Sensor LDR Motor DC

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Sensor LDR

Sensor LDR Light Dependent Resistor adalah sensor cahaya yang berfungsi untuk mendeteksi cahaya yang ada di sekitar kita. Sensor ini akan berubah nilai hambatannya apabila ada perubahan tingkat kecerahan cahaya. LDR Light Dependent Resistor mempunyai hambatan yang bervariasi dengan jumlah cahaya yang jatuh di atasnya. Perlawanan menjadi lebih rendah sebagai cahaya yang jatuh pada LDR meningkat. Bentuk sensor LDR dapat dilihat pada Gambar 2.1 dan untuk rangkaiannya dapt dilihat pada Gambar 2.2. Resistansi LDR berubah seiring dengan perubahan intensitas cahaya yang mengenainya. Dalam keadaan gelap resistansi LDR sekitar 10M Ω dan dalam keadaan terang sebesar 1K Ω atau kurang. LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida. Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat. Artinya resistansi bahan telah mengalami penurunan. Prinsip inilah yang akan kita gunakan untuk mengaktifkan transistor untuk dapat menggerakkan motor DC mirip dengan dinamo pada mainan mobil-mobilan anak-anak. Perubahan nilai hambatan pada LDR tersebut akan menyebabkan perubahan beda tegangan pada input basis transistor, sehingga akan mengaktifnonaktifkan transistor diambil dari pustaka no.5 . Gambar 2.1 Sensor Cahaya LDR Gambar 2.1 diatas merupakan bentuk dari sensor LDR Light Dependent Resistor yang berfungsi sebagai penerima cahaya. Sedangkan pada pada Gambar 2.2 dibawah ini merupakan rangkaian pada saat sensor bekerja. Gambar 2.2 Rangkaian Sensor Cahaya

2.2 Mikrokontroler AT89S52

Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima dan program yang dikerjakan. Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer. Mikrokontroller yang digunakan didalam proyek akhir ini adalah AT89S52 dari ATMEL yang merupakan keluarga MCS 51 yang banyak berada di pasaran. Mikrokontroller ini merupakan mikrokontroller 8 bit yang merupakan single chip microcontroller, dimana semua rangkaian termasuk memori dan IO tergabung dalam satu pak IC diambil dari pustaka no.1 . Mikrokontroller AT89S51 memiliki fasilitas antara lain: a. 4K Bytes In-System Programmable ISP Flash Memori b. Range operasi 4.0V ke 5.5V. c. Operasi Secara penuh Statis: 0 Hz ke 33 MHZ. d. Tiga Level Program Memori Lock. e. 256 x 8-bit RAM Internal. f. 32 jalur IO Programmable. g. Dua 16-bit TimerCounters. h. Enam Sumber Interrupt. i. UART Full Duplex Saluran Serial. j. Low-Power Idle dan Power-Down Modes. k. Interrupt Recovery dari Power-Down Modes. l. Tahan hapus isi sampai 1000 kali AT89S52 adalah 8 bit CMOS mikrokomputer yang dilengkapi dengan 4 Kb Flash Memory, yang bekerja pada tegangan rendah dengan kemampuan tinggi. IC ini diproduksi oleh Atmel dengan teknologi kepadatan tinggi high density, dengan non-valatile memori yang dapat diisi dengan program yang intruksinya kompatibel dengan keluarga MCS-51. Mengombinasikan CPU 8 bit serbaguna dengan Flash Memory pada sebuah chip monolitik, Atmel 89S51 adalah sebuah mikrokomputer handal yang menghasilkan banyak aplikasi kontrol menjadi lebih fleksibel dan berbiaya rendah. AT89S52 menyediakan fitur standar: 4 Kb Flash Memory, 256 Byte RAM, 32 jalur IO yang full duplex dapat mengirim dan menerima secara bersamaan, komparator tegangan analog yang presisi, oscilator, dan generator clock yang On Chip sudah tersedia di dalam chip. Dengan tambahan AT89S52 yang didesain secara Static-Logic untuk beroperasi hingga ke frekuensi nol dan mendukung dua software penghemat daya yang dapat dipilih. Idle Mode mode dimana sistem tidak sedang bekerja akan menghentikan CPU, namun RAM, timercounter, serial port dan interupsi tetap dibiarkan berfungsi. Power Down Mode menyimpan isi RAM, namun menghentikan oscilator dan menonaktifkan seluruh fungsi chip sampai sistem direset secara hardware berikut blok diagram mikrokontroler pada Gambar 2.3. Gambar 2.3 Blok Diagram Mikrokontroller

2.2.1 Konfigurasi Pin

Berikut akan dijelaskan tentang konfigurasi pin dari mikrokontroler AT89S52. Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Berikut adalah penjelasan dari konfigurasi pin di atas: a. VCC Tegangan sumber b. GND Groundnol c. Port 0 Sebuah port 8-bit yang dapat dipakai untuk akses IO 2 arah, sebagai port output tiap pinnya dapat menurunkan delapan TTL input dan pin-pinnya dapat digunakan untuk inputan dengan impedansi tinggi d. Port 1 Port 8-bit yang dapat dipakai untuk akses 2 arah IO, buffer output port 1 dapat menurunkan empat TTL input. Jika 1s dituliskan maka dapat dinaikkan internal pull-upsnya dan dapat dipakai sebagai inputan. Sebagai inputan, port 1 akan secara eksternal menurunkan arus sumber dikarenakan ada internal pull-ups. Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port 1 Port Fungsi alternatif P1.5 MOSI digunakan untuk ISP P1.6 MISO digunakan untuk ISP P1.7 SCK digunakan untuk ISP e. Port 2 Sama dengan port 1, port 2 dapat mengeluarkan pengalamatan byte sampai high-order selama akses pengalamatan dari eksternal program memori dan akses ke eksternal data memori yang panjang serta menggunakan alamat 16-bit MOVX DPTR. Pada akses ke eksternal data memori yang menggunakan alamat 8-bit MOVX R1, port 2 mengeluarkan isi dari P2 Special Function Register. f. Port 3 Adalah sebuah port yang dapat dipakai sebagai input atau outputan dengan internal pull-ups. Dapat menurunkan empat TTL input, sebagai input pin pada port 3 akan dapat secara eksternal diturunkan oleh arus sumber atau sebagai peredam sinyal yang disebabkan oleh pull-ups. Port 3 menerima beberapa sinyal kontrol untuk pemrograman dan verifikasi. Juga dapat melayani fungsi dari macam-macam fitur spesial dari AT89S51 seperti yang ditunjukkan pada tabel. Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port 3 Port Pin Fungsi Alternatif P3.0 RXD serial input port P3.1 TXD serial output port P3.2 INT0 eksternal interrupt 0 P3.3 INT1 eksternal interrupt 1 P3.4 T0 timer 0 eksternal input P3.5 T1 timer 1 eksternal input P3.6 WR eksternal data memori write strobe P3.7 RD eksternal data memori read strobe g. RST Reset input. Pin membutuhkan keadaan high untuk 2 siklus mesin sampai oscilator mengerjakan reset pada alat. Sesudah Watchdog timer, pin membutuhkan keadaan high selama 98 periode oscilator. Bit DISRTO dalam SFR AUXR alamat 8EH dapat digunakan untuk menonaktifkan reset. Dalam kondisi default state bit DISRTO, reset akan berada dalam keadaan high jika telah diaktifkan. h. ALE PROG Address Latch Enable adalah pulsa output untuk mengunci low byte pada alamat selama akses ke eksternal memori. Pin ini juga berfungsi sebagai inputan pulsa program selama Flash Programming. Dalam operasi normal ALE dikeluarkan secara konstan pada 16 frekwensi oscilator dan dimungkinkan digunakan untuk pewaktuan sacara eksternal atau dengan tujuan pewaktuan. Bagaimanapun bahwa satu dari pulsa ALE akan diloncati selama tiap akses ke eksternal data memori. Operasi pada ALE dapat dinonaktifkan dengan menyetting bit 0 pada SFR dengan alamat 8EH. Dengan penyettingan bit, ALE hanya akan aktif selama perintah MOVX atau MOVC. Dengan cara lain pin dengan bit rendah akan di pull-high. Penonaktifan setting bit pada ALE tidak akan ada hasilnya jika dieksekusi secara eksternal mode pada mikrokontroller. i. PSEN Program Store Enable berfungsi untuk membaca strobe yang menuju memori eksternal program. Jika chip AT89S51 melakukan eksekusi kode dari eksternal program memori, PSEN hanya dapat aktif dua kali tiap siklus mesin, kecuali pengaktifa 2 PSEN dilompati selama tiap akses ke eksternal data memori. j. EA VPP External Access Enable harus terhubung ke GND untuk mengaktifkan perintah yang dimaksud dan mengambil kode dari lokasi eksternal program memori yang dimulai dari 0000H sampai FFFFH. Bagaimanapun bila bit 1 telah dikunci lewat program, EA akan secara internal terhubung ke reset. EA seharusnya tersambung juga ke VCC untuk mengeksekusi internal program. Pin ini juga menerima tegangan 12 volt untuk program pengaktifan tegangan VPP selama Flash Programming. k. XTAL1 Yaitu inputan oscilator pembalik dan inputan ke pengoperasian clock internal pada sirkuit. l. XTAL2 Outputan dari oscilator pembalik. m. SFR Sebuah peta pada chip memori area

2.2.2 Dasar Mikrokontroler

Sebuah mikrokontroler memiliki beberapa perlengkapan dasar, antara lain adalah CPU, Alamat, Data, Pengendali, Memori, RAM, ROM, Input Output. a. Central Processing Unit CPU Unit pengelola pusat CPU terdiri atas dua bagian yaiu unit pengendali CU serta unit aritmatika dan logika ALU. Fungsi utama unit pengendali adalah untuk mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan instruksi pada sebuah program yang tersimpan dalam memori. Sedangkan unit aritmatika atau perhitungan bertugas untuk menangani operasi perhitungan maupun boolean dalam program. b. Alamat Sistem berbasis mikroprosesor atau mikrokontroler pada umumnya mempunyai lebih dari satu device peripheral seperti memori, input output, Analog to Digital Converter ADC, dan lain-lain. Masing-masing device ini perlu diberi alamat, sama seperti rumah kita yang mempunyai alamat unik untuk tiap-tiap rumah. Bayangkan apa yang terjadi kalau rumah-rumah itu tidak diberi alamat, pasti kita akan kebingungan untuk menuju ke rumah tertentu. Demikian pula dengan mikrokontroler, supaya dapat mengakses suatu device maka mikrokontroler tersebut harus mengetahui alamat device yang akan diakses. Address decoder akan memberikan alamat untuk tiap device. c. Data CPU mikrokontroler AT89S52 mempunyai lebar bus 8 bit. Pena data 8 bit pada AT89S52 D0, …..D7 ini terletak didalam chip karena jumlah pena luar pada mikrokontroler terbatas. Pena untuk bus data di multipleks dengan alamat A0, …..A7 pada port 0, sehingga sering juga disebut AD0, …..AD7. d. Pengendali Selain bus alamat dan bus data mikroprosesor atau mikrokontroler dilengkapi juga dengan bus pengendali control bus, yang fungsinya untuk menyerempakkan operasi mikroprosesor atau mikrokontroler dengan operasi rangkaian luar. Contoh pena pengendali ini antara lain ALE, PSEN, WR, RD, interupsi dan lain-lain. e. Memori “Kecanggihan” sebuah komputer atau kontroller ditentukan oleh program yang kita buat. Memori digunakan sebagai tempat untuk menimpan program, data dan stack. Program adalah kumpulan instruksi untuk mengerjakan suatu pekerjaan. Data adalah variabel-variabel yang dapat di ubah saat program berjalan. Stack digunakan untuk menyimpan alamat kembali return address dan juga dapat dipakai untuk menyimpan data. Umumnya didalam mikrokontroller tersedia 2 jenis memori yaitu ROM dan RAM Read Only Memory bersifat hanya dibaca dan isinya tidak hilang bila catu daya dimatikan, digunakan untuk menyimpan program. Sedangkan RAM Random-Access Memory bersifat bisa dibaca dan ditulis tetapi isinya bisa hilang bila catu daya dimatikan, digunakan untuk menyimpan data stack. Dengan berkembangannya teknologi batas antara ROM dan RAM kini agak kabur. ROM sekarang bisa ditulisi untuk tipe flash atau EEROM. RAM sekarang juga tidak kehilangaan isinya saat catu daya dimatikan yaitu pada tipe NVRAM Non-Volatile RAM. Memori di dalam Mikrokontroller berukuran terbatas. Untuk itu dan harus tahu persis berapa kebutuhan memori yang digunakan. Kekurangan memori menyebabkan program anda tidak berjalan dengan benar, terlalu banyak memori yang tidak dipakai juga menyebabkan cost yang sia-sia. f. RAM RAM Random Access Memory pada mikrokomputer bisa mencapai ukuran sekian megabyte dan bisa di-upgrade ke ukuran yang lebih besar dan berlokasi di luar chip CPU-nya, sedangkan RAM pada mikrokontroler ada di dalam chip mikrokontroler yang bersangkutan dan ukurannya sangat minim, misalnya 128 byte, 256 byte dan seterusnya dan ukuran yang relatif kecil inipun dirasa cukup untuk aplikasi-aplikasi mikrokontroler. Pada 256 byte bagian bawah, perhatikan Gambar 2.5. 32 byte pertama 00h- 1Fh dikelompokkan menjadi 4 bank dari 8 register. Instruksi pada program mengenalnya dengan sebutan R0 sampai R7. Dua bit pada Program Status Word PSW digunakan untuk memilih bank register yang digunakan. Penggunaan instruksi yang mengakses register akan menghemat kode mesin dibandingkan dengan instruksi yang mengakses lokasi secara langsung direct addressing. 16 byte diatas bank register yaitu pada alamat 20h sampai 2Fh merupakan daerah yang dapat dialamati secara bit. Alamat bit-bit pada daerah ini adalah 00h sampai 7Fh. Pendek kata, untuk RAM internal 256 byte bagian bawah, 32 byte pertama dapar digunakan sebagai bank register, 16 byte berikutnya dapat dialamati perbit, dan sisanya 80 byte dapat digunakan seperti biasa. SFR User Area Bank 1 Bank 0 Bank 3 Bank 2 8 Bytes 78 7F 70 77 68 6F 60 67 58 5F 50 57 48 4F 40 47 38 3F 30 37 28 2F 20 27 18 1F 10 17 08 0F 00 07 SCRATCHPAD AREA BIT ADDRESSABLE SEMENT REGISTER BANKS SP FF 80 7F 00 Gambar 2.5 256 byte RAM Internal Bagian Bawah Lower RAM internal 256 byte atas merupakan tempat register fungsi khusus SFR. Gambar 2.6. menunjukan SFR untuk Mikrokontroller seri 89S52. SFR ini meliputi alamat port, bit status dan kontrol, timer, register, stack pointer, akumularor dan lainnya. Bagian-bagian yang kosong digunakan untuk pengembangan divais Mikrokontroller selanjutnya. SFR User Area 8 Bytes F8 FF F0 F7 E8 EF E0 E7 D8 DF D0 D7 C8 CF C0 C7 B8 BF B0 B7 A8 AF A0 A7 98 9F 90 97 88 8F 80 87 FF 80 7F 00 SP IMOD SBUF DPL IL0 B AOC PSW P E P3 P0 ICON P2 SCON P1 DPH IL1 IHU IH1 PCON BIT ADDRESSABLE Gambar 2.6 256 byte RAM Bagian Atas g. ROM ROM Read Only Memory diisi saat proses produksinya. Informasi yang dituliskan harus dipesan oleh pelanggan sebelum chip diberikan. Dalam sistem mikrokontroler, informasi ini dapat dibaca oleh CPU tetapi tidak dapat dirubah. ROM adalah memori yang paling sederhana, kecil, dan murah. Sifat memori program ini non volatile, artinya tetap akan tersimpan walaupun tidak diberi catu daya. h. Input Output Diagram latch dan IO buffer tiap bit dari Port 0 - Port 3. Port 1,2, dan 3 mempunyai pull-up internal. Sedangkan Port 0, konfigurasi outputnya adalah open drain. Setiap bit IO ini berdiri sendiri, jadi dapat berfungsi sebagai input atau output tanpa tergantung satu sama lain. Port 0 dan 2 tidak dapat dipakai sebagai IO bila digunakan sebagai jalur alamat data. Bila port-port tersebut ingin difungsikan sebagai input, maka bit latch harus berisi 1, yang akan mematikan output driver FET. Sehingga pin-pin Port 1,2, dan 3 akan ditarik ke high oleh pull-up internal, tetapi bila diinginkan dapat juga ditarik ke low dengan sumber external. Port 0 agak berbeda, karena tidak menggunakan pull-up internal. FET pull-up pada output driver P0 lihat gambar 6A hanya digunakan pada saat Port mengeluarkan 1 selama akses memori external, selain keadaan ini FET pull-up tidak aktif. Akibatnya bila bit-bit P0 berfungsi sebagai output maka bersifat open drain. Penulisan logika 1 ke bit latch menyebabkan kedua FET tidak bekerja, sehingga pin dalam keadaan mengambang floating. Pada kondisi ini pin dapat berfungsi sebagai high impedance input. Port 1,2, dan 3 sering disebut dengan quasibidirectional karena mempunyai pull-up internal. Saat berfungsi sebagai input maka mereka akan ditarik ke high dan akan bersifat sebagai sumber arus bila ditarik ke low secara eksternal. Port 0 sering disebut sebagai true-bidirectional, karena bila dikonfigurasikan sebagai input maka pinpinnya akan mengambang. Pada saat reset semua port latch akan berlogika ’1’ diambil dari pustaka no.1,2. Berikut adalah rangkaian bit latch dan IO buffer, dapat dilihat pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 Bit Latch Dan IO Buffer

2.3 Motor DC

Motor DC adalah alat yang mengubah pulsa listrik menjadi gerak, mempunyai prinsip dasar yang sama dengan motor stepper namun gerakannya bersifat kontinyu atau berkelanjutan. Motor DC dibagi menjadi 2 jenis yaitu : 1. Motor DC dengan sikat mekanis komutasi, yaitu motor yang memiliki sifat karbon berfungsi sebagai pengubah arus pada kumparan sedemikian rupa sehingga arah tenaga putaran motor akan selalu sama. 2. Motor DC tanpa sikat, menggunakan semi konduktor untuk merubah maupum membalik arus sehingga layaknya pulsa yang menggerakkan motor tersebut. Biasa digunakan pada sistem servo, karena mempunyai efisiensi tinggi, umur pemakaian lama, tingkat kebisingan suara listrik rendah, karena putarannya halus seperti stepper namun putarannya terus menerus tanpa adanya step. Dalam aplikasinya seringkali sebuah motor digunakan untuk arah yang searah dengan jarum jam maupun sebaliknya. Untuk mengubah putaran dari sebuah motor dapat dilakukan dengan mengubah arah arus yang mengalir melalui motor tersebut. Secara sederhana seperti yang ada pada Gambar 2.8, hal ini dapat dilakukan hanya dengan mengubah polaritas tegangan motor. Gambar 2.8 Dasar Pengaturan Arah Putar Motor Agar pengubahan polaritas tegangan motor dapat dilakukan dengan mudah, maka hal ini dilakukan dengan menggunakan dua buah saklar seperti pada Gambar 2.9 . di mana kedua saklar tersebut harus berada pada posisi yang saling berlawanan. Apabila S1 berada di posisi kiri terhubung dengan positif maka S2 harus berada di posisi kanan terhubung dengan negatif dan demikian pula sebaliknya dengan perubahan yang serempak. Gambar 2.9 Pengaturan Arah Dengan Menggunakan Saklar

2.4 IC LM 358