1.2 TUJUAN PENELITIAN
Skripsi ini disusun untuk memenuhi beberapa tujuan yang diharapkan, yaitu: 1.
Dapat membuat sebuah program yang dapat mengaplikasikan sensor ultrasonic sehingga dapat mengontrol pompa air dan menyampaikan informasi secara visual
melalui LCD untuk mengetahui status bak air. 2.
Memanfaatkan sinyal DTMF dari Handphone untuk menghidupkan dan mematikan pompa air secara otomatis apabila kita lupa mematikan pompa air kita dapat langsung
mematikannya melalui Handphone kita. 3.
Mengaplikasikan ilmu yang diperoleh diperkuliahan dalam kehidupan sehari-hari. 4.
Memahami bagaimana cara mengintegrasikan program dalam sebuah sistem mikrokontroler yang terpadu untuk menghasilkan alat yang sederhana dan tepat guna.
1.3 BATASAN MASALAH
Pembatasan masalah dalam penyusunan skripsi ini hanya mencakup masalah-masalah sebagai berikut:
1. Penggunaan Handphone untuk menghidupkan dan mematikan pompa air. LCD
digunakan untuk penyampaian informasi visual. 2.
Penggunaan sensor untuk mendeteksi ketinggian air menggunakan sensor ultrasonic. 3.
Mikrokontroller menggunakan AVR ATMega 8535 produksi ATMEL Inc.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Terdapat dua manfaat dari pelaksanaan skripsi ini,yaitu yang bersifat umum dan khusus:
1. Manfaat secara umum
Secara umum pelaksanaan skripsi yang berjudul “Pengendalian Bak Air Secara Otomatis Melalui Handphone Berbasis Atmega8535” ini diharapkan dapat memberi
kemudahan bagi para masyarakat di daerah perkotaan yang selalu sibuk dengan segala aktivitas nya sehingga mereka tidak terlalu mermperdulikan kondisi bak air di dalam
Universitas Sumatera Utara
rumah mereka.Alat ini bekerja untuk mengendalikan bak air sehingga terjadi keteraturan terhadap kondisi air dalam bak air tersebut dan dapat juga dikendalikan
dari jarak jauh maupun dekat. 2.
Manfaat secara khusus Dengan pelaksanaan skripsi ini dapat menambah pengetahuan dan kreatifitas.
1.5 SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika penulisan dalam skripsi ini sebagai berikut:
BAB 1. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang,tujuan penelitian,batasan masalah,manfaat penelitian serta sistematika penulisan.
BAB 2. TEORI DASAR DAN PENDUKUNG
Landasan teori,dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan dalam pembahasan.Teori pendukung itu antara lain mikrokontroller
Atmega 8535,DTMFdual tone multiple frequency,cara kerja dari sensor,bahasa program yang digunakan,LCD,serta relay.
BAB 3. RANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dibahas perancangan dari alat,yaitu diagram blok dari rangkaian,skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari
program yang akan diisikan ke mikrokontroller Atmega 8535.
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
Pada bab ini meliputi hasil pengujian dari rangkaian dan cara kerja sistem serta penjelasan mengenai program yang digunakan.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari skripsi ini serta saran yang ditujukan demi
perbaikan dan kesempurnaan kedepannya.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 TEORI DASAR DAN PENDUKUNG
2.1 Mikrokontroler Atmega8535
Mikrokontroller, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan microkomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi
konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal dalam jumlah banyak sehingga harga menjadi
lebih murah bila dibandingkan dengan microprocessor. Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan
keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggi serta dalam bidang pendidikan. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya, Microcontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada
perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar,
sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan Pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya
program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang
digunakan pada Microcontroller yang bersangkutan.
Mikrokontroller saat ini sudah dikenal dan digunakan secara luas pada dunia industri. Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai versi
mikrokontroller yang dapat dibeli dengan harga yang relatif murah. Hal ini dikarenakan produksi missal yang dilakukan oleh para produsen chip seperti Atmel, Maxim, dan
Microchip. Mikrokontroller saat ini merupakan chip utama pada hamper setiap peralatan elektronika canggih.Alat-alat canggih pun sekarang ini pun sangat bergantung pada
kemampuan mikrokontroller tersebut. Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit,dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit 16-bit word dan sebagian besar
instruksi dieksekusi dalam 1 satu siklus clock,berbeda dengan instruksi MCS51 yang
Universitas Sumatera Utara
membutuhkan 12 siklus clock. Tentu saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroller tersebut memiliki arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC Reduced Instruction Set
Computing,sedangkan seri MCS51 berteknologi CISC Complex Instruction Set Computing. Secara umum,AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas,yaitu keluarga
ATtiny,keluarga AT90Sxx,keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasar nya,yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
2.1.1 Fitur ATMega8535 Kapabilitas detail dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM Electrically
Erasable Programmable Read Only Memory sebesar 512 byte. 3.
ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel. 4.
Portal komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps. 5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan daya listrik.
2.1.2 Konfigurasi Pin ATMega8535
Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada gambar 4 dibawah ini. Dari gambar tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:
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 dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu
TimerCounter, komparator analog, dan SPI. 5.
Port C PC0..PC7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
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 mikrokontroller. 8.
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal. 9.
AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Pin ATMega8535
Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki. 1.
PORT A Merupakan 8-bit directional port IO. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up
resistor dapat diatur per bit. Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A DDRA
harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai
output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi AD converter.
2. PORT B
Merupakan 8-bit directional port IO. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat diatur per bit. Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat
mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B DDRB harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin
Universitas Sumatera Utara
memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang
dapat dilihat dalam tabel berikut.
Port Pin Fungsi Khusus
PB0 T0 = timercounter 0 external counter input
PB1 T1 = timercounter 0 external counter input
PB2 AIN0 = analog comparator positive input
PB3 AIN1 = analog comparator negative input
PB4 SS = SPI slave select input
PB5 MOSI = SPI bus master output slave input
PB6 MISO = SPI bus master input slave output
PB7 SCK = SPI bus serial clock
Tabel 2.1 Konfigurasi pin port B ATmega8535
3. PORT C
Merupakan 8-bit directional port IO. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat diatur per bit. Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat
mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C DDRC harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port C PC6 dan PC7 juga memiliki
fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timercounter 2.
4. PORT D
Merupakan 8-bit directional port IO. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat diatur per bit. Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat
mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D DDRD harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin
memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai
Universitas Sumatera Utara
output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.
Port Pin Fungsi Khusus
PD0 RDX UART input line
PD1 TDX UART output line
PD2 INT0 external interrupt 0 input
PD3 INT1 external interrupt 1 input
PD4 OC1B TimerCounter1 output compareB match output
PD5 OC1A TimerCounter1 output compareA match
output PD6
ICP TimerCounter1 input capture pin PD7
OC2 TimerCounter2 output compare match output
Tabel 2.2 Konfigurasi Pin Port D ATmega8535
5. RESET
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low
selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.
6. XTAL1
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit.
7. XTAL2
XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.
8. Avcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi AD Converter. Kaki ini harus secara
eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
Universitas Sumatera Utara
9. AREF
AREF adalah kaki masukan referensi bagi AD Converter. Untuk operasionalisasi ADC,
suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini.
10. AGND AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board
memiliki anlaog ground yang terpisah. 2.1.3 Peta Memori
AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah
register IO, dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu 00
sampai 1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani IO dan control terhadap mikrokontroller menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari 20 hingga 5F. Register
tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroller, seperti control register, timerconter, fungsi-fungsi IO, dan
sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel 1.1 Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi 60 sampai
dengan 25F. Konfigurasi
memori data ditunjukkan
pada gambar dibawah ini .
Gambar 2.2 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR ATMega8535 memiliki 4
KByteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari 000 sampai FFF. AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter PC sehingga mampu mengalamati isi flash. Selain itu
AVR ATMega8535 juga memiliki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari 000 sampai 1FF. Dibawah ini adalah gambar memori
program AVR ATMega8535.
Gambar 2.3 Memori Program AVR ATMega8535
2.1.4 status Register SREG
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan, ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU
mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Status Register ATMega8535
1. Bit 7-I: Global Interrupt Enable
Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu, dapat kita aktifkan interupsi mana yang akan digunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register
yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi,
serta akan diset kembali oleh instruksi RETI. 2.
Bit 6-T:Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam
operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu
bit dalam register GPR menggunakan instruksi BLD. 3.
Bit 5-H: Half Carry Flag 4.
Bit 4-S: Sign Bit Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara flag-N negative dan flag V
komplemen dua overflow. 5.
Bit 3-V: Two’s Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
6. Bit 2-N: Negative Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan diset.
Universitas Sumatera Utara
7. Bit 1-Z: Zero Flag
Bit akan diset bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol. 8.
Bit 0-C: Carry Flag Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan diset.
Port IO pada mikrokontroller ATmega8535 dapat difungsikan sebagai input dan juga sebagai output dengan keluaran high atau low.Untuk mengatur fungsi port IO sebagai input
ataupun output, perlu dilakukan setting pada DDR dan port. Logika port IO dapat diubah- ubah dalam program secara byte atau hanya bit tertentu. Mengubah sebuah keluaran bit IO
dapat dilakukan menggunakan perintah cbi clear bit IOuntuk menghasilkan output low atau perintah sbi set bit IOuntuk menghasilkan output high. Pengubahan secara byte dilakukan
dengan perintah in atau out yang menggunakan register bantu. Data yang dipakai dalam mikrokontroller ATmega8535 dipresentasikan dalam sistem
bilangan biner, desimal, dan bilangan heksadesimal. Data yang terdapat di mikrokontroller dapat diolah dengan berbagai operasi aritmatik penjumlahan, pengurangan, dan
perkalianmaupun operasi nalar AND, OR, dan EOR eksklusif OR. AVR ATmega8535 memiliki tiga buah timer, yaitu:
1. Timercounter 0 8 bit 2. Timer counter 1 16 bit
3. Timercounter 2 8 bit Karena ATmega8535 memiliki 8 saluran ADC maka untuk keperluan konversi sinyal
analog menjadi data digital yang berasal dari sensor dapat langsung dilakukan prosesor utama. Beberapa karakteristik ADC internal ATmega8535 adalah :
1. Mudah dalam pengoperasian. 2. Resolusi 10 bit.
3. Memiliki 8 masukan analog. 4. Konversi pada saat CPU sleep.
Universitas Sumatera Utara
2.2 DTMF Dual Tone Multiple Frequency
DTMF Dual Tone Multiple Frequency merupakan suatu gelombang frekuensi yang terdiri dari dua buah frekuensi nada yang berbeda nilainya tetapi dibangkitkan dalam waktu
bersamaan sehingga menghasilkan sebuah nada dengan frekuensi tertentu yaitu frekuensi gabungan dari dua nada tersebut, nada gabungan ini biasa disebut dengan sebutan nada
DTMF. Telepon PSTN maupun handphone saat ini menggunakan sistem DTMF yakni teknik
mengirimkan angka- angka pembentuk nomor telepon yang di-kode-kan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. Telepon PSTN pada umumnya memiliki
10 buah tombol ditambah dan , jadi jumlahnya adalah 12. Sebenarnya di samping 12 angka dan symbol tersebut masih ada 4 huruf yang bias kita letakkan di sana katakanlah A, B,
C dan D. Jadi semuanya terdapat 16 tombol. Di dalam komunikasi ke enambelas tombol tersebut dikirimkan dengan 2 frekuensi yang berbeda. Satu frekuensi masuk ke dalam
frekuensi tinggi dan satu lagi masuk ke dalam group frekuensi rendah. Masing- masing group memiliki 4 macam variasi nilai frekuensi sinyal sehingga dengan 2 group frekuensi tadi
dapat dikodekan 16 macam simbol. Pengkodean terhadap tombol tersebut dapat dilakukan berdasarkan table berikut.
Tabel 2.3 Frekuensi dan Tombol yang ditekan Frekuensi
Rendah Hz Frekuensi
Tinggi Hz Tombol yang
ditekan 697
1209 1
697 1336
2 697
1477 3
697 1633
A 770
1209 4
770 1336
5 770
1477 6
770 1633
B 852
1209 7
852 1336
8 852
1447 9
852 1633
C
Universitas Sumatera Utara
941 1209
941 1336
941 1447
941 1633
D
Dari tabel diatas dapat diketahui bahwa setiap penekanan tombol di pesawat telepon akan membangkitkan 2 nada tone yaitu nada frekuensi tinggi dan nada frekuensi rendah.
2.2.1 DTMF Decoder
DTMF Decoder berfungsi untuk mengubah sinyal DTMF yang berupa data analog menjadi data digital.IC HT9170 adalah sebuah DTMF decoder yang digunakan untuk mengkodekan
16 pasang nada DTMF menjadi data digital 4 bit. HT 9170 memiliki beberapa fitur, antara lain:
• Bekerja pada tegangan 2.5 V ~ 5.5 V
• Komponen tambahan yang dibutuhkan sedikit
• Kinerja yang baik
Pin- pin IC HT9170 dapat dilihat pada gambar dibawah ini dan keluaran hasil decode sinyal IC HT9170 dapat dilihat pada tabel 2.5.
VP VN
GS VREF
INH PWDN
X1 X2
VSS VDD
RTGT EST
DV D3
D2 D1
D0 OE
Gambar 2.5. IC HT9170
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4. Daftar Keluaran Hasil Decode Sinyal IC HT9170 Frekuensi
Rendah Hz Frekuensi
Tinggi Hz Tombol
Hp OE
D3 D2 D1 D0 697
1209 1
H L
L L
H 697
1336 2
H L
L H
L 697
1477 3
H L
L H
H 770
1209 4
H L
H L
L 770
1336 5
H L
H L
H 770
1477 6
H L
H H
L 852
1209 7
H L
H H
H 852
1336 8
H H
L L
L 852
1477 9
H H
L L
H 941
1336 H
H L
H L
941 1209
H H
L H
H 941
1477 H
H H
L L
697 1633
A H
H H
L H
770 1633
B H
H H
H L
852 1633
C H
H H
H H
941 1633
D H
L L
L L
2.3 SENSOR ULTRASONIK