15
15
3. Tukar sambung Change Over, relay jenis ini mempunyai kontak tengah yang normalnya tertutup, tetapi melepaskan diri dari posisi dan membuat kontak
dengan yang lain bila relay dialiri arus listrik. Pada komponen relay yaitu bagian koilnya disuplai tegangan, yang mana
besar tegangan yang akan disuplai harus sesuai dengan tegangan yang dibatasi oleh koil relay. Maka arus akan mengalir pada kumparan, sehingga pada inti besi
yang dililiti oleh kumparan akan timbul atau menghasilkan medan magnet, setelah inti besi bersifat magnetis maka jangkar akan tertarik ke inti besi sehingga akan
mengaktifkan kontak relay. Jangkar dapat ditarik dari inti besi, jika gaya magnet pada inti besi dapat
mengalahkan gaya pegas pada jangkar yang melawannya. Besarnya gaya magnet ditetapkan oleh kuat medan magnet yang ada di dalam udara diantara jangkar dan
inti 1 besi, adapun gaya magnet ini bergantung pada banyaknya lilitan kumparan dari kuat arus yang ada pada kumparan, contoh relay dapat dilihat pada Gambar
2.5.
Gambar 2.5 Relay
2.5 Optocoupler
Optocoupler merupakan komponen elektronik opto isolator yang terdiri dari pemancar cahaya atau emiter yang dikopel secara optik terhadap photo detector
Sumber : www.alldatasheet.com
Universitas Sumatera Utara
16
16
melalui media yang terisolasi. Pemancar cahaya dapat berupa lampu atau LED. Media isolasi berupa udara, plastik, gelas atau fiber, sedangkan photo detector
dapat berupa photo konduktor, photo dioda, photo transistor, photo SCR atau rangkaian photo diodaamplifier[4].
Mengenai pengontrolan pemancaran cahaya dan photo detector
memungkinkan pemindahan informasi dari suatu rangkaian yang mengandung pemancar cahaya ke rangkaian yang mengandung photo detector. Informasi
dilewatkan secara optik melintasi celah isolasi yang perpindahannya memiliki sistem satu arah, sehingga photo detector tidak mempengaruhi rangkaian input.
Isolasi optik mencegah adanya interaksi atau kerusakan rangkaian input yang disebabkan oleh perbedaan tegangan yang relatif tinggi terhadap rangkaian output.
Bentuk fisik dari kemasan optocoupler LH309-08 terdiri dari 4 pin. Konfigurasi pin 1 dan 2 umumnya dihubungkan ke pemancar cahaya, sedangkan pin 3 ke
ground dan pin 4 merupakan output, dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Rangkaian Optocoupler
Optocoupler dirancang untuk menggantikan fungsi saklar mekanis dan pengubahan pulsa secara fungsional. Beberapa keunggulan optocoupler adalah[4]
]
1. Kecepatan operasi lebih cepat, 2. Ukuran kecil,
3. Tidak mudah dipengaruhi getaran dan goncangan, Sumber : Software Eagle 6.4.0
Universitas Sumatera Utara
17
17
4. Respon frekuensi, 5. Tidak ada bounce,
6. Kompatibel dengan banyak rangkaian –rangkaian logika dan mikroprosesor.
2.6 Mikrokontroler Secara Umum
Mikrokontroler adalah sebuah chip yang didalamnya terdapat mikroprosesor yang sudah dilengkapi dengan IO dan memori. Mikrokontroler terdiri dari
sejumlah komponen, antara lain : Prosesor, ROM, RAM, TimerCounter, Bandar IO dan peralatan pendukung lainnya[5].
1. Prosesor Prosesor CPU melaksanakan penjemputan instruksi dari memori,
mendekodekan dan menjalankannya dan mengarahkan perpindahan data antar register atau antara register dan memori. Register dalam prosesor mikrokontroler
pada umumnya dipetakan sebagai memori RAM. Semua kegiatan ini diserempakkan oleh penabuh yang dibangkitkan oleh pembangkit penabuh yang
dicatu oleh osilator kristal, RC Resistor-Capasitor atau sumber luar. 2. ROM
ROM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat permanen. Dalam mikrokontroler, program disimpan dalam ROM, atau EPROM, atau Flash ROM.
Ada mikrokontroler yang dapat ditambah ROM eksternal di luar serpih mikrokontroler. Dalam beberapa mikrokontroler, di samping ROM untuk program
juga digunakan EEPROM untuk menyimpan data. 3. RAM
RAM digunakan untuk menyimpan data yang bersifat sementara. Dalam kebanyakan mikrokontroler, RAM yang tersedia sangat sedikit yang sebagiannya
Universitas Sumatera Utara
18
18
digunakan lagi sebagai register prosesor, dikatakan register dipetakan sebagai memori.
4. Timer
Timer pewaktu adalah counter pencacah yang digunakan untuk membangkitkan pulsa atau deretan pulsa pada saat-saat tertentu atau dengan
frekuensi tertentu. Pulsa ini digunakan sebagai interupsi internal untuk memulai atau mengakhiri kegiatan tertentu. Dalam kebanyakan mikrokontroler, pencacah
ini adalah pencacah naik, berbeda dengan pencacah turun yang diterapkan dalam sistem mikroprosesor.
5. Bandar IO Bandar IO IO ports terdiri atas bandar parallel dan bandar seri yang pada
umumnya mempunyai kemampuan tristate. Pada beberapa mikrokontroler juga disediakan bandar masukankeluaran analog. Fungsi bandar ini dalam kebanyakan
dipilih dikonfigurasi sebagai masukan atau keluaran parallelseri atau analog. Arah aliran data pada bandar, masukan atau keluaran pada umumnya dipilih
melalui register arah Data Direction Register, disingkat DDR. Bandar-bandar ini juga dipetakan sebagai memori.
6. Interupsi Interupsi dapat dibedakan atas interupsi perankat lunak yang dibangkitkan
oleh instruksi interupsi yang ditanamkan dalam program dan interupsi perangkat keras yang dibangkitkan oleh sinyal perangkat keras yang lebih baik yang berasal
dari sumber internal seperti timer atau sumber eksternal dari bandar seri atau paralel.
Universitas Sumatera Utara
19
19
7. Bus Bus adalah saluran yang melakukan membawa sinyal-sinyal perangkat
keras. Bus dibedakan atas bus data, alamat dan control. Bus data melakukan data antara register dan memori atau IO, bus ini bersifat dua arah bidirectional. Bus
alamat menunjuk nomor alamat memori darike mana data disimpan, bus ini bersifat satu arah unidirectional. Bus control melakukan sinyal-sinyal yang
mengendalikan kegiatan sistem termasuk didalamnya sinyal-sinyal pewaktuan dan interupsi.
Terdapat beberapa produsen mikrokontroler, antara lain Intel dengan rumpun MCS-51 dan AVR, Motorola dengan rumpun MC68HC, National dengan
runpun COP8, Microchip dengan rumpun PIC, yang masing-masing juga ditawarkan dalam puluhan tipe, mulai dari yang sederhana sampai dengan yang
sudah kompleks. Mikrokontroler sudah dibuat dalam teknologi RISC Reduced Instruction Set Computer, di mana satu intruksi dapat dilaksanakan dalam satu
periode penabuh clock dasar.
2.6.1 Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler AVR Alf and Vegard’s Risc processors memiliki
arsitektur 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit 16-bits word dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 satu siklus clock.
Mikrokontroler AVR berteknologi RISC Reduced Instruction Set Computing. Secara umum AVR dikelompokkan menjadi 4 kelas yaitu, keluarga ATtiny,
AT90Sxx, ATMega dan AT86RFxx.
Universitas Sumatera Utara
20
20
2.6.1.1 Arsitektur Mikrokontroler 8535
Mikrokontroler AVR ATMega 8535 memiliki arsitektur, seperti terlihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Blog Diagram Fungsional ATMega8535
Dari Gambar 2.7 dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut :
1. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah TimerCounter dengan kemampuan perbandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 register.
5. Watchdog timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write. Sumber : L.Wardana, 2006
Universitas Sumatera Utara
21
21
8. Unit interupsi internal dan eksternal. 9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator anolog.
12. Port USART untuk komunikasi serial. 2.6.1.2 Fitur ATMega 8535
Mikrokontroler AVR ATMega 8535 memiliki fitur sebagai berikut : 1. Sistem mikroprossesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz. 2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM
sebesar 512 byte. 3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 saluran.
4. Portal komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya listrik.
2.6.1.3 Konfigurasi Pin ATMega 8535
Konfigurasi pin dari mikrokontroler ATMega 8535 sebanyak 40 pin dapat dilihat pada Gambar 2.8. Pada gambar tersebut dapat dijelaskan secara funsional
konfigurasi pin ATMega 8535 sebagai berikut[5]: 1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.
2. GND merupakan pin ground. 3. Port A PA0-PA7 merupakan pin IO dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port B PB0-PB7 merupakan pin IO duah arah dan pin fungsi khusus, yaitu timercounter, komparator dan SPI.
Universitas Sumatera Utara
22
22
5. Port C PC0-PC7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
6. Port D PD0-PD7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial.
7. RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan refensi ADC.
Gambar 2.8 Konfigurasi Pin ATMega 8535
2.6.1.4 Sistem Minimum ATMega 8535
Skema minimum sistem ATMega 8535 dapat dilihat pada Gambar 2.9 sebagai berikut:
Sumber: L.Wardana, 2006
Universitas Sumatera Utara
23
23
Sumber : L.Wardana, 2006
Gambar 2.9 Skema Minimum Sistem ATMega 8535
2.6.2 Bahasa Pemograman Mikrokontroler
Bahasa pemograman adalah instruksi standar untuk memerintah komputer. Bahasa pemograman ini merupakan suatu himpunan dari aturan sintaks dan
semantic yang dipakai untuk mendefenisikan program computer[6]. Menurut tingkat kedekatannya dengan mesin komputer, bahasa
pemograman terdiri dari : 1. Bahasa mesin, yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai
kode bahasa biner, contohnya 01100101100110. Terkadang untuk memudahkan penulisan, bahasa biner ini dituliskan dalam bilangan
heksadesimal, seperti : 2A, F5 dan BC. File yang dihasilkan dari penulisan bahasa mesin berekstensi .hex.
2. Bahasa tingkat rendah atau dikenal dengan istilah bahasa rakitan assembly, yaitu memberikan perintah kepada komputer dengan memakai kode-kode
Universitas Sumatera Utara
24
24
singkat kode mnemonic, contohnya MOV, SUB, CJNE, JMP,LOOP,dsb. File yang dihasilkan dari penulisan bahasa ini berekstensi .asm.
3. Bahasa tingkat menengah, yaitu bahasa komputer yang memakai campuran instruksi dalam kata-kata bahasa manusia dan instruksi yang bersifat
simbolik, contohnya {, }, ?, ,,,||, dsb. 4. Bahasa tingkat tinggi, yaitu bahasa komputer yang memakai instruksi berasal
dari unsur kata-kata bahasa manusia, contohnya begin, end, if, for, while, and, or, dsb.
Sebagian besar bahasa pemograman digolongkan sebagai bahasa tingkat tinggi, hanya bahasa C yang digolongkan sebagai bahasa tingkat menengah dan
assembly yang merupakan bahasa tingkat rendah. Mikrokontroler juga harus memerlukan suatu program agar dapat bekerja sesuai dengan yang diinginkan.
Bahasa pemograman untuk mikrokontroler dapat ditulis dengan berbagai bahasa, namun harus di kompilasi agar mendapatkan hasil file eksekusi dengan
ekstensi .hex. File .hex kemudian di download ke memori program pada mikrokontroler menggunakan suatu downloader.
2.7 LCD Liquid Crystal Display
LCD 16x2 adalah Liquid Crystal Display dot matrix yang mampu menampilkan 16x2 karakter atau 16 kolom dan 2 baris. Alat ini membutuhkan
daya yang kecil dan dilengkapi panel LCD dengan tingkat kontras yang cukup tinggi serta kontroler LCD CMOS yang telah terpasang dalam modul tersebut.
Kontroler ini memiliki ROMRAM dan display data RAM. Semua fungsi display dikontrol dengan instruksi khusus. Modul LCD ini juga dapat dengan mudah
dihubungkan dengan unit mikrokontroler, dapat dilihat pada Gambar 2.10.
Universitas Sumatera Utara
25
25
Sumber :www.sumeetinstruments.com
Gambar 2.10 LCD 16x2
2.8 CodeVisionAVR
