h. Bit 0-C: Carry Flag Set bit
pada carry flag dilakukan, apabila suatu operasi menghasilkan carry.
2.2.6 Timer counter
AVR AT-Mega8535 memiliki tiga buah timercounter, yaitu 2 buah timercounter 0 8 bit dan 1 buah timercounter 116-bit. Ketiga modul ini dapat diatur dalam mode yang
berbeda-beda secara individu dan saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu semua timercounter
juga dapat difungsikan sebagai interupsi. Timer counter
0 adalah 8 bit timercounter yang multifungsi. Deskripsi untuk timercounter
0 pada ATMega8535 adalah sebagai berikut [3]: a. Sebagai counter 1 kanal.
b. Timer dinolkan saat match compare auto reload. c. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glich-free.
d. Frekuensi Generator. e. Prescaler 10-bit untuk timer.
f. Intrupsi timer yang disebabkan timer overflow dan match compare.
Timercounter 1 adalah 16 bit timercounter yang memungkinkan program pewaktuan
lebih akurat. Berbagai fitur dari timercounter1 adalah [3]: a. Desain 16-bit juga memungkinkan 16-bit PWM.
b. Dua buah compare unit. c. Dua buah register pembanding.
d. Satu buah unit capture unit. e. Timer dinolkan saat match compare auto reload.
f. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glich-free. g. Periode PWM yang dapat diubah-ubah.
h. Pembangkit frekuensi. i.
Empat buah sumber interupsi TOV1,OCF1A,OCF1B,dan ICF1.
2.2.7 ADC
AT-Mega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC Analog To Digital Converter internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya,
ADC AT-Mega8535 dapat dikonfigurasi, baik sebagai single ended input maupun differential input
. Selain itu, ADC AT-Mega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel
sehingga dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu sendiri [3]. Rangkaian internal ADC ini memiliki catu daya tersendiri yaitu pin AVCC. Tegangan
AVCC harus sama dengan VCC .
Data hasil konversi ADC untuk resolusi 10-bit dirumuskan sebagai berikut [2]: 2.1
Data hasil konversi ADC untuk resolusi 8-bit dirumuskan sebagai berikut [2]: 2.2
dengan Vin adalah tegangan masukan pada pin yang dipilih sedangkan Vref adalah tegangan referensi yang dipilih.
Fitur dari ADC AT-Mega8535 adalah sebagai berikut [2]: a. Resolusi mencapai 10-bit.
b. Terdapat 0.5 LSB Integral Non-linearity. c. Akurasi mencapai ± 2 LSB.
d. Waktu konversi 13 – 60 µs.
e. Mempunyai 8 saluran ADC yang dapat digunakan secara bergantian. f. Optional Left Adjustment untuk pembacaan hasil ADC.
g. Mempunyai 0 – VCC Range input ADC.
h. Disediakan 2.56V tegangan referensial internal ADC. i.
Mode konversi kontinyu free running atau mode konversi tunggal single conversion
. j.
Interupsi ADC complete.
k. Sleep Mode Noise canceler.
2.2.8 Inisialisasi ADC
Proses inisialisasi ADC meliputi proses penentuan clock, tegangan referensi, format output
data, dan mode pembacaaan. Register yang perlu diatur nilai bit adalah ADMUX ADC Multiplexer Selection Register, ADCSRA ADC Control and Status Register A,
dan SFIOR Special Function IO Register. ADMUX merupakan register 8-bit yang berfungsi menentukan tegangan referensi ADC, format data output, dan saluran ADC yang
digunakan [3]. Konfigurasi register ADMUX ditunjukkan seperti pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4. Register ADMUX [2] Bit
–bit penyusunnya dapat dijelaskan sebgai berikut : a. REFS [1..0] merupakan bit pengatur tegangan referensi ADC AT-Mega8535.
Memiliki nilai awal 00 sehingga referensi tegangan berasal dari pin AREF. Detail nilai dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Pemilihan Mode Tegangan Referensi ADC [3]
REFS [0 1] Mode tegangan Referensi
00 Berasal dari pin AREF
01 Berasal dari pin AVCC
10 Tidak dipergunakan
11 Berasal dari tegangan referensi internal sebesar 2.56V
b. ADLAR merupakan bit pemilih mode data keluaran ADC. Bernilai awal 0 sehingga 2 bit tertinggi data hasil konversinya berada di register ADCL dan 8-bit sisanya
berada di register ADCL, seperti ditunjukkan Gambar 2.5 dan jika bernilai 1,maka hasilnya ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.5. Format Data ADC dengan ADLAR=0 [2]
Gambar 2.6. Format Data ADC dengan ADLAR=1 [2] c. MUX [ 4..0] merupakan bit pemilih saluran pembacaan ADC yang bernilai awal
0000. Untuk mode single ended input, MUX[4..0] bernilai dari 00000 – 00111 [3].
Untuk lebih jelasnya pemilihan bit saluran pembacaan ADC dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4. Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC [3]
MUX 4…0 Single Ended Input
Pos Differential Input
Neg Differential Input
Gain
00000 ADC0
NA 00001
ADC1 00010
ADC2 00011
ADC3 00100
ADC4 00101
ADC5 00110
ADC6 00111
ADC7 01000
NA
ADC0 ADC0
10x 01001
ADC1 ADC0
200x 01010
ADC0 ADC0
200x 01011
ADC1 ADC0
10x 01100
ADC2 ADC2
10x 01101
ADC3 ADC2
200x 01110
ADC2 ADC2
200x 01111
ADC3 ADC2
1x 10000
ADC0 ADC1
1x 10001
ADC1 ADC1
1x 10010
ADC2 ADC1
1x 10011
ADC3 ADC
1x 10100
ADC4 ADC
1x 10101
ADC5 ADC
1x
Tabel 2.4. Lanjutan Tabel Pemilihan Bit Saluran Pembacaan ADC [3]
MUX 4…0 Single Ended
Input Pos Differential
Input Neg Differential
Input Gain
10110
NA
ADC6 ADC
1x 10111
ADC7 ADC
1x 11001
ADC1 ADC
1x 11010
ADC2 ADC
1x 11011
ADC3 ADC
1x 11100
ADC4 ADC
1x 11101
ADC5 ADC
1x 11110
1.22VVBG
NA
11111 0VGND
2.3 Penguat Operasional
Penguat operasional operational amplifier secara umum menggambarkan tentang sebuah rangkaian penguat penting yang membentuk dasar dari rangkaian-rangkaian
penguat audio dan video, penyaring, buffer, komparator atau pembanding, dan berbagai macam rangkaian analog lainnya. Penguat operasional secara umum dikenal dengan nama
op-amp . Op-amp merupakan sebuah penguat arus searah dengan gain tinggi besarnya gain
pada umumnya lebih besar dari 100.000 atau lebih besar dari 100 dB [4]. Penguat operasional memiliki simbol dengan 2 terminal masukan non-pembalik diberi tanda V-
dan pembalik diberi tanda V+ serta 1 terminal keluaran diberi tanda Vout. Op-amp juga memiliki 2 buah saluran catu daya yaitu tegangan positif diberi tanda Vs+ dan
tegangan negatif diberi tanda Vs-. Untuk lebih jelasnya simbol penguat operasional dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Simbol skematik Penguat operasional [4] Tegangan pada terminal keluaran op-amp merupakan perkalian antara selisih tegangan
di antara masukan pembalik V- dan non-pembalik V+ dengan besarnya gain yang dimiliki. Dengan demikian, op-amp merupakan sebuah penguat diferensial. Jika masukan
pembalik V- memiliki potensial yang lebih tinggi, maka tegangan keluaran akan menjadi
lebih negatif. Demikian juga jika masukan non pembalik V+ memiliki potensial yang lebih tinggi, maka tegangan keluaran op-amp akan menjadi lebih positif.
Untuk dapat menjalankan fungsinya dengan baik, op-amp harus memiliki umpan balik. Hampir seluruh rancangan rangkaian yang ada pada umumnya menggunakan umpan
balik negatif untuk mengendalikan besarnya gain serta memperoleh operasi kerja op-amp linear [5]. Umpan balik negatif dapat diperoleh melalui penggunaan komponen-komponen
rangkaian, misalnya resistor yang dihubungkan di antara terminal keluaran op-amp dan masukan pembalik op-amp yaitu terminal masukan yang bertanda V-.
2.3.1 Penguat pembalik
Penguat pembalik adalah rangkaian penguat operasional yang paling dasar. Ia menggunakan umpan balik negatif unutk menstabilkan perolehan tegangan secara
keseluruhan. Perolehan tegangan yang tak terduga dan variasinya menjadi tidak berguna tanpa umpan balik [4]. Untuk lebih jelasnya penguat rangkaian pembalik dapat dilihat pada
Gambar 2.8.
Gambar 2.8. Penguat rangkaian pembalik [4]
Jika perolehan tegangan kalang terbuka AOL naik karena sesuatu sebab, tegangan keluaran akan naik dan mengumpanbalikkan lebih banyak tegangan ke masukan pembalik.
Tegangan umpan balik yang berlawanan ini mengurangi V
2
karena itu, meskipun AOL naik, V
2
turun, dan keluaran akhir naik kira-kira sama dengan tanpa umpan balik negatif. Hasil keseluruhannya adalah kenaikan yang sangat kecil pada tegangan keluaran, begitu
kecil sehingga hampir tidak di perhatikan.
Dengan adanya sebuah virtual ground pada masukan pembalik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.8, maka perhitungan tegangan dapat dituliskan sebagai berikut
:
Ujung kanan R1 adalah ground tegangan, jadi besarnya tegangan masukan adalah
Vin = 2.3
Demikian pula, ujung kiri R
2
terdapat ground tegangan, jadi besarnya tegangan keluaran adalah
Vout = 2.4
Perolehan penguatan tegangan AV diperoleh dengan membagi V
out
dengan V
in
Av = atau
Av = 2.5
Av adalah perolehan tegangan kalang tertutup ACL. Ini disebut dengan perolehan tegangan kalang tertutup karena ini adalah tegangan tempat terdapat jalur umpan balik
antara keluaran dan masukan. Karena umpan balik negatif, perolehan tegangan kalang tertutup ACL selalu lebih kecil daripada perolehan tegangan kalang terbuka AOL. Penguat
pembalik memiliki arus yang sama dengan kedua resistor [4].
2.3.2 Penguat Non-Pembalik
Penguat non-pembalik menggunakan umpan balik negatif untuk menstabilkan perolehan tegangan keseluruhan. Dengan jenis penguat ini, umpan balik negatif juga
menaikkan impedansi masukan dan menurunkan impedansi keluaran [4].
Gambar 2.9. Penguat rangkaian non-pembalik [4]
Gambar 2.9 menunjukkan rangkaian sebuah penguat non-pembalik. Sebuah tegangan masukan Vin menggerakkan masukan non-pembalik. Tegangan masukan ini diperkuat dan
menghasilkan tegangan keluaran in-phase seperti yang ditunjukkan. Bagian dari tegangan keluaran diumpanbalikkan ke masukan melalui pembagi tegangan. Tegangan pada R
1
adalah tegangan umpan balik yang diberikan ke masukan pembalik. Tegangan umpan balik ini besarnya hampir sama dengan tegangan masukan. Karena perolehan tegangan kalang-
terbuka yang tinggi, perbedaan V
1
dan V
2
menjadi sangat kecil. Karena tegangan umpan balik berlawanan dengan tegangan masukan, maka op-amp menghasilkan umpan balik
negatif. Gambar 2.9 memperlihatkan sebuah hubungan singkat virtual antara terminal masukan
penguat operasional. Hubungan singkat virtual menyebabkan tegangan masukan muncul pada R
1,
maka persamaan tegangan masukan dapat ditulis : Vin = I
1
R
1
2.6 Karena tidak ada arus yang mengalir melalui hubungan singkat virtual, arus I
1
yang sama harus mengalir melalui R
2
, yang berarti bahwa tegangan keluar ditentukan oleh : Vout= I
1
R
2
+R
1
2.7 Perolehan penguatan tegangan diperoleh dengan membagi Vout dengan Vin:
ACL= 2.8
atau
ACL = + 1 2.9
Tegangan masukan muncul pada R
2
dan arus yang sama mengalir melalui resistor-resistor [4].
Beberapa contoh aplikasi rangkaian dengan op-amp [5] : 1. Op-amp sebagai penjumlah tegangan atau arus.
2. Op-amp sebagai konverter arus ke tegangan. 3. Op-amp sebagai konverter tegangan ke arus.
4. Op-amp sebagai buffer yang sempurna. 5. Op-amp sebagai pengurang.
6. Op-amp sebagai integrator. 7. Op-amp penguat suara.
8. Op-amp penguat video. 9. Op-amp penguat RF dan IF.
10. Op-amp regulator tegangan.
2.4 LED Infra merah
LED infra merah infra red ini merupakan piranti yang sangat umum digunakan dalam suatu sistem instrumentasi. LED infra merah dapat didefenisikan sebagai alat pemberi
sinyal pada sensor [1]. Sinar infra merah tidak terlihat oleh mata manusia. Dioda arsenide gallium
merubah energi menjadi panas dan sinar infra merah. LED infra merah memiliki tegangan maju yang lebih tinggi daripada dioda silikon. LED infra merah bekerja di atas
tegangan 0.7 V dan memiliki batas tegangan maju VF antara 1.5 V sampai 2.5 V tergantung dari tipe LED infra merah. LED infra merah memiliki 2 buah kaki yaitu kaki
anoda A yang diberi masukan positif dan kaki katoda K yang diberi masukan negatif , untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.10 simbol LED infra merah [7].
