Waterpass Digital Menggunakan Sensor Accelerometer Berbasis Mikrokontroler At Mega 8535

WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535

TUGAS AKHIR

M. PUTRA SUKATENTEL 112411017

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2014

WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

M.PUTRA SUKATENDEL 112411017

PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

LEMBAR PERSETUJUAN

Judul : WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535 Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : M PUTRA SUKATENDEL Nomor Induk Mahasiswa : 112411017

Program Studi : D-III METROLOGI DAN INSTRUMENTASI Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DISAHKAN

Komisi Pembimbing:

Ketua Program Studi Dosen Pembimbing I

D-III Metrologi Dan Instrumentasi Tugas Akhir

Dr.Diana A. Barus, M.Sc Dr.Diana A.Barus, M.Sc

PERNYATAAN

WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKA SENSOR

ACCELEROMETER BERBASIS AT MEGA 8535

Tugas Akhir

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2014

M. PUTRA SUKATENDEL 112411017

PENGHARGAAN

Alhamdulillahirobbil’alamin,

Segala puji dan syukur bagi Allah SWT yang telah melimpahkan barokah, rahmat, hidayah-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas proyek ini sesuai waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah Sallallahu’alaihiwassalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis

Tugas akhir ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

Adapun judul Tugas Akhir ini adalah

WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR

ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT

MEGA 8535

Penulis menyadari bahwa tersusunnya Laporan Tugas Akhir ini dari Do’a, perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Sutarman S.Si, M.Si selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

2. Bapak Dr.Marhaposan Situmorang selaku ketua departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

3. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Uniuversitas Sumatera Utara

4. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc selaku dosen pembimbing saya yang menbantu dalam menyelesaikan alat dan penulisan laporan ini.

5. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.

6. Kedua Orang Tua Yang saya sayangi yang telah mendukung dan memberikan semangat untuk saya dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

7. Teman Teman saya Annisayyubi Izzati, Astriana Christy Bangun, Coky Y.S Ritonga serta teman-teman Metrologi dan Instrumentasi Angkatan 2011 yang telah membatu dan memberikan dukungan moril kepada penulis dalam menulis laporan Tugas Akhir.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat ny membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.

Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.

Amin Yaa Rabbal’alamin

Medan, Juli 2014 Hormat Kami,

ABSTRAK

Pada Projek Akhir ini penulis membahas masalah yang berjudul “WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535”. Alat ini berfungsi mengukur elevasi / peil sutu bidang untuk kegiatan kalibrasi, tera dan tera ulang Dimana Tugas akhir ini menggunakan Sensor accelerometer, AT Mega 8535 sebagai mikrokontroler, LED 2x16 sebagi keluarannya dan baterai 9V sebai sumber arus. Mikrokontroler AT Mega 8535 mempunyai input berbentuk sensor, sensor accelerometer ini akan mendeteksi kemiringan suatu bidang kemudian menampilkannya hasil pengukuran pada LCD.

ABSTRACT

In this final project addressed the issue entitled "WATERPASS DIGITAL ACCELEROMETER SENSOR USING MICROCONTROLLER AT MEGA 8535". This tool is used to measure the elevation / peil an activity field for calibration activities, calibration and re-calibration Where This thesis uses the accelerometer sensor, the AT Mega 8535 microcontroller, LED output and 2x16 as a current source Sebai 9V battery. AT Mega 8535 microcontroller input has shaped sensor, accelerometer sensor will detect the tilt of a field then display the measurement results on LCD

DAFTAR ISI

Kata pengantar……….i

Daftar Isi……….iiii

BAB 1 PENDAHULUAN ... 1

1.1LatarBelakang……….4

1.2TujuanPenulisan………..4

1.3BatasanMasalah………..4

1.4SistemPenulisanLaporan……….4

BAB 2 LandasanTeori...5

2.1 Sensor Accelerometer………...5

2.2 Mikrokontroler AT Mega 8535………11

BAB 3 Rancangan Sistem………15

3.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian………..15

3.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya………16

3.3 Perancangan Rangkaian dengan Mikrokontroller………..17

3.4 Perancangan sistem modul accelerometer………...18

3.5 Flowchart sistem……….19

BAB 4 Analisa Rangkaian………...20

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supply………...20

4.2 PengujianMikrokontrol ATM 8535………20

4.3 Pengujian Accelero Sensor……….22

4.4 Interfacing LCD 2x14……….23

BAB 5 Kesimpulan Dan Saran………...25

5.1 Kesimpulan……….25

5.2 Saran ………..25

ABSTRAK

Pada Projek Akhir ini penulis membahas masalah yang berjudul “WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELEROMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535”. Alat ini berfungsi mengukur elevasi / peil sutu bidang untuk kegiatan kalibrasi, tera dan tera ulang Dimana Tugas akhir ini menggunakan Sensor accelerometer, AT Mega 8535 sebagai mikrokontroler, LED 2x16 sebagi keluarannya dan baterai 9V sebai sumber arus. Mikrokontroler AT Mega 8535 mempunyai input berbentuk sensor, sensor accelerometer ini akan mendeteksi kemiringan suatu bidang kemudian menampilkannya hasil pengukuran pada LCD.

ABSTRACT

In this final project addressed the issue entitled "WATERPASS DIGITAL ACCELEROMETER SENSOR USING MICROCONTROLLER AT MEGA 8535". This tool is used to measure the elevation / peil an activity field for calibration activities, calibration and re-calibration Where This thesis uses the accelerometer sensor, the AT Mega 8535 microcontroller, LED output and 2x16 as a current source Sebai 9V battery. AT Mega 8535 microcontroller input has shaped sensor, accelerometer sensor will detect the tilt of a field then display the measurement results on LCD

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Instrumentasi adalah alat-alat dan piranti (device) yang dipakai untuk pengukuran dan pengendalian dalam suatu sistem yang lebih besar dan lebih kompleks. Instrumentasi sebagai bagian-bagian selanjutnya (bagian kendalinya) dan bisa berupa pengukur dari semua jenis besaran fisis, kimia, mekanis, maupun besaran listrik. Beberapa contoh di antaranya adalah : alat ukur

listrik density dan lain

sebagainya.

Elektronika dan Instrumentasi merupakan cabang menggabungkan antara pengetahua dalam suatu diperlukan untuk mendukung sistem pengukuran dan pengontrolan instrumentasi dari industri yang dikendalikan.

Perkembangan dan kemajuan teknologi telah menciptakan banyak alat-alat yang mampu mempermudah dan mempercepat pekerjaan manusia. Alat-alat bantu ini menggunakan sistem instrumentasi atau elektronika digital yang banyak digunakan di tempat-tempat umum terlebih pada transaksi pedagangan. Pengukuran dalam transaksi perdagangan secara langsung biasanya kita gunakan alat ukur yang

menggunakan sistem instrumen yang sudah dikembangkan teknologinya karena ketepatan dalam pengukuran sangat diperlukan.

Mengukur kedataran elevasi / peil sutu bidang menggunakan waterpass yang masih manual tetapi tentang kepastian pengukuran waterpass adalah kurang maka akan mempengaruhi kegiatan kalibrasi, tera dan tera ulang yang dilakukan tujuannya untuk mendapatkan hasil yang presisi dengan kesalahan yang masih dibawah batas kesalahan yang diizinkan (BKD) dari latar belakang tersebut maka dirancanglah sebuah alat yaitu waterpass digital dengan menggunakan sensor accelerometer untuk mendapatkan suatu hasil pengukuran yang akurat, dapat dipercaya, serta dengan kesalahan pengukuran yang cukup kecil

Sensor accelerometer adalah suatu alat untuk mengukur percepatan sehingga dapat mendeteksi adanya perubahan posisi device dan berapa banyak perubahan itu terjadi, sensor ini telah banyak dipakai di beberapa bidang seperti pada windows phone, namun kali ini sensor diaplikasikan sebagai sensor pada perancangan alat ukur yaitu waterpass digital. Sensor akselometer sangatlah cocok digunakan pada perancangan waterpass digital ini karena sifat sensor yang peka terhadap tekanan yang diberikan terhadap lingkungannya bahkan ketika diletakkan diatas meja sekalipun bisa terjadi variasi data sehingga kemungkinan kesalahan adalah 0-1.

Karena sedikitnya yang mengembangkan tentang alat ukur kedataran khususnya unuk mencari elevasi atu peil suatu bidang, maka dibuatlah WATERPASS DIGITAL MENGGUNAKAN SENSOR ACCELOMETER BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8535 agar mempermudah dalam mendapatkan elevasi atau peil dengan akurat.

1.3Batasan Masalah

Penulis membatasi ruang lingkup, hal ini di lakukan agar pembatasannya tidak menyimpang tentang kedataran menggunakan sensor accelerometer. Batasan masalah dalam pembuatan tugas akhir ini mengenai aplikasi sensor dan mikrokontroler sehingga didapat kedataran suatu bidang.

1.4Sistem Penulisan

Adapun Tujuan pembuatan sistem penulisan tugas akhir ini adalah untuk lebih mudahkan penulis dalam membuat dan menyelesaikan permasalah yang dianalisis sehingga lebih terarah dan terfokus. Adapaun sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1 : PENDAHULUAN

Dalam bab ini penulis menguraikan tentang latar belakang penulis, Batasan Masalah, rumusan masalah, maksud dan tujuan penelitian, metode pengumpulan data dan sistem penulisan.

Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang elevasi atau peil, sensor accelerometer ,dan mikrokontroler AT Mega 8535

BAB 3 : PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Membahas tentang perencanaan sistem dan pembuatan sistem secara keseluruhan.

BAB 4 : PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA PROGRAM

Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat dan lain-lain

BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN

Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan kemunkinan pengembangan alat.

BAB 2

TINJAUAN TEORI

2.1 Sensor Accelerometer

Percepatan merupakan suatu keadaan berubahnya kecepatan terhadap waktu. Bertambahnya suatu kecepatan dalam suatu rentang waktu disebut juga percepatan (acceleration). Jika kecepatan semakin berkurang daripada kecepatan sebelumnya, disebut deceleration.

Bergantung pada arah/orientasi karena merupakan penurunan kecepatan yang merupakan besaran vektor. Berubahnya arah pergerakan suatu benda akan menimbulkan percepatan pula. Untuk memperoleh data jarak dari sensor accelerometer, diperlukan proses integral ganda terhadap keluaran sensor.

s = (∫( ∫(�) dt)dt ...(1)

Proses penghitungan ini dipengaruhi oleh waktu cuplik data, sehingga jeda waktu cuplik data (dt) harus selalu konstan dan dibuat sekecil mungkin Secara sederhana, integral merupakan luas daerah di bawah suatu sinyal selama rentang waktu tertentu.

Gambar 2.3 Pengintegralan sederhana terhadap suatu sinyal

Accelerometer adalah sebuah perangkat yang mampu mengukur sebuah kekuatan akselerasi. Kekuatan ini mungkin statis (diam) seperti halnya kekuatan konstan dari gravitasi Bumi, atau bisa juga bersifat dinamis karena gerakan atau getaran dari sebuah alat akselerometer.

Gambar 2.1 sensor accelerometer

Accelerometer adalah sebuah tranduser yang berfungsi untuk mengukur percepatan, mendeteksi dan mengukur getaran, ataupun untuk mengukur percepatan akibat gravitasi bumi. Accelerometer juga dapat digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi pada kendaraan, bangunan, mesin, dan juga bisa digunakan untuk mengukur getaran yang terjadi di dalam bumi, getaran mesin, jarak yang dinamis, dan kecepatan dengan ataupun tanpa pengaruh gravitasi bumi.

Gambar 2.2 sensor accelerometer vector dan sumbu

Prinsip kerja dari tranduser ini berdasarkan hukum fisika bahwa apabila suatu konduktor digerakkan melalui suatu medan magnet, atau jika suatu medan magnet digerakkan melalui suatu konduktor, maka akan timbul suatu tegangan induksi pada konduktor tersebut. Accelerometer yang diletakan di permukaan bumi dapat mendeteksi percepatan 1g (ukuran gravitasi bumi) pada titik vertikalnya, untuk percepatan yang dikarenakan oleh pergerakan horizontal maka accelerometer akan mengukur percepatannya secara langsung ketika bergerak secara horizontal. Hal ini sesuai dengan tipe dan jenis sensor Accelerometer yang digunakan karena setiap jenis sensor berbeda-beda sesuai dengan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan pembuatnya. Saat ini hamper semua sensor/tranduser accelerometer sudah dalam bentuk digital (bukan dengan sistem mekanik) sehingga cara kerjanya hanya bedasarkan temperatur yang diolah secara digital dalam satu chip. Berikut ini adalah gambar bagaimana proses accelerometer analog (dengan sistem mekanik maupun digital) bekerja :

 Accelerometer analog yang bekerja berdasarakan sistem mekanik

Kebanyakan accelerometers adalah Micro-Electro-Mechanical Sensor (MEMS). Prinsip dasar operasi balik accelerometer MEMS adalah perpindahan kecil dari massa yang terukir di permukaan silikon dari sirkuit terintegrasi dan ditangguhkan oleh balok kecil. Konsisten dengan hukum kedua Newton tentang gerak (F = ma), sebagai percepatan diterapkan untuk perangkat, kekuatan berkembang yang menggusur massa. Dukungan balok bertindak sebagai pegas, dan cairan (biasanya udara) terjebak di dalam IC bertindak sebagai peredam, menghasilkan urutan kedua sistem fisik disamakan. Ini adalah sumber dari bandwidth yang terbatas dan respon frekuensi non-seragam accelerometers

Sebuah accelerometer memiliki spesifikasi dasar sebagai berikut: 1. I/O = Analog / digital

Analog vs digital: Spesifikasi yang paling penting dari sebuah accelerometer untuk aplikasi tertentu adalah jenisnya output. Analog accelerometers keluaran tegangan variabel konstan tergantung pada jumlah percepatan diterapkan. Digital accelerometers output frekuensi gelombang persegi variabel, metode yang dikenal sebagai modulasi lebar pulsa. Sebuah lebar pulsa termodulasi accelerometer mengambil pembacaan pada tingkat bunga tetap, biasanya 1000 Hz (meskipun ini mungkin dikonfigurasi pengguna didasarkan pada IC yang dipilih). Nilai percepatan sebanding dengan lebar pulsa (atau duty cycle) dari sinyal PWM.

2. Jumlah sumbu

Accelerometers tersedia ukuran itu dalam satu, dua, atau tiga dimensi. Jenis yang paling akrab tindakan accelerometer di dua sumbu. Namun, accelerometers tiga sumbu semakin umum dan murah

3. Rentang output (swing maksimum)

Accelerometers tersedia ukuran itu dalam satu, dua, atau tiga dimensi. Jenis yang paling akrab tindakan accelerometer di dua sumbu. Namun, accelerometers tiga sumbu semakin umum dan murah.

4. Sensitivitas (tegangan output per g)

Sebuah indikator dari jumlah perubahan sinyal output untuk perubahan yang diberikan dalam akselerasi. Sebuah accelerometer sensitif akan lebih tepat dan mungkin lebih akurat. .

5. dynamic range

Rentang antara percepatan terkecil terdeteksi oleh accelerometer ke terbesar sebelum distorsi atau kliping sinyal output.

6. Bandwidth

Bandwidth dari sensor biasanya diukur dalam Hertz dan menunjukkan batas respon frekuensi dekat-kesatuan sensor, atau seberapa sering membaca handal dapat diambil. Manusia tidak bisa membuat gerakan tubuh yang jauh di luar jangkauan 10-12 Hz. Untuk alasan ini, bandwidth 40-60 Hz memadai untuk memiringkan atau motion sensing manusia. Untuk pengukuran getaran atau pembacaan yang akurat dari pasukan dampak, bandwidth harus dalam kisaran ratusan Hertz. Hal ini juga harus dicatat bahwa untuk beberapa mikrokontroler yang lebih tua, bandwidth accelerometer dapat melampaui frekuensi Nyquist dari konverter A / D pada MCU, sehingga bandwidth penginderaan tinggi, sinyal digital dapat alias. Hal ini dapat diatasi dengan sederhana pasif low-pass filter sebelum pengambilan sampel, atau hanya memilih mikrokontroler yang lebih baik. Perlu dicatat bahwa bandwidth dapat berubah dengan cara

accelerometer dipasang. A pemasangan kaku (ex: menggunakan kancing) akan membantu untuk menjaga rentang frekuensi yang dapat digunakan lebih tinggi dan sebaliknya

7. stabilitas amplitudo

Stabilitas amplitudo menggambarkan perubahan sensor dalam sensitivitas tergantung pada aplikasinya, misalnya melalui berbagai suhu atau waktu

8. massa

Massa accelerometer harus secara signifikan lebih kecil dari massa sistem yang akan dimonitor sehingga tidak mengubah karakteristik dari objek yang diuji

Dengan mengukur sejumlah akselerasi statis dari gravitasi, dapat menemukan kemiringan sudut sebuah perangkat terhadap bumi. Dengan merasakan jumlah akselerasi dinamis dapat menganalisa bagaimana sebuah perangkat berpindah atau bergerak.

2.2 Mikrokontroler AT Mega 8535

Mikrokontroler adalah IC yang dapat diprogram berulang kali, baik ditulis atau dihapus (Agus Bejo, 2007). Biasanya digunakan untuk pengontrolan otomatis dan manual pada perangkat elektronika.

Beberapa tahun terakhir, mikrokontroler sangat banyak digunakan terutama dalam pengontrolan robot. Seiring perkembangan elektronika, mikrokontroler dibuat semakin kompak dengan bahasa pemrograman yang juga ikut berubah. Salah satunya adalah mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega8535 yang

menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.

Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal, Timer/Counter, PWM, analog comparator, dll (M.Ary Heryanto, 2008). Sehingga dengan fasilitas yang lengkap ini memungkinkan kita belajar mikrokontroler keluarga AVR dengan lebih mudah dan efisien, serta dapat mengembangkan kreativitas penggunaan mikrokontroler ATmega8535.

Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut: 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D.

2. ADC internal sebanyak 8 saluran.

3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.

5. SRAM sebesar 512 byte.

6. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 7. Port antarmuka SPI

8. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 9. Antarmuka komparator analog.

ATmega8535 merupakan tipe AVR yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan fidelitas 10 bit. Dalam mode operasinya, ADC ATmega8535 dapat dikonfigurasi, baik secara single ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATmega8535 memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi, dan kemampuan filter derau yang amat fleksibel, sehingga dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan ADC itu sendiri.

ATmega8535 memiliki 3 modul timer yang terdiri dari 2 buah timer/counter 8 bit dan 1 buah timer/counter 16 bit. Ketiga modul timer/counter ini dapat diatur dalam mode yang berbeda secara individu dan tidak saling mempengaruhi satu sama lain. Selain itu, semua timer/counter juga dapat difungsikan sebagai sumber interupsi. Masing-masing timer/counter ini memiliki register tertentu yang digunakan untuk mengatur mode dan cara kerjanya.

Serial Peripheral Interface (SPI) merupakan salah satu mode komunikasi serial syncrhronous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh ATmega8535. Universal Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu mode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATmega8535.

USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas tinggi, yang dapat digunakan untuk melakukan transfer data baik antar mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.

USART memungkinkan transmisi data baik secara syncrhronous maupun asyncrhronous, sehingga dengan memiliki USART pasti kompatibel dengan UART.

Pada ATmega8535, secara umum pengaturan mode syncrhronous maupun asyncrhronous adalah sama. Perbedaannya hanyalah terletak pada sumber clock saja. Jika pada mode asyncrhronous masing-masing peripheral memiliki sumber clock sendiri, maka pada mode syncrhronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secara bersama-sama. Dengan demikian, secara hardware untuk mode asyncrhronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD, sedangkan untuk mode syncrhronous harus 3 pin yaitu TXD, RXD dan XCK.

Pemrograman mikrokontroler ATmega8535 dapat menggunakan low level language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, JAVA,dll) tergantung compiler yang digunakan (Widodo Budiharto, 2006). Bahasa Assembler mikrokontroler AVR memiliki kesamaan instruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis mikrokontroler AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman keseluruhan mikrokontroler jenis mikrokontroler AVR. Namun bahasa assembler relatif lebih sulit dipelajari dari pada bahasa C.

Untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan memakan waktu yang lama serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan bahasa C memiliki keunggulan dibanding bahasa assembler yaitu independent terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani project yang besar. Bahasa C memiliki keuntungan-keuntungan yang dimiliki bahasa assembler (bahasa mesin), hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa mesin, dapat dilakukan dengan bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah. Bahasa C terletak diantara bahasa pemrograman tingkat tinggi dan assembly (Agus Bejo,2007).

tersebut adal bahasa perantaranya. Selain AVRStudio, ada beberapa software pihak ketiga yang dapat digunakan untuk membuat program pada AVR. Software dari pihak ketiga ini menggunaka seperti code vision AVR. Untuk melakukan pemindahan dari komputer ke dalam chip, dapat digunakan beberapa cara seperti menggunaka STNK buatan Atmel.

BAB III

RANCANGAN SISTEM 3.1. Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian

Berikut ini adalah diagram blok dari rangkaian yang dibuat:

Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian

a. Power supply berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh sistem agar sistem dapat bekerja.

b. AVR ATmega8535 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroller akan mengecek sinyal yang dikirimkan oleh sensor, kemudian memprosesnya dan mengirimkan perintah ke ISD2560

d. Sensor accelerometer berfungsi untuk mendeteksi kemiringan

A

T

M

E

G

A

8

5

3

5

LCD SENSOR accelerometer BATTERY

3.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian Catu daya (Power Supply Adaptor) ini terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke rangkaian mikrokontroller AVR Atmega8535, rangkaian,sensor accelerometer. Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.2 Rangkaian Catu Daya

Baterai merupakan sumber tegangan DC. Kemudian tegangan akan disearahkan dengan menggunakan jembatan dioda, selanjutnya akan diratakan oleh kapasitor 220 µ F. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila Catu daya dinyalakan. Tegangan 5 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda penyearah gelombang penuh.

3.4. Perancangan Rangkaian dengan Mikrokontroller AVR Atmega8535

Gambar 3.3 Rangkaian dengan Mikrokontrolller AVR ATmega8535

Mikrokontroller ini memiliki 32 port I/O, yaitu port A, port B, port C dan port D. Pin 33 sampai 40 adalah Port A yang merupakan port ADC, dimana port ini dapat menerima data analog. Pin 1 sampai 8 adalah port B. Pin 22 sampai 29 adalah port C. Dan Pin 14 sampai 21 adalah port D. Pin 10 dihubungkan ke sumber

tegangan 5 volt. Dan pin 11 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroller ini menggunakan komponen kristal sebagai sumber clock-nya.

Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 22pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AVR Atmega8535 dalam mengaksekusi setiap perintah dalam program. Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor dan sebuah resistor yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroller dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroller dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut.

3.2. Perancangan sistem modul accelerometer

Sensor kemiringan bidang bekisting dan kemiringan lantai digunakan accelero sensor buatan Freescale Semiconductor. Sensor ini memiliki 3 keluaran berupa tegangan analog Xout, Yout, dan Zout yang merepresentasikan sumbu x, sumbu y, dan sumbu z. Ketiga keluaran ini dihubung ke kaki ADC0, ADC1, dan ADC2 pada mikrokontroler ATmega8535.

3.8.Flowchart sistem

Flowchart pada sistem rangkaian alat adalah sebagai berikut:

Gambar 3.4 flowchart keseluruhan sistem

Pertama-tama, mikrokontrolller akan melaukan inisialisasi port terhadap pin-pin dan settingan yang dibutuhkan.kemudian mikrokontroller akan memulai membaca / menerima data yang dikirimkan oleh modul accelerometer yang terus menerus mengirim data. Data yang diterima oleh mikrokontroller akan diolah sesuai dengan program yang telah di tanamkan pada mikrokontroller, setelah itu hasilnya akan ditampilkan pada lcd.

START

INISIALIASASI PORT

Baca modul accelerometer

BAB IV

ANALISA RANGKAIAN

4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply

Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt.Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Jika diukur, hasil dari keluaran tegangan tidak murni sebesar +9 Volt dan +12 Volt, tetapi +8.97Volt dan +12.03 Volt. Hasil tersebut dikarenakan beberapafaktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakannilainya tidak murni. Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil.

4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 10 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 11 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 10 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 10 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> while (1)

{

// Place your code here PORTA=0xFF;

DDRA=0xFF; {

delay_us(100); PORTA=0x00; DDRA=0x00; }

4.3. Pengujian Accelero Sensor

No Sudut (O) Vout (Volt)

X Y

1 -30 1.263 1.376

2 -25 1.317 1.452

3 -20 1.370 1.525

4 -15 1.443 1.583

5 -10 1.517 1.636

6 -5 1.585 1.711

7 0 1.647 1.783

8 5 1.727 1.853

9 10 1.818 1.905

10 15 1.879 1.952

11 20 1.961 2.030

12 25 2.000 2.080

13 30 2.040 2.150

Tabel 4.1. Hubungan perubahan sudut kemiringan

4.4. Interfacing LCD 2x16

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda

sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 )

Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #include <alcd.h>

// Declare your global variables here

void main(void) {

// Declare your local variables here

PORTA=0xff; DDRA=0x0F;

PORTB = 0X03; DDRB = 0X8F; //

PORTD.7 = 1; DDRD.7 = 0;

// LCD module initialization lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("fisika");

Program di atas akan menampilkan kata “fisika ” di baris pertama pada display LCD 2x16..

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan kalibrasi alat ukur Waterpass yang telah dibuat maka dapat dilaporkan hasilnya sebagai berikut :

1. Sensor accelerometer bekerja dengan persentasi kesalahan umum sebesar 0,127 % dibandingkan terhadap nilai hasil perhitungan teoritisnya.

2. Secara keselurukan sensor accelerometer baik dalam mengukur elevasi / peil suatu bidang

3. Persentasi ralat daya hasil kalibrasi untuk beban resistif terhadap nilai teoritisnya diperoleh sebesar 0,213 %.

4. Tampilan LCD membuat alat lebih terlihat menarik dan terbaca cukup jelas.

5.2Saran

Beberapa tambahan yang di perhatikan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah :

1. Supaya alat lebih dikembangkan agar hasil lebih baik dan sempurna

2. Sebaiknya alat dibentuk seportabel mungkin untuk penggunaan yang lebih efektif

DAFTAR PUSTAKA

#include <mega8535.h> #include <delay.h> #include <stdio.h> while (1)

{

// Place your code here PORTA=0xFF;

DDRA=0xFF; {

delay_us(100); PORTA=0x00; DDRA=0x00; }

4.3. Pengujian Accelero Sensor

No Sudut (O) Vout (Volt)

X Y

1 -30 1.263 1.376

2 -25 1.317 1.452

3 -20 1.370 1.525

4 -15 1.443 1.583

5 -10 1.517 1.636

6 -5 1.585 1.711

7 0 1.647 1.783

8 5 1.727 1.853

9 10 1.818 1.905

10 15 1.879 1.952

11 20 1.961 2.030

12 25 2.000 2.080

13 30 2.040 2.150

Tabel 4.1. Hubungan perubahan sudut kemiringan

4.4. Interfacing LCD 2x16

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port D dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur

sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 )

Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:

#include <mega8535.h> #include <stdio.h> #include <delay.h>

// Alphanumeric LCD Module functions #include <alcd.h>

// Declare your global variables here

void main(void) {

// Declare your local variables here

PORTA=0xff; DDRA=0x0F;

PORTB = 0X03; DDRB = 0X8F; //

PORTD.7 = 1; DDRD.7 = 0;

// LCD module initialization lcd_init(16);

lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("fisika");

Program di atas akan menampilkan kata “fisika ” di baris pertama pada display LCD 2x16..

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengujian dan kalibrasi alat ukur Waterpass yang telah dibuat maka dapat dilaporkan hasilnya sebagai berikut :

1. Sensor accelerometer bekerja dengan persentasi kesalahan umum sebesar 0,127 % dibandingkan terhadap nilai hasil perhitungan teoritisnya.

2. Secara keselurukan sensor accelerometer baik dalam mengukur elevasi / peil suatu bidang

3. Persentasi ralat daya hasil kalibrasi untuk beban resistif terhadap nilai teoritisnya diperoleh sebesar 0,213 %.

4. Tampilan LCD membuat alat lebih terlihat menarik dan terbaca cukup jelas.

5.2Saran

Beberapa tambahan yang di perhatikan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah :

1. Supaya alat lebih dikembangkan agar hasil lebih baik dan sempurna

2. Sebaiknya alat dibentuk seportabel mungkin untuk penggunaan yang lebih efektif

DAFTAR PUSTAKA

-