ke dalam komputer mikro. Kode ASCII ini merupakan kode 7 bit yang lebih rumit, yang digunakan dalam pengalihan informasi berkode dari papan ketik ke tampilan komputer dan pencetak. Kode ASCII digunakan untuk menggantikan angka huruf, tanda baca, maupun karakter kontrol. Contoh huruf A dalam kode ASCII adalah 100 0001 = A. Jika huruf A papan ketik ditekan maka kode 100 0001 dikirim ke CPU.

6.5 Pengkode

Pengkode merupakan alat yang berfungsi mengkodekan informasi (bahasa manusia ke bahasa mesin elektronika digital. Contoh pengkode pada system gambar 6.1

13

pengkode dalam sistem ini harus menerjemahkan masukan desimal dari papan ketik ke suatu kode BCD 8421.

Pengkode

Dekoder

0

7 8 9

4 5 6

1 2 3

Unitproses

danmemori

Dekoder

IC 74147 merupakan Pengkode BCD, yaitu pengkode prioritas 10 baris ke 4 baris

123456789

D

C

B

A

0 0 1 1

IC 74147

Tabel 2. Table kebenaran IC pengkode BCD

IC 74147 mempunyai input RENDAH aktif dan output RENDAH aktif. Tabel kebenaran IC pengkode

BCD ini: INPUT

OUTPUT

1 2 3 4 5 6 7 8 9 D C B A H H H H H H H H H H H H H X X X X X X X X L L H H L X X X X X X X L H L H H H X X X X X X L H H H L L L X X X X X L H H H H L L H X X X X L H H H H H L H L X X X L H H H H H H L H H X X L H H H H H H H H L L X L H H H H H H H H H L H L H H H H H H H H H H H L

Contoh input 3, berarti no 3 adalah LOW bersesuaian dengan output HHLL, karena output RENDAH AKTIF maka keluaran sesungguhnya adalah LLHH

Gambar Pengkode [8]

14

6.6 Peraga LED 7 segmen Peraga bilangan desimal yang umum berupa 7 segemen. Peraga ini tersesun atas 7

LED membentuk formasi angka 8, bagian kutub positif dijadikan satu dihubungkan positif baterai, dan negatifnya diaktifkan sesuai output:

ab

c

d

e

f

g

abcdefg

Sebagai contoh sistem digital dengan input berupa angka desimal, dan ditampilkan dalam bentuk peraga 7 segmen, diperlukan rangkaian: papan ketik, enkoder BCD IC 74147, dekoder/pengendali 7 segmen IC 7447A dan LED 7 segment, seperti gambar berikut :

0

7 8 9

4 5 6

1 2 3

123456789

D

C

B

A

IC 74147

abcdefg

D

C

B

A

IC 7447A

ab

c

d

e

f

g

abcdefg

6.7 Peraga 7 segmen LCD

LCD (Liquid Crystal Display) merupakan peraga/penampil yang bekerja berdasarkan efek polarisasi cahaya pada kristal cair. Kristal cair jika diberi beda potensial medan listriknya akan terpolarisasi.

Polarisator

Metal

Kristal cair

Pola konduktif pada kaca

Sinyal 100Hz

Gambar Peraga LED 7 segment [9]

Gambar Peraga LED 7 segment [10]

Gambar Peraga 7 segment LCD [11]

15

Polarisasi medan listrik pada kristal cair dan polarisator memberikan kesan warna gelap. LCD tebuat berlapis-lapis, meliputi polarisator, pola konduktif pada kaca, kristal cair (fluida nematik), metal, dan pengemas. Pemberian medan listrik pada LCD tidak boleh dilakukan dalam satu arah dalam waktu lama, karena hal ini akan menimbulkan kerusakan. Oleh karena itu LCD dioperasikan polaritas betganti ganti, yaitu dengan sinyal persegi. Prinsip Kerja :

Prinsip kerja seven segmen ialah input biner pada switch dikonversikan masuk ke dalam decoder, baru kemudian decoder mengkonversi bilangan biner tersebut menjadi decimal, yang nantinya akan ditampilkan pada seven segment.

Seven segment dapat menampilkan angka-angka desimal dan beberapa karakter tertentu melalui kombinasi aktif atau tidaknya LED penyusunan dalam seven segment. Untuk memudahkan penggunaan seven segment, umumnya digunakan sebuah decoder( mengubah/ mengkoversi input bilangan biner menjadi decimal) atau seven segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya led-led dalam seven segment sesuai dengan nilai biner yang diberikan.

Dekoder BCD ke seven segment digunakan untuk menerima masukan BCD 4-bit dan memberikan keluaran yang melewatkan arus melalui segmen untuk menampilkan angka desimal. Jenis dekoder BCD ke seven segment ada dua macam yaitu dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common anoda dan dekoder yang berfungsi untuk menyalakan seven segment mode common katoda. Contoh IC converter BCD to Seven Segment untuk 7-segment Common Anoda pake decoder IC TTL 7447 untuk Common Katoda pake IC TTL 7448.

Salah satu contoh saja, IC 74LS47 merupakan dekoder BCD ke seven segment yang berfungsi untuk menyalakan seven segmen mode common anode. Gambar dan konfigurasi pin IC 74LS47 ditunjukkan pada gambar berikut :

Dekoder BCD ke seven segment mempunyai masukan berupa bilangan BCD 4-bit

(masukan A, B, C dan D). Bilangan BCD ini dikodekan sehingga membentuk kode tujuh segmen yang akan menyalakan ruas-ruas yang sesuai pada seven segment. Masukan BCD diaktifkan oleh logika 1, dan keluaran dari dekoder 7447 adalah aktif low. Tiga masukan ekstra juga ditunjukkan pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input).

Gambar Konfigurasi pin IC 74LS47 [12]

16

Tabel kebenaran dari IC 74LS47 [3]

Pada konfigurasi pin IC 7447 yaitu masukan (lamp test), masukan (blanking input/ripple blanking output), dan (ripple blanking input).

LT' , Lamp Test, berfungsi untuk mengeset display, bila diberi logika 0 maka semua keluaran dari IC ini akan berlogika 0. Sehingga seven segment akan menunjukkan angka delapan (8). BI'/RBO' , Blanking Input/Row Blanking Output, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC. Bila diberi logika 0 maka semua keluaran IC akan berlogika 1 dan seven segment akan mati.

RBI' , Row Blanking Input, berfungsi untuk mematikan keluaran dari IC jika semua input berlogika 0. Bila diberi logika 0, diberi logika 1 dan diberi logika 0 maka semua keluaran IC akan berlogika 1 dan seven segment akan mati. (Haviz Setiawan)

17

Sedangkan untuk tabel kebenaran pada penampil 7 segment dengan 4 bit input dapat dilihat pada gambar 3. Dengan 4 bit tersebut dapat digunakan kombinasi bilangan biner untuk menentukan keluaran angka yang dihasilkan dari penampil 7 segment tersebut.

Tabel kebenaran pada penampil 7 segment dengan 4 bit input [4]

Masing masing bit keluaran a, b, c, d, e, f, dan g dapat dinyatakan sebagai berikut :

18

Untuk aplikasinya atau contoh rangkaiannya dapat menggunakan IC 7447 dan

gambar rangkaiannya dapat dilihat pada gambar 4. IC 7447 merupakan komponen elektronika yang dapat digunakan untuk menampilkan pada 7 segment. Dengan IC 7447 dapat merubah bilangan BCD ( Binary Coded Decimal ) ke 7 segment. Masih banyak IC yang dapat digunakan sebagai decoder BCD ke 7 segment. [7]

Gambar Bit keluaran a, b, c, d, e, f, dan g [13]

Gambar decoder BCD ke 7 segment [14]

19

- BCD ke 7-Segmen c /w latch Decoder 4-bit Setelah 7-segmen LED display menjadi mudah tersedia IC sederhana yang dikenal sebagai "BCD ke 7-segmen decoder" dengan cepat dikembangkan untuk mempermudah penggunaannya. Biner diformat data yang disajikan kepada hasil ini IC masukan dalam output IC yang ditempatkan ke negara yang benar untuk menampilkan angka setara (0 sampai 9) pada layar 7-Segmen.

Meskipun BCD ke 7-segmen IC decoder tersedia tanpa dibangun di kait, IC ini khusus termasuk built in 4-bit latch yang kita akan menggunakan contoh di kemudian. Untuk saat ini latch diatur untuk hanya memungkinkan data masukan untuk secara bebas melewati ke decoder.

Dalam diagram di atas, 4 switch toggle, SW0 untuk SW3 digunakan untuk memilih angka yang diinginkan (0-9) yang akan muncul pada layar 7-Segmen. Dengan menggunakan decoder, sekarang hanya masalah pengaturan pola 4-bit BCD benar makan input dari decoder, decoder dan mengurus sisanya. [8] Bagian decoder juga memiliki dua input tambahan. Lamp Test (LT) ternyata semua

segmen sehingga Anda dapat memverifikasi sekaligus bahwa semua segmen tampilan bekerja, atau mengidentifikasi unit display yang perlu diganti. Masukan ini biasanya ditinggalkan di logika 1. Para Blanking (BL) input kebalikan dari itu; memaksa seluruh tampilan off. Ini digunakan dalam banyak kasus mengosongkan keluar terkemuka atau trailing nol dari tampilan lama. LT akan menimpa BL sehingga Anda dapat menguji bahkan blanked-out digit tampilan. Satu juga harus mencatat bahwa sirkuit yang sama dibayangkan dapat dikendalikan oleh PLC, jika 4 bit output dari kartu output PLC 5VDC digunakan di tempat 4 switch ditampilkan.

20

Jika output kartu 8-bit yang tersedia, kemudian dua sirkuit tersebut (2 digit) dapat dikendalikan. Kartu 16-bit pada gilirannya akan memungkinkan kita untuk mengontrol empat sirkuit tersebut (4 digit).

Angka (atas) di sebelah kiri diambil dari layar I / O LogixPro simulator, dan menggambarkan metode umum interfacing ke layar 4 digit. Angka-angka di sebelah kanan diambil dari lembar data dari unit pra-diproduksi 4 digit tampilan yang dapat segera digunakan dalam aplikasi tertentu.

Unit diproduksi memang mengandung empat sirkuit yang terpisah, dan setiap sirkuit (digit) memiliki decoder itu sendiri, tapi dibandingkan dengan sirkuit contoh kita sebelumnya, unit ini menggunakan komponen tambahan dan sirkuit sehingga jauh lebih fleksibel dan mudah digunakan.

Perhatikan bahwa ada 4 "Strobe" baris yang ditampilkan, satu untuk setiap digit. Garis-garis ini strobo mengawasi dibangun di IC kait yang memberikan kita pilihan untuk multiplexing angka, atau layar, jika kita ingin melakukannya. Dalam aplikasi non-multiplexing atas, lampunya secara permanen diaktifkan memungkinkan data untuk hanya melewati dari input BCD dan ditampilkan seperti biasa.

Juga mencatat bahwa unit khusus dirancang untuk digunakan 24VDC. Ini adalah jauh yang paling umum tegangan DC tingkat digunakan dalam instalasi industri, dan PLC I / O kartu dirancang untuk penggunaan tersebut oleh karena itu sangat umum. Dibandingkan dengan sirkuit 5VDC, sirkuit 24VDC biasanya dapat mentolerir kunjungan pasokan tegangan jauh lebih besar, kurang sensitif terhadap efek dari resistansi kontak, dan lebih toleran terhadap lingkungan bising elektrik. [9]

Gambar Paralel Tampilan Non-multiplex Digit [15]

21

ATMEL AVR ATMEGA8535

Sebelum belajar lebih dalam tentang aplikasi mikrokontroller, ada baiknya kita bicarakan dulu tentang mikrokontroller yang kita gunakan. Pada pelatihan ini dipilih mikrokontroller jenis ATMEL AVR RISC dengan pertimbangan sebagai berikut: ATMEL AVR RISC memiliki fasilitas dan kefungsian yang lengkap dengan harga yang

relatif murah. Kecepatan maksimum eksekusi instruksi mikrokontroller mencapai 16 MIPS (Million

Instruction per Second), yang berarti hanya dibutuhkan 1 clock untuk 1 eksekusi instruksi. Konsumsi daya yang rendah jika dibandingkan dengan kecepatan eksekusi instruksi. Ketersediaan kompiler C (CV AVR) yang memudahkan user memprogram menggunakan

bahasa C.

Tabel 1.1: perbandingan kecepatan processor dan efisiensi

Dari tabel diatas dapat dilihat, ketika bekerja dengan kecepatan clock yang sama AVR 7

kali lebih cepat dibandingkan denga PIC16C74, 15 kali lebih cepat daripada 68 HC11, dan 28 kali lebih cepat dibanding 8051. Dari kemampuan dan fasilitas yang dimiliki, AVR RISC cocok dipilih sebagai mikrokontroller untuk membangun bermacam-macam aplikasi embedded sistem. Oleh karena itu, dalam pelatihan ini juga dipilih salah satu jenis AVR RISC sebagai dasar pelatihan yaitu ATMEGA 8535. Chip AVR ATMEGA8535 memiliki 40 pin kaki, berikut skema kaki AT MEGA8535,

Gambar 1.3: skema mikrokontroller AVR RISC ATMEGA8535

22

ATMEGA8535 memiliki 4 buah port input/output 8 bit, yaitu PORTA, PORTB, PORTC, dan PORTD. Selain sebagai input/output masing masing port juga memiliki fungsi yang lain. PORTA dapat difungsikan sebagai ADC (Analog to Digital Converter), PORTB dapat difungsikan sebagai SPI (Serial Peripheral Interface) communication.

PEMROGRAMAN ATMEL AVR \

Ada 2 cara untuk memprogram mikrokontroller ini, menggunakan software AVR assembler yang berbasis pada bahasa assembly, dan menggunakan software CV AVR (Code Vision AVR) yang berbasis pada bahasa C. Pada pelatihan ini akan digunakan cara yang kedua dengan pertimbangan kemudahan pembuatan program dari algoritma yang telah dibangun. Pelatihan ini tidak menitikberatkan penggunaan bahasa C pada CV AVR, tapi lebih pada cara dan aplikasi dari mikrokontroller. Untuk itu peserta diharapkan membaca sendiri petunjuk pemakaian software ini. Berikut tampilan utama CVAVR,

Gambar 1.4: tampilan utama CV AVR

Untuk dapat menyimpan program yang telah kita buat pada memory mikrokontroller dibutuhkan perangkat tambahan yang menghubungkan antara PC dan mikrokontroller. Perangkat interface ini disebut isp_dongle yang menghubungkan port parallel PC dan port SPI (Serial Peripheral Interface) mikrokontroller.

23

Untuk memaksimalkan pemanfaatan fasilitas mikrokontroller MAX-TRON telah mengembangkan board dan peripheral pendukung yang dapat digunakan untuk membangun bermacam-macam aplikasi sistem digital. Salah satunya adalah Universal controller board M.B.3.2, board yang dilengkapi dengan komponen-komponen tambahan pendukung kerja mikrokontroller. Berikut data Universal board M.B.3.2, MAX-TRON M.B.3.2 Universal Controller Board Feature:

High-performance, low power AVR ATMEGA8535 8 bit mikrocontroller

4 bidirection port 8 channel ADC 2 channel servo motor controller 2 channel max-tron H-bridge controller Master/Slave SPI serial interface Serial USART interface Operating voltage 9 V 35 V PIN Description

Gambar 1.6: skema pin universal board M.B.3.2

24

BAB 7

7.1 LINE TRACER

Gambar line tracer

Sensor Proximity Sensor proximity bisa kita buat sendiri. Prinsip kerjanya sederhana, hanya memanfaatkan

sifat cahaya yang akan dipantulkan jika mengenai benda berwarna terang dan akan diserap jika mengenai benda berwarna gelap. Sebagai sumber cahaya kita gunakan LED (Light Emiting Diode) yang akan memancarkan cahaya merah. Dan untuk menangkap pantulan cahaya LED, kita gunakan photodiode. Jika sensor berada diatas garis hitam maka photodioda akan menerima sedikit sekali cahaya pantulan. Tetapi jika sensor berada diatas garis putih maka photodioda akan menerima banyak cahaya pantulan. Berikut adalah ilustrasinya :

Gambar 1. Cahaya pantulan sedikit Gambar 2. Cahaya pantulan banyak

Gambar 2. Prinsip Kerja Sensor Proximity

25

Tabel proses pembacaan sensor

Kalau cahaya yang dipancarkan ke bidang putih, sensor akan :

Kalau cahaya yang dipancarkan ke bidang hitam, sensor akan :

Baca Putih Baca Hitam

- Pantulan cahaya banyak - Pantulan cahaya sedikit

- Receiver menerima banyak cahaya - Receiver menerima sedikit cahaya

- Hambatan / resistansi receiver kecil - Hambatan / resistansi receiver besar

Sifat dari photodioda adalah jika semakin banyak cahaya yang diterima, maka nilai resistansi diodanya semakin kecil. Dengan melakukan sedikit modifikasi, maka besaran resistansi tersebut dapat diubah menjadi tegangan. Sehingga jika sensor berada diatas garis hitam, maka tegangan keluaran sensor akan kecil, demikian pula sebaliknya. Berikut adalah gambar rangkaian sensor proximity yang digunakan pada robot ini :

Agar dapat dibaca oleh mikrokontroler, maka tegangan sensor harus disesuaikan denganlevel tegangan TTL yaitu 0 1 volt untuk logika 0 dan 3 5 volt untuk logika 1. Hal ini bisa dilakukan dengan memasang operational amplifier yang difungsikan sebagai komparator. Output dari photodiode yang masuk ke input inverting op-amp akan dibandingkan dengan tegangan tertentu dari variable resistor VR. Tegangan dari VR inilah yang kita atur agar sensor proximity dapat menyesuaikan dengan kondisi cahaya ruangan.

Sensor proximity terdiri dari 6 pasang LED dan photodiode yang disusun sedemikian rupa sehingga jarak antara satu sensor dengan yang lainnya lebih kecil dari lebar garis hitam. Perhatikan gambar berikut :

26

Algoritma Pergerakan Robot

Sebelum membuat program, maka kita perlu mendefinisikan seluruh kemungkinan pembacaan sensor proximity. Dengan demikian kita dapat menentukan pergerakan robot yang tujuannya adalah menjaga agar robot selalu berada tepat diatas garis. Berikut adalah beberapa kemungkinan pembacaan garis oleh sensor proximity :

Gambar 7. Kemungkinan Posisi Sensor Proximity Pada Line

Setelah mengetahui kemungkinan-kemungkinan posisi sensor, maka selanjutnya harus

didefinisikan aksi dari setiap kondisi tersebut. Perhatikan tabel berikut ini :

Tabel 1. Aksi Pergerakan Robot

27

7.2 Motor DC 12 volt

Gambar Flying dc gearbox motor

Flying dc gearbox motor adalah motor dc yg dipadukan dengan gearbox secara satu body dan memiliki kecepatan putar dengan tiga pilihan yaitu 410 rpm, 510 rpm dan 630 rpm serta memiliki torsi 4,8 Kg, Flying dc gearbox motor ini berdiameter shaft 2,9 mm sehingga cocok sekali digunakan untuk motor pengerak robot line tracer analog, robot sumo dan maze solving.

Speed 630 rpm @ 12 volt DC

Dimensi :

- Diameter shaft = 3mm - Panjang Gaerbox = 14mm

- Panjang shaft = 8mm - Panjang total = 54mm

- Panjang motor = 28mm

Untuk menggerakkan dua buah motor dc, digunakan IC H-Bridge Motor Driver L298,

yang mampu memberikan arus maksimum sebesar 1A ke tiap motor. Input L298 ada 6 jalur, terdiri dari input data arah pergerakan motor dan input untuk PWM (Pulse Width Modulation). Untuk mengatur kecepatan motor, pada input PWM inilah akan diberikan lebar pulsa yang bervariasi dari mikrokontroler.

Gambar 10. Rangkaian Driver Motor DC

28

Untuk menentukan arah pergerakan motor maka pada input L298 harus diberikan kondisi sesuai dengan tabel berikut :

Tabel 2. Tabel Kebenaran Driver Motor

7.3 baterai cx g3 lipo

Hyperion Generasi 3 Lithium Polymer Paket yang revolusioner baik dalam kinerja dan nilai. Dibandingkan dengan rata-rata baterai pada tahun pasar terakhir, Hyperion G3 selmenyediakan hingga sampai siklus 4x lebih bawah kondisi debit yangsama. HyperionG3 Lipo bisa dengan aman dibebankan sampai dengan tingkat 5C - untuk kali biayaserendah 10 sampai 12 menit. Paket G3 yang dibuat dengan teknologi konstruksi baruRS Hybrid, super-halus bahan substrat, ketat ISO 9001 Quality Control, dan proses sel akhir yang cocok, yang semua jaminan Anda tidak hanya kinerja yang luar biasa, tetapi juga erat seimbang dan tahan lama kemasan .

Gambar Baterai cx g3 lipo

29

12 V

78055 V

RANGKAIAN

12 VMOTOR

Gambar rangkaian baterai cx g3 lipo

IC MICROATMEGA 16

+

SENSOR

DRIVERMOTOR

Port D

Port A

DRIVERMOTOR

LCD2 X 16

TOMBOL

Port D

INTERFACE

Gambar Diagram Instalasi

BAHASA PEMROGRAMAN C

Bahasa C++ merupakan salah satu bahasa pemrograman komputer. Bahasa pemrograman ini dikembangkan di Bell Labs (Bjarne Stroustrup) 1970-an, dan merupakan turunan dari bahasa sebelumnya, yaitu BCL. Pada mulanya, bahasa C++ dirancang sebagai bahasa pemrograman yang dijalankan pada sistem Unix. Pada perkembangannya, versi ANSI (American National Standart Institute) bahasa pemrograman C menjadi versi dominan, Meskipun versi tersebut sekarang jarang dipakai dalam pengembangan sistem dan jaringan maupun untuk sistem embedded.

30

Bjarne Stroustrup pada Bell labs pertama kali mengembangkan C++ pada awal 1980-an. Untuk mendukung fitur-fitur pada C++, dibangun efisiensi dan system support untuk pemrograman tingkat rendah (low level coding)

Pada C++ ditambahkan konsep-konsep baru seperti class dengan sifat-sifatnya seperti inheritance dan overloading. Salah satu perbedaan yang paling mendasar dengan bahasa C adalah dukungan terhadap konsep pemrograman berorientasi objek (Object Oriented Programming).

Perbedaan Antara Bahasa pemrograman C dan C++ meskipun bahasa-bahasa tersebut menggunakan sintaks yang sama tetapi mereka memiliki perbedaan. C merupakan bahasa pemrograman prosedural, dimana penyelesaian suatu masalah dilakukan dengan membagi-bagi masalah tersebut kedalam su-submasalah yang lebih kecil. Selain itu, C++ merupakan bahasa pemrograman yang memiliki sifat Pemrograman berorientasi objek, Untuk menyelesaikan masalah, C++ melakukan langkah pertama dengan menjelaskan class-class yang merupakan anak class yang dibuat sebelumnya sebagai abstraksi dari object-object fisik, Class tersebut berisi keadaan object, anggota-anggotanya dan kemampuan dari objectnya, Setelah beberapa Class dibuat kemudian masalah dipecahkan dengan Class.[10]

CodeVisionAVR Step-by-Step

Tentang CodeVisionAVR

CodeVisionAVR merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat dijalankan pada system operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP.

Cross-compiler C mampu menerjemahkan hampir semua perintah dari bahasa ANSI C, sejauh yang diijinkan oleh arsitektur dari AVR, dengan tambahan beberapa fitur untuk mengambil kelebihan khusus dari arsitektur AVR dan kebutuhan pada sistem embedded. File object COFF hasil kompilasi dapat digunakan untuk keperluan debugging pada tingkatan C, dengan pengamatan variabel, menggunakan debugger Atmel AVR Studio. IDE mempunyai fasilitas internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang memungkinkan Anda untuk melakukan transfer program kedalam chip mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara otomatis. Software In-System Programmer didesain untuk bekerja dengan Atmel STK500/AVRISP/AVRProg, Kanda Systems STK200+/300, Dontronics DT006, Vogel Elektronik VTEC-ISP, Futurlec JRAVR dan MicroTronics ATCPU/Mega2000 programmers/development boards. Untuk keperluan debugging sistem embedded yang menggunakan komunikasi serial, IDE mempunyai fasilitas internal berupa sebuah Terminal.

31

Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu untuk: Modul LCD alphanumeric Bus I2C dari Philips Sensor Suhu LM75 dari National Semiconductor Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips, DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor Protokol 1-Wire dari Maxim/Dallas Semiconductor Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20 dari Maxim/Dallas Semiconductor

Termometer/Termostat DS1621 dari Maxim/Dallas Semiconductor EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas Semiconductor SPI Power Management Delay Konversi ke Kode Gray CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama CodeWizardAVR, yang mengujinkan Anda untuk menulis, dalam hitungan menit, semua instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut: Set-up akses memori eksternal Identifikasi sumber reset untuk chip Inisialisasi port input/output Inisialisasi interupsi eksternal Inisialisasi Timer/Counter

Inisialisasi Watchdog-Timer Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang digerakkan oleh interupsi Inisialisasi Pembanding Analog Inisialisasi ADC Inisialisasi Antarmuka SPI Inisialisasi Antarmuka Two-Wire Inisialisasi Antarmuka CAN Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307 Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20 Inisialisasi modul LCD CodeVisionAVR merupakan hak cipta dari Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.

Instalasi CodeVisionAVR.

Anda dapat memperoleh file instalasi CodeVisionAVR dengan cara mendownload pada situs pembuatnya yaitu HP InfoTech di http://www.hpinfotech.com. File yang dapat didownload adalah tipe evaluation yang artinya mempunyai keterbatasan, salah satunya adalah ukuran

32

program yang dapat dikompilasi terbatas. Contoh yang digunakan adalah CodeVisionAVR versi 1.24.7a. Klik ganda file setup.exe yang didapat dari proses download dari situs HP InfoTech.

Gambar 1. Ikon file setup.exe

Untuk pilihan bahasa pilih English, klik OK, seperti pada Gambar 2.

Gambar 2. Pilihan bahasa

Kemudian akan muncul kotak dialog seperti pada Gambar 3, klik tombol next.

Gambar 3. Klik tombol next

33

Selanjutnya pada kotak dialog Licence Agreement, pilih I accept the agreement lalu klik tombol next seperti pada Gambar 4.

Gambar 4. Menyetujui syarat-syarat yang diberikan

Berikutnya kotak dialog Select Destination Location seperti pada Gambar 5 menanyakan tempat dimana software akan diletakkan. Gunakan tempat yang telah ditentukan lalu klik tombol next.

Gambar 5. Menentukan lokasi tujuan

34

Akan muncul kotak dialog yang menginformasikan bahwa tempat tersebut belum ada sebelumnya. Klik tombol Yes untuk membuat tempat baru tersebut seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 6.

Gambar 6. Setuju untuk membuat tempat baru Kemudian muncul kotak dialog seperti pada Gambar 7 untuk menanyakan nama program shortcut pada menu Start dari Windows. Lanjutkan dengan menekan tombol next

Gambar 7. Nama folder pada Start Menu

35

Program CodeVisionAVR telah siap untuk di-install. Tekan tombol Install seperti pada Gambar 8. Maka proses instalasi akan bekerja seperti ditunjukkan oleh Gambar 9. Setelah selesai akan dimunculkan kotak dialog informasi seperti pada Gambar 10.

Gambar 8. Nama folder pada Start Menu

Gambar 9. Proses instalasi sedang berlangsung

36

Gambar 10. Informasi tambahan Klik tombol next pada Gambar 10 untuk mengakhiri proses instalasi. Setelah kotak dialog seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 11 muncul, Anda dapat menekan tombol Finish dengan pilihan langsung menjalankan software CodeVisionAVR atau tidak

Gambar 11. Proses instalasi selesai

37

Un-Install CodeVisionAVR.

Bila suatu saat Anda tidak membutuhkan aplikasi CodeVisionAVR, Anda dapat membuang hasil instalasi dari komputer Anda. Pada menu Start dari Windows, klik shortcut Uninstall CodeVisionAVR C Compiler Evaluation seperti pada Gambar 12.

Gambar 12. Shortcut untuk melakukan un-install

Maka kotak dialog seperti pada Gambar 13 akan muncul untuk menanyakan keseriusan Anda. Klik tombol Yes untuk membuang aplikasi tersebut dari komputer Anda.

Gambar 13. Yakin akan membuang aplikasi dari computer

Berikutnya proses pembuangan aplikasi berlangsung seperti ditunjukkan oleh Gambar 14. Lalu kotak dialog seperti Gambar 15 akan muncuk, klik OK untuk menutup proses pembuangan.

Gambar 14. Proses un-install sedang berlangsung

38

Gambar 15. Proses selesai

Proses pembuangan tersebut biasanya tidak bersih, artinya masih ada file yang tertinggal. Anda dapat melanjutkan dengan melakukan proses delete secara manual menggunakan aplikasi windows explorer. Membuat Project dengan CodeVisionAVR.

Pada penjelasan berikutnya, sebagai contoh digunakan modul AVR yang mempunyai hubungan sebagai berikut: PortA terhubung dengan 8 buah LED dengan operasi aktif high PortB terhubung dengan 8 buah saklar dengan operasi aktif high PortC terhubung dengan LCD alphanumeric 16 kolom x 2 baris Jalankan aplikasi CodeVisionAVR dengan cara melakukan klik ganda pada shortcut ikon CodeVisionAVR yang terbentuk pada Desktop.

Gambar 16. Ikon CodeVisionAVR pada Desktop

Sebuah Splash Screen akan muncul seperti ditunjukkan oleh Gambar 17. Informasi tentang versi yang dipakai dan keterangan evaluation akan terlihat Gambar

Gambar 17. Tampilan Splash Screen

39

Beberapa detik kemudian IDE dari CodeVisionAVR akan muncul seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 18.

Gambar 18. IDE CodeVisionAVR

Untuk memulai membuat project baru, pada menubar, pilih File New, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 19Untuk memulai membuat project baru, pada menubar, pilih File New, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 19

Gambar 19. Membuat file baru

40

Anda harus membuat sebuah project sebagai induk desain dengan memilih Project, lalu klik tombol OK seperti pada Gambar 20.

Gambar 20. Membuat project baru Berikutnya Anda akan ditanya apakah akan menggunakan CodeWizardAVR. Tentu saja lebih menyenangkan bila Anda memilih jawaban ya dengan cara menekan tombol Yes seperti pada Gambar 21.

Gambar 21. Memilih untuk menggunakan CodeWizardAVR Tampilan CodeWizardAVR yang sederhana namun lengkap ditunjukkan oleh Gambar 22. Pilih Chip dengan IC yang Anda gunakan. Sebagai contoh Anda memilih Chip ATmega8535. Tab-tab pada CodeWizardAVR menunjukkan fasilitas yang dimiliki oleh chip yang Anda pilih. Cocokkan pula frekuensi kristal yang Anda gunakan pada bagian Clock. Pengisian frekuensi clock digunakan oleh software untuk menghitung rutin-rutin seperti delay agar diperoleh perhitungan yang cukup akurat.

41

Gambar 22. CodeWizardAVR pada tab Chip

Berikutnya Anda akan menginisialisasi Port A yang terhubung dengan LED. LED merupakan modul output. Pada tab Port bagian Port A, ubah bagian Data Direction menjadi OUT dengan nilai output sama dengan 0 seperti pada Gambar 23. Artinya Port Adigunakan sebagai port output dengan nilai awal nol setelah kondisi reset. Kemudian lakukan inisialisasi Port B seperti pada Gambar 24. Port B tersambung dengan saklar sebagai modul input. Pada sub-tab Port B, yakinkan Data Direction pada posisi IN dengan resistor pullup internal yang disingkat dengan huruf P. Dengan mengaktifkan resistor pull-up internal, Anda tidak perlu menambahkan resistor pull-up pada saklar.

Gambar 23. Seting Port A sebagai pin output

42

Gambar 24 Gambar 25

Gambar 24. Seting Port B sebagai pin input dengan pull-up resistor Gambar 25. Seting LCD pada Port C

LCD alphanumeric yang dihubungkan dengan Port C haruslah mempunyai pengkawatan seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 25. Pada tab LCD, pilihlah Port C.

Karena pada contoh ini tidak digunakan fasilitas lain maka seting CodeWizardAVR siap disimpan dalam file. Pada menu CodeWizardAVR, pilih File Generate, Save and Exit, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 26.

43

Gambar 26. Menyimpan seting Agar file yang dihasilkan tidak berantakan, buatlah sebuah folder baru, misalnya folder bernama my project, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 27.

Gambar 26. Membuat folder baru

44

Kemudian masuk kedalam folder tersebut untuk menyimpan file-file yang dihasilkan oleh CodeWizardAVR. Yang pertama Anda diminta untuk memberikan nama file C yang dihasilkan. Misalnya beri nama coba, lalu klik tombol Save. Lebih jelas pada Gambar 27.File tersebut nantinya akan mempunyai akhiran .C.

Gambar 27. Menyimpan file pertama Yang kedua Anda diminta untuk memberikan nama file project yang dihasilkan. Misalnya beri nama coba, lalu klik tombol Save. Lebih jelas pada Gambar 28. File tersebut nantinya akan mempunyai akhiran .prj.

Gambar 28. Menyimpan file kedua

45

Yang terakhir Anda diminta untuk memberikan nama file project CodeWizard yang dihasilkan. Misalnya beri nama coba, lalu klik tombol Save. Lebih jelas pada Gambar 29. File tersebut nantinya akan mempunyai akhiran .cwp.

Gambar 29. Menyimpan file ketiga Setelah ketiga file disimpan maka pada Project Navigator akan muncul nama project beserta file C-nya. Secara bersamaan isi file C akan dibuka pada jendela editor seperti ditunjukkan oleh Gambar 30.

Gambar 30. Project baru telah siap dalam hitungan detik Sekarang Anda coba untuk menyisipkan instruksi utama. Instruksi ini ditambahkan pada badan program file coba.c seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 31.

46

Gambar 31. Menambahkan inti program Program tambahan tersebut bertujuan untuk menampilkan kata-kata pada LCD kemudian menampilkan nilai pada saklar pada LED yang terpasang. Jika nanti saklar diaktifkan maka LED yang bersesuaian akan aktif pula. Kemudian pilih menu Project Compile untuk melakukan kompilasi seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 32. Lalu kotak dialog seperti ditunjukkan Gambar 33 akan muncul. Klik tombol OK.

Gambar 32. Melakukan kompilasi

47

Gambar 33. Informasi hasil kompilasi

Program yang Anda buat siap untuk ditransfer kedalam mikrokontroler. Sebelumnya Anda harus melakukan seting pada programmernya. Pada menu pilih Setting Programmer, seperti pada Gambar 34.

Gambar 34. Melakukan seting pada programmer

48

Pilihlah programmer sesuai dengan yang Anda gunakan. Pada Gambar 35 ditunjukkan menggunakan programmer Kanda Systems STK200+/300 sebagai contoh. Programmer ini menggunakan kabel paralel yang terhubung dengan port paralel pada komputer Anda.

Gambar 35. Menggunakan programmer STK200+/300

Kemudian pilih menu Project Configure, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 36. Kotak dialog pada Gambar 37 akan muncul, pada tab After Make, pilih Program the Chip. Lalu klik tombol OK.

Gambar 36. Melakukan konfigurasi project

49

Gambar 37. Memilih opsi Program the Chip After Make

Setelah melakukan seting, lakukan make project dengan memilih menu Project Make, seperti ditunjukkan oleh Gambar 38. Apabila tidak ada kesalahan maka kotak dialog informasi seperti pada Gambar 39 akan muncul. Klik tombol Program untuk mentransfer program kedalam mikrokontroler.

Gambar 38. Melakukan make project

50

Gambar 39. Kotak dialog informasi hasil make

Apabila muncul kotak dialog seperti pada Gambar 40 menandakan telah terjadi suatu hal yang menyebabkan proses transfer gagal. Penyebabnya adalah: suplai tegangan mikrokontroler dan programmer belum dinyalakan, tipe programmer tidak sama dengan yang digunakan, alamat port paralel tidak cocok, atau mikrokontrolernya rusak.

Gambar 40. Gagal melakukan transfer program

51

Bila kerusakan seperti yang ditampilkan oleh Gambar 40 telah diperbaiki atau bila tidak ada kerusakan maka proses transfer atau yang umum disebut dengan proses download akan berlangsung seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 41.

Gambar 41. Proses transfer ke mikrokontroler

Coba Anda perhatikan yang terjadi dengan modul yang terpasang, apakah pada LCD muncul tulisan seperti yang telah Anda program dan bila saklar diubah posisinya maka LED yang bersesuaian akan menyala. Bila Anda ingin menambahkan instruksi lain maka Anda dapat melakukan penyuntingan program pada file .C-nya. Kemudian lakukan kompilasi dan make project berikutnya proses download.

LINE TRACER 2 Pengertian line tracer:

Sebuah line-following robot atau disebut juga line follower sangat sering dijumpai dan dibuat oleh para penghobi robot. Banyak sekali kompetisi robotik yang berupa lomba line following. Line atau jalur yang di ikuti biasanya merupakan jalur gelap diatas permukaan terang atau sebaliknya. Robot mendeteksi garis dengan cara mengukur intensitas cahaya yang di pantulkan dari permukaan yang dilaluinya. Intensitas cahaya yang di pantulkan permukaan gelap lebih sedikit dari pada yang dipantulkan oleh permukaan yang terang.

PERGERAKAN DT-ROBOT LINE FOLLOWER

Gerakan Keterangan

Lurus Motor kiri dan motor kanan berputar maju dengan kecepatan

yang sama Belok Kiri Motor kiri dan motor kanan berputar maju dengan kecepatan

motor kanan lebih besar daripada kecepatan motor kiri

52

Belok Kanan Motor kiri dan motor kanan berputar maju dengan kecepatan

motor kiri lebih besar daripada kecepatan motor kanan Tikung Kiri Motor kiri berhenti dan motor kanan berputar maju dengan

kecepatan tertentuTikung Kanan Motor kanan berhenti dan motor kiri berputar maju dengan

kecepatan tertentuPutar Kiri Motor kiri berputar mundur dan motor kanan berputar maju

Putar Kanan Motor kiri berputar maju dan motor kanan berputar mundur

Mundur Motor kiri dan motor kanan berputar mundur

Stop Motor kiri dan motor kanan berhenti

DT-SENSE LINE-TRACKING SFH 4 SENSOR

Gambar. Tata Letak DT-SENSE LINE TRACKING SFH 4 SENSOR

ProsedurPengujian :

1. Hubungkan sumbercatu daya 5 VDC dan ground-nya masing-masing pada pin 2 dan pin 1 konektor J4 DTSENSE LINE-TRACKING SFH 4 SENSOR.

2. Hubungkan tegangan 5 VDC ke pin 4 konektor J4 untuk mengaktifkan/menyalakan LED. 3. Bila tidak ada masalah pada modul, maka seluruh LED (4 buah) akan menyala. 4. Letakkan modul sensor di atas kertas/jalur berwarna putih dan ukur tegangan output masing-

masing sensor (pada pin 5 - 8 konektor J4). 5. Atur variabel resistor kalibrasi untuk sensor ke-1 sehingga tegangan output sensor ke-1

bernilai sekitar 0,1 - 0,2 VDC.

53

6. Atur variabel resistor kalibrasi untuk sensor-sensor yang lain sehingga tegangan output masing-masing sensor juga bernilai sekitar 0,1 - 0,2 VDC.

7. Letakkan modul sensor di atas kertas/jalur berwarna hitam dan ukur tegangan output masing-masing sensor (pada pin 5 - 8 konektor J4).

8. Nilai tegangan output masing-masing sensor akan berubah menjadi lebih tinggi (sekitar 3,2 - 3,4 VDC).

ALGORITMA LINE FOLLOWING

Bila sensor garis yang terpasang pada DT-ROBOT memiliki 4 buah sensor,Maka semua gerakan robot juga ditentukan oleh hasil pembacaan keempat Sensor tersebut. Misalkan bila sensor berada tepat di atas jalur maka hasil pembacaannya bernilai 1 dan bila sensor tidak mendeteksi jalur maka hasil pembacaannya bernilai 0. Contoh keputusan yang dapat diambil berdasarkan Hasil pembacaan sensor dapat dilihat pada table berikutini.

Hasil Sensor Contoh Keputusan Yang Dapat Diambil 0110 Jalur tepat di tengah. Robot bergerak lurus. 0010 Jalur agak menyimpang ke kanan. Robot belok kanan. 0011 Jalur menyimpang ke kanan. Robot tikung kanan. 0001 Jalur ada di ujung ke kanan. Robot putar kanan. 0111 Kemungkinan ada tikungan ke kanan. Robot putar kanan. 0100 Jalur agak menyimpang ke kiri. Robot belok kiri. 1100 Jalur menyimpang ke kiri. Robot tikung kiri. 1000 Jalur ada di ujung ke kiri. Robot putar kiri. 1110 Kemungkinan ada tikungan ke kiri. Robot putar kiri. 1111 Kemungkinan ada perempatan. Robot bergerak lurus. 0000 Robot keluar jalur. Jalankan algoritma untuk kembali ke jalur

TATA LETAK KOMPONEN DT-ROBOT LINE FOLLOWER

gambar 1.gambar layout line tracer dari sisi atas

54

B. PenjelasanBagian-Bagian DT Robot Line

gambar 3.Baut tempat baterai harus di lepas gambar4.Baut untukbracket(dibawah tempat

terlebih dahulu saat mengganti bracket baterai), dilepas saat mengganti bracket

(untuk memasang jenis motor berbeda) (untuk memasang jenis motor berbeda)

gambar6. Baut untuk LCD, dilepas lebih gambar5. Baut untuk lampu digunakan

dulu saat memasang motor berjenis metal gear. dulu saat mengganti spacer.

55

Pertama, dengan mengatur parameter-parameter yang tersedia melalui software GUI yang disediakan .Algoritma tersebu tsudah terprogram di robot. Di dalam DVD yang disertakan ,algoritma default tersebut disimpan dengan nama file default.hex untukprogramdan default.eep untuk parameter awal.

Padasaat DT-ROBOT LINE FOLLOWER pertama kali dinyalakan, pada LCD akan tampil Menu Tracking yang ditandai dengan tulisan "READY" pada baris bawah dan kombinasi digital hasil pembacaan sensor pada baris atas.

XXXX

READY!

Jika Tombol TS1 ditekan, makaDT-ROBOT LINE FOLLOWER akan mulai melakukan line following dan pada LCD akan tampil tulisan seperti berikut ini.

TRACKING

START!

Untuk menghentikan line following,dapat dilakukan dengan menekanTombo lTS2 sehingga DT-ROBOT LINE FOLLOWER kembalike Menu Tracking.

Pada saat DT-ROBOT LINE FOLLOWER berada pada Menu Tracking, dan Tombol TS2 ditekanselama 2 detik, maka DT-ROBOT LINE FOLLOWER akan Berpindah ke menu selanjutnya yaitu Menu Raw Data.

SSS SSS

SSS SSS

Pada posisi Menu Raw Data ini pada LCD akan tampil nilai hasil pembacaan sensor sehingga pengguna dapat melakukan pengaturan pada variable resistor masing-masing sensor serta mencatat nilai sensor jika berada di atas jalur dan nilai sensor jika berada di atas permukaan selain jalur. Untuk berpindah dari Menu Raw Data ke menu selanjutnya dapat dilakukan dengan menekan Tombol TS2 selama 2 detik. Menu selanjutnya adalah Menu Threshold yang ditandai dengan tampilan LCD yang menyerupai gambar berikut ini.

XXXX

Th = YYY

Threshold atau Batas merupakan sebuah nilai yang digunakan untuk mengkategorikan apakah sensor berada di atas jalur atau tidak.Untuk mode Black Track yaitu jalur gelap di atas permukaan terang, jika nilai hasil pembacaan sensor lebih besar dari pada nilai Batas maka akan dikategorikan sebagai jalur (data digital bernilai 1). Sedangkan untuk mode White Track yaitu jalur terang di atas permukaan gelap, jika nilai hasil pembacaan sensor lebih kecil atau sama

56

dengan nilai Batas maka akan dikategorikan sebagai jalur (data digital bernilai 1).Untuk menaikkan nilai Batas dapatdilakukan dengan menekan Tombol TS1 sedangkan untuk menurunkan nilai Batas dapat dilakukan dengan menekan Tombol TS1 dan Tombol TS2 secara bersamaan.

Nilai Batas akan disimpan pada EEPROM DT-ROBOT LINE FOLLOWER jika pengguna berpindah ke menu selanjutnya dengan menekan Tombol TS2 selama 2 detik. Menu selanjutnya adalah Menu Track Mode yang ditandai dengan tampilan LCD yang menyerupai gambar berikut ini.

Black

Track

Pada posisi Menu Track Mode, pengguna dapat menentukan apakah jalur yang akan dilalui oleh DT-ROBOT LINE FOLLOWER termasuk kategori Black Track yaitu jalur gelap di atas permukaan terang atau White Track yaitu jalur terang di atas permukaan gelap.Untuk merubah track mode dapat dilakukan dengan menekan Tombol TS1. Track mode akan disimpan pada EEPROM DT-ROBOT LINE FOLLOWER jika pengguna berpindah ke menu selanjutnya dengan menekan Tombol TS2 selama 2 detik.

DT-ROBOT LINE FOLLOWER GUI

Untuk memudahkan bereksperimen dengan mengatur parameter-parameter algoritma line following yang disertakan, maka pada paket DT-ROBOT LINEFOLLOWER juga tersedia software GUI yaitu DT-ROBOT-LINE-FOLLOWER-GUI. Untuk mengatur parameter-parameter telah tersimpan pada DT-ROBOTLINE FOLLOWER, hubungkan DT-ROBOT LINE FOLLOWER dengan PC melalui jalur komunikasi UART menggunakan kabel serial yang disertakan (parameter komunikasi UART dapat dilihat pada bagian COM Setting).Berikut tampilan dari GUI beserta penjelasan tentang bagian-bagiannya.

gambar8.contoh pemprogaman pada line tracer

57

Keterangan :

A = COM Setting H = Sensor

B = Connection Status I = Left Motor Action

C = Test Connection J = Left Motor Speed

D = Track Mode K = Right Motor Action

E = Raw Data L = Right Motor Speed

F = Track Threshold M = Send Setting to DT-ROBOT

G = Digital Data N = DT-ROBOT LINE FOLLOWER Model

PROSEDUR PENGUJIAN :

1. Hubungkan catu daya ke terminal biru J7 (dari baterai ataupun dari sumber lain).

2. Nyalakan DT-ROBOT LINE FOLLOWER menggunakan saklar ON/OFF yang tersedia.

3. Pada LCD akan tampil Menu Tracking yang ditandai dengan tulisan"READY" pada baris bawah dan kombinasi digital hasil pembacaan sensor pada baris atas.

4. Tekan Tombol TS1 sehingga DT-ROBOT LINE FOLLOWER akan mulai melakukan line-following (motor kanan dan/atau kiri akan berputar).

5. Tekan Tombol TS2 untuk kembali ke Menu Tracking.

6. Tekan Tombol TS2 selama 2 detik.

7. DT-ROBOT LINE FOLLOWER akan masuk keposisi Menu Raw Data dan pada LCD akan tampil nilai hasil pembacaan sensor.

8. Letakkan sensor di atas permukaan terang atau permukaan gelap. Nilai sensor akan berubah sesuai dengan tingkat kecerahan permukaan.

9. Hubungkan DT-ROBOT LINE FOLLOWER dan PC menggunakan kabel serial yang disediakan.

10. Jalankan software DT-ROBOT-LINE-FOLLOWER-GUI.

11. Atur konfigurasi Serial Port yang digunakan melalui tombol COM Setting.

12. Tekan tombol Test Connection.

58

13. Jika koneksi berhasil, maka akan tampil "Connected to DT-ROBOT" pada bagian Connection Status.

gambar9.Line Tracer Robot

Line Tracer Robot juga ada yang menyebutnya dengan Line Tracker, Line Following Robot dan sebagainya.

Sedangkan LightFollower adalah robot yang pergerakannya mengikuti cahaya.

Blok Diagram Rangkaian Robot Line tracer

gambar10.WRC Line Tracer

Cara kerjasecaraumum:

Robot Line tracer ini bekerjadengan sensor -sensor yang terdiri dari LED atau photo dioda yang tersambung di rangkaian PCB tertentu yang disambungkan ke motor DC ke 2 roda utama.

59

KOMPARATOR

komparator adalah membandingkan dua masukan, yaitu sinyal atau tegangan dari sensor dengan tegangan referensi. Hasil yang dicapai adalah output dari sumber (Vcc atau ground) op-amp sesuai tegangan input mana yang lebih besar.

Gambar11.Rangkain Sensor dan comparator

DRIVER MOTOR DC

Driver motor yang dimaksud adalah suatu rangkaian elektronik yang memiliki tujuan untuk mengendalikan arah putar dari motor DC. Jika pada keadaan pertama motor berputar searah jarum jam maka pada keadaan ke dua motor berputar berlawanan jarum jam. Prinsip ini yang diperlukan robot untuk maju, belok, dan mundur

Gambar12.rangkaian motor DC Gambar13.rangkain motor DC

60

PRINSIP GERAK MOTOR DC

Robot line tracer dapat berjalan mengikuti perbedaan warna gelap/terang pada alasnya. Prinsip geraknya terdapat pada perubahan arah putar dari motornya, pada robot ini roda kanan dan kiri dikendalikan dengan driver motor secara terpisah. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 14 prinsipkerja line tracer Gambar 15.prinsip kerja line tracer [12]