Perangkat Keras LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras

Dalam merancang sebuah peralatan yang cerdas, diperlukan suatu perangkat keras hardware yang dapat mengolah data, menghitung, mengingat dan mengambil pilihan. Mikrokontroler merupakan salah satu jawabannya. Vendor dari mikrokontroller ini ada beberapa macam, diantaranya yang paling terkenal adalah AT89S51. Selain mengunakan mikrokontroller juga digunakan LDR sebagai sensor cahaya dan ADC sebagai pengkonversi besaran analog menjadi besaran digital. Selain itu juga terdapat beberapa perangkat seperti : Mikrokontroller AT89S51, ADC 0804, Sensor LDR, Motor stepper dan Driver motor stepper.

2.1.1. Mikrokontroller AT89S51

Mikrokontroller adalah gabungan dari sebuah mikroprosesor dan periperalnya, seperti RAM,ROM EPROM atau EEPROM antar muka serial dan paralel, timer dan rangkaian pengontrol interupsi yang terkait dalam satu IC. Semuanya membentuk suatu sistem komputer yang lengkap. Perbedaannya dengan komputer adalah mikrokontroller didesain dengan komponen-komponen yang minimum dan dipakai untuk orientasi kontrol. Programnya tidak berukuran besar dan disimpan dalam ROM. Akibat perbedaan aplikasinya dengan mikroprosesor, mikrokontroller juga mempunyai kebutuhan set intruksi yang Universitas Sumatera Utara berbeda dengan mikroprosesor. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolahan kata, pengolahan angka dan lain sebagainya, mikrokontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroller ROM dan RAM-nya terbatas. Mikroprosesor biasanya mempunyai set instruksi yang sangat lengkap, sedangkan mikrokontroller mempunyai set instruksi yang lebih sederhana, terutama dipakai untuk mengontrol antar muka input dan output yang menggunakan bit tunggal singgel bit. Mikrokontroller mempunyai banyak instruksi untuk set dan clear bit secara individual dan melakukan operasi yang berorientasi 1 bit untuk logika AND, OR, XOR, loncatan jumping, percabangan brancing dan lain-lain. Set instruksi seperti ini jarang ada pada mikroprosesor yang biasanya untuk operasi pada byte atau unit data yang lebih besar. Adapun kelebihan dari mikrokontroller adalah sebagai berikut : 1. Penggerak pada mikrokontoller menggunakan bahasa pemograman assembly dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem bahasa assembly ini mudah dimengerti karena menggunakan bahasa assembly aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah. Desain bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan. Universitas Sumatera Utara 2. Mikrokontroller tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan IO terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol sistem sehingga mikrokontroller dapat dikatakan sebagai komputer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan kebutuhan sistem. 3. Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroller sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak perintah. 4. Pada mikrokontroller tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan IO yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem. 5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat. 6. Mikrokontroller AT89S51 adalah standart International. AT89S51 merupakan keluaran atmel dengan 4 Kbyte Flash PEROM Programmable and Erasable Read Only Memory. Isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. AT89S51 merupakan memori dengan teknologi non-volatile memory data tidak hilang walaupun catu daya dimatikan. Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi berstandar MCS-51 code sehingga memungkinkan mikrokontroller ini bekerja dalam mode single chip operation mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memory memori luar untuk menyimpan source code tersebut. Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51 adalah sebagai berikut : a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit Universitas Sumatera Utara b. Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu c. RAM internal 128 byte d. Flash memori 4 Kbyte e. Lima buah jalur interupsi dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal f. Empat buah programable port I0 yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I0 g. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART h. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika i. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi.

2.1.2. Konstruksi AT89S51

Mikrokontroller AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-farad dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89S51 otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 12 MHz dan kapasitor 30 piko-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja Microcontroller. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada Mikrokontroller. Mikrokontroller memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda : Universitas Sumatera Utara 1. Read Only Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. 2. Random Access Memory RAM isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Ada berbagai jenis ROM. Untuk Mikrokontroller dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC Mikrokontroller dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu Mikrokontroller menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble- Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM PEROM. Dulu banyak UV- EPROM Ultra Violet Eraseable Programble ROM yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah. Flash PEROM adalah Memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS51. Flash PEROM dialamati oleh Program Address Register. AT89S51 mempunyai 4Kb Flash PEROM, yaitu ROM yang dapat ditulis ulang atau dihapus menggunakan sebuah perangkat programmer, yang mempunyai kemampuan untuk ditulis ulang hingga 1000 kali. Program yang ada pada Flash PEROM akan dijalankan pada saat sistem di-reset, pin EAVP berlogika 1 sehingga mikrokontroller aktif berdasarkan program yang ada pada Flash PEROM-nya. Namun jika pin EAVP berlogika 0, mikrokontroller aktif berdasarkan program yang ada pada memori eksternal. . Universitas Sumatera Utara Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash PEROM, program untuk mengendalikan Mikrokontroller diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM Programmer. Memori data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana InputOutput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur InputOutput paralel dikenal sebagai Port 1 P1.0 … P1.7 dan Port 3 P3.0 … P3.7. AT89S51 dilengkapi UART Universal Asyncronous Receiver Transmiter yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri RXD dan TXD diletakkan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana inputoutput bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur inputoutput paralel kalau T0 dan T1 dipakai. AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dangan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur inputoutput paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register SFR. Universitas Sumatera Utara

2.1.3. Konfigurasi dan Fungsi Kaki Pin AT89S51

Mikrokontroller AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 kaki diantaranya adalah kaki untuk keperluan Port paralel. Satu Port paralel terdiri dari 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membentuk 4 buah Port paralel. Berikut adalah gambar konfigurasi pin mikrokontroller AT89S51 seperti pada gambar 2.1. : Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51 Pada Gambar 2.1. terlihat bahwa AT89S51 mempunyai 4 buah port paralel, yang masing-masing dikenal dengan Port 0, Port 1, Port 2, dan Port 3. Nomor dari masing-masing jalur kaki dari Port paralel mulai dari 0 sampai 7, jalur pertama Port 0 disebut sebagai P0.0 dan jalur terakhir untuk Port 3 adalah P3.7. Susunan pena – pena mikrokontroller AT89S51 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Pin 1 sampai 8 Port 1 merupakan port pararel 8 bit dua arah bidirectional yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan general purpose. 2. Pin 9 merupakan pin reset, reset aktif jika mendapat catuan tinggi. 3. Pin 10 sampai 17 Port 3 gambar 2.1 port pararel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti seperti pada tabel 2.1 : Universitas Sumatera Utara Tabel 2.1. Fungsi Pengganti 4. Pin 18 sebagai XTAL 2, keluaran osilator yang terhubung pada kristal. 5. Pin 19 sebagai XTAL 1, masukan ke osilator berpenguatan tinggi, terhubung pada kristal. 6. Pin 20 sebagai Vss, terhubung ke 0 atau ground pada rangkaian. 7. Pin 21 sampai 28 Port 2 adalah port pararel 8 bit dua arah. Port ini mengirim byte alamat bila pengaksesan dilakukan pada memori eksternal. 8. Pin 29 sebagai PSEN Program Store Enable adalah sinyal yang digunakan untuk membaca, memindahkan program memori eksternal ROM EPROM ke mikrokontroler aktif low. 9. Pin 30 sebagai ALE Address Latch Enable untuk menahan alamat bawah selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai PROG aktif low yang diaktifkan saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler on chip. 10. Pin 31 sebagai EA External Accesss untuk memilih memori yang akan digunakan, memori program internal EA = Vcc atau memori program Universitas Sumatera Utara eksternal EA = Vss, juga berfungsi sebagai Vpp programming supply voltage pada saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler. 11. Pin 32 sampai 39 Port 0 merupakan port pararel 8 bit dua arah. Berfungsi sebagai alamat bawah yang dimultipleks dengan data untuk mengakses program dan data memori eksternal. 12. Pin 40 sebagai Vcc, terhubung ke +5 V sebagai catuan untuk mikrokontroler.

2.1.4. Antarmuka Serial AT89S51

Pada port serial AT89S51 penerimaan dan pengiriman data port serial melalui register SBUF. Penulisan ke SBUF berarti mengisi register pengiriman ke SBUF, sedangkan pembacaan dari SBUF berarti membaca register penerimaan SBUF. Port serial pada AT89S51 bisa digunakan dalam 4 mode kerja yang berbeda, terdiri dari 1 mode bekerja secara sinkron dan 3 lainnya bekerja secara asinkron. Adapun mode kerja dari port serial, antara lain yaitu : 1. Mode 0 : Mode ini bekerja secara sinkron, data serial dikirim dan diterima melalui kaki P3.0 Rxd, sedangkan kaki P3.1 Txd digunakan untuk menyalurkan detak pendorong data serial yang dibangkitkan oleh AT89S51. Data dikirim dan diterima 8 bit sekaligus dimulai dari bit LSB dan diakhiri dengan bit MSB. Kecepatan boud rate 112 frekuensi kristal yang digunakan. 2. Mode 1 : Pada mode ini data dikirim melalui kaki P3.1 Txd dan diterima melalui kaki P3.0 Rxd secara asinkron juga mode 2 dan 3. Pada mode 1 data dikirim atau diterima 10 bit sekaligus, diawali dengan 1 bit start, disusul dengan 8 bit data yang dimulai dari bit LSB dan diakhiri dengan 1 bit stop. Universitas Sumatera Utara Pada AT89S5152 yang berfungsi sebagai penerima bit stop adalah RB8 dalam register SCON. Kecepatan boud rate bisa diatur sesuai dengan keperluan dengan menggunakan timer. Mode 2 dan 3 yang umum dikenal dengan UART. 3. Mode 2 : Data dikirim atau diterima 11 bit sekaligus, diawali dengan 1 bit start, disusul 8 bit data, kemudian bit ke 9 yang bisa diatur lebih lanjut, diakhiri dengan 1 bit stop. Pada AT89S5152 yang berfungsi sebagai pengirim, bit 9 tersebut berasal dari bit TB8 dalam register SCON dan yang berfungsi sebagai penerima, bit 9 ditampung pada bit RB8 dalam register SCON, sedangkan bit stop diabaikan tidak ditampung. Boud rate bisa dipilih antara 132 atau 164 frekuensi kristal yang digunakan. 4. Mode 3 : Mode ini sama dengan mode 2 hanya saja boud rate-nya bisa diatur sesuai dengan keperluan seperti mode1.

2.1.5. ADC 0804

Analog digital converter ADC adalah perangkat untuk menkonversi sinyal masukan dalam bentuk tegangan analog menjadi sinyal keluaran dalam bentuk digital. Dimana output yang dihasilkan ADC sebanding dengan input yang diberikan. Proses pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem akusisi data. Umumnya ADC digunakan sebagai perantara antara sensor yang kebanyakan analog dengan sistim komputer seperti sensor suhu, cahaya, tekanan atau berat, aliran dan sebagainya kemudian diukur dengan menggunakan sistim digital komputer. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian Universitas Sumatera Utara pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya. Menurut cara pengkonversiannya, ADC dapat dikelompokkan dalam beberapa jenis yaitu: 1. Tipe integrating Tipe integrating menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe ini tidak dibutuhkan rangkaian sample hold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik. 2. Tipe tracking Tipe tracking menggunakan prinsip up down counter pencacah naik dan pencacah turun. Fungsinya adalah Binary counter pencacah biner akan mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan akan bertambah atau berkurang tergantung pada kontrol dari pencacah apakah sedang naik up counter atau sedang turun down counter. ADC tipe ini tidak menguntungkan jika dipakai pada sistem yang memerlukan rangkaian sample hold. ADC tipe ini sangat tergantung pada kecepatan clock pencacah, semakin tinggi nilai clock yang digunakan, maka proses konversi akan semakin singkat. 3. Tipe flash paralel Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja sederhana. Sederetan tahanan mengatur masukan inverting dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter sebelumnya jadi untuk tegangan masukan Vin denagn full scale Universitas Sumatera Utara range, komparator dengan bias di bawah Vin akan mempunyai keluaran rendah. Keluaran komparator ini tidak dalam bentuk biner murni. Suatu dekoder dibutuhkan untuk membentuk suatu keluaran yang biner. Beberapa komparator berkecepatan tinggi, dengan waktu tunda delay kurang dari 6 ns banyak digunakan karena itu dihasilkan kecepatan konversi yang sangat tinggi. Jumlah komparator yang dibutuhkan untuk suatu konversi n bit adalah 2 n -1. 4. Tipe successive approximation Tipe successive approximation merupakan suatu konverter yang paling sering ditemukan dalam dasar perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini memiliki kecepatan konversi cukup tinggi meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja konverter tipe ini adalah dengan membangkitkan pertanyaan yang pada intinya berupa tebakan nilai digital terhadap nilai tegangan analog yang dikonversikan. Apabila resolusi ADC ini adalah 2 n maka diperlukan maksimal n kali tebakan. Komparator digunakan untuk membandingkan keluaran DA dengan masukan analog Vin. Keluaran komparator digunakan untuk mencek register pendekatan berurutan Successive Approximation Register – SAR. Setelah menerima pulsa mulai konversi, SAR akan mengeluarkan bit-bit untuk diubah menjadi tegangan analog oleh suatu pengubah DA, mula SAR akan mengaktifkan MSB, yang akan menghasilkan suatu tegangan analog pada keluaran pengubah DA. tegangan ini dibandingkan dengan Vin. Bila V1 Vin maka MSB dibiarkan tinggi“1”, bila V1 Vin maka MSB dibuat “0”. Universitas Sumatera Utara Pada contoh kita V1 Vin sehingga MSB dibuat “1”. Selanjutnya bit no 2 diaktifkan dibuat 1 dan keluaran pengubah DA yang baru dibandingkan lagi dengan Vin . pada contoh V2 Vin sehingga bit no 2 dibuat juga 1. kemudian bit no 3 dibuat 1. terakhir bit no 4 LSB dibuat “1”. Akan tetapi V4 Vin, maka bit no 4 dibuat 0. keadaan akhir pada keluaran SAR adalah 11102 menyatakan keluaran digital untuk Vin. Jenis ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive approximation convertion SAR atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat Pemilihan ADC umumnya ditentukan oleh metode yang digunakan untuk konversi data, sedangkan Rentang tegangan masukan analog maksimum adalah watak untai ADC yang digunakan sehingga masukan analog yang akan dimasukkan ke ADC tersebut terlebih dahulu harus disesuaikan dengan tegangan analog maksimal yang diizinkan. Resolusi ADC berkaitan dengan cacah bit dan rentang tegangan pada masukan analog. Dengan pertimbangan diatas penulis sengaja memilih ADC 0804 sebagai Konverter AD . ADC 0804 adalah suatu IC CMOS pengubah analog ke digital 8-bit dengan satu kanal masukan. Jumlah bit yang dihasilkan, didapat dari hasil pengkonversian tegangan yang biasanya besar tegangan tersebut antara 0 volt sampai dengan +5 volt. Dengan demikian, apabila kita memasukan sebuah tegangan antara 0 volt sampai dengan 5 volt pada sebuah ADC 8 bit maka setelah proses konversi akan menghasilkan sebuah kombinasi bilangan biner yang ditunjukkan dengan bilangan biner antara 0 sampai dengan 255. Universitas Sumatera Utara ADC ini relatif cepat dan mempunyai ukuran kecil. Keuntungan tambahan adalah setiap sampling diubah dalam selang waktu yang sama tidak tergantung pada arus masukan dan secara keseluruhan ditentukan oleh frekuensi yang mengandalkan clock dan resolusi dari pengubah. Kekurangan pengubah jenis ini adalah mempunyai kekebalan rendah terhadap noise dan diperlukan adanya pengubah digital ke analog yang tepat dan pembanding dengan unjuk kerja yang tinggi.

2.1.6. Karakteristik IC ADC 0804

IC ADC 0804 adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahakan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara tepat masukan tegangan. ADC bayank tersedia dipasaran Beberapa karakteristik dari ADC 0804 adalah sebagai berikut : 1. Memiliki 2 masukan analog yaitu Vin + dan Vin - sehingga memperbolehkan masukan selisih diferensial. Dengan kata lain, tegangan masukan analog yang sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin {analog Vin = Vin + – Vin -}. Jika hanya satu masukan, maka Vin dihubungkan ke ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan Vcc =+5 sebagai tegangan refrensi dan masukan analog memiliki dari 0 sampai 5V pada skala penuh. Universitas Sumatera Utara 2. Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit. Sehingga resolusinya adalah 5V255 = 19,6 mV 3. Memiliki pembangkit detak clock internal yang menghasilkan frekuensi F=11,1RC, dengan R dan C adalah komponen eksternal. 4. Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Kaki 10 adalah ground digital.

2.1.7. Prinsip Kerja ADC 0804

Ada banyak cara yang dapat digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang nilainya proposional. Secara singkat prinsip kerja dari konverter AD adalah semua bit-bit diset deretan data biner bit mulai dari MSB dan diakhiri dengan LSB. Selama proses perhitungan biner, register akan memonitor output komparator untuk melihat jika perhitungan biner kurang atau lebih besar dari input analog kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran DA merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru. IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin + dan Vin -, sehingga dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya Vin sama dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan ke dua Universitas Sumatera Utara pin masukan yaitu Vin= Vin + – Vin -. Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin +, sedangkan Vin - digroundkan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0 Volt sampai 5 Volt skala penuh, karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya akan sama dengan : ............................................ 2.1 n menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog to digital converter IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan menghubungkan sebuah resistor eksternal R antara pin CLK OUT dan CLK IN serta sebuah kapasitor eksternal C antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan : ...................................................................................................... 2.2 Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804 memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data mikrokomputer. Masukan chip select, aktif rendah digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804 seperti pada gambar 2.2 : Universitas Sumatera Utara Gambar 2.2. Skematik ADC 0804 Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan continue. Pada mode ini pin INTR akan berlogika rendah setelah ADC selesai melakukan konversi, logika ini dihubungkan kepada masukan WR untuk memerintahkan ADC memulai konversi kembali. Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat +1ms, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah. Pada penelitian ini, prinsip konversi yang digunakan adalah mode control. Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu: a. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi. b. Rangkaian Konversi AD plus rangkaian kontrolnya. Universitas Sumatera Utara

2.1.8. Pin Pada ADC 0804

Pin pada ADC 0804 seperti pada gambar 2.3 : Gambar 2.3. ADC 0804 Fungsinya sebagai berikut : 1. Pin WR Write, pulsa high pada input write maka ADC akan melakukan konversi data, tegangan analog menjadi data digital. Pin WR dihubungkan dengan pin INTR. Setelah selesai konversi pin INTR akan memberi pulsa low pada pin WR. 2. Pin INTR Interrupt, bila konversi data analog menjadi digital telah selesai maka pin INTR akan mengeluarkan pulsa low ke pin WR. Perangkat ADC dapat diopersikan dalam mode free running dengan menghubungkan pin INT ke input WR. 3. Pin CS Chip select, agar ADC dapat aktif , melakukan konversi data maka input chip select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapat logika high. 4. Pin RD Read, agar data ADC data dapat dibaca oleh sistem mikroprosessor maka pin RD harus diberi logika low. Universitas Sumatera Utara 5. Pin Vin + dan Vin - merupakan input tegangan deferensial yang akan mengambil nilai selisih dari kedua input. Dengan memanfaatkaninput Vin maka dapat dilakukan offset tegangan nol pada ADC. 6. Pin Vref, tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangn pada Vin + dan Vin -, Vref = Vin 2. Vresolusi = Vin max 255. 7. Pin CLOCK, clock untuk ADC dapat diturunkan pada clock CPU atau RC eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator clock dari dalam CLK In menggunakan schmitt triger.

2.1.9. Sensor Cahaya Light Defendent Resistor

LDR Light Dependent Resistor merupakan suatu resistor yang nilai hambatannya tergantung pada intensitas cahaya. Tampilan fisik dan simbol LDR dapat dilihat pada gambar 2.4 : Gambar 2.4. Sensor Cahaya Light Defender Resistor Biasanya LDR atau lebih dikenal dengan fotoresistor dibuat berdasarkan kenyataan bahwa film kadmium sulfida mempunyai tahanan yang besar kalau tidak terkena cahaya dan tahanannya akan menurun kalau permukaan film itu Universitas Sumatera Utara terkena sinar. Resistor peka cahaya atau fotoresistor adalah komponen elektronik yang resistansinya akan menurun jika ada penambahan intensitas cahaya yang mengenainya. Fotoresistor dapat merujuk pula pada light dependent resistor LDR, atau fotokonduktor. Fotoresistor dibuat dari semikonduktor beresistansi tinggi. Jika cahaya yang mengenainya memiliki frekuensi yang cukup tinggi, foton yang diserap oleh semikonduktor akan menyebabkan elektron memiliki energi yang cukup untuk meloncat ke pita konduksi. Elektron bebas yang dihasilkan dan pasangan lubangnya akan mengalirkan listrik, sehingga menurunkan resistansinya. Besarnya tahanan LDR fotoresistor dalam kegelapan mencapai jutaan ohm dan turun sampai beberapa ratus ohm dalam keadaan terang. LDR dapat digunakan dalam suatu jaringan kerja network pembagi potensial yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan kalau sinar yang datang berubah. LDR digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya, yang mana intensitas cahaya sendiri dinyatakan dalam dua satuan fisika, yaitu lumens per meter persegi dan Watt per meter persegi. Kedua satuan itu agak berbeda. yang satu berdasarkan pada kepekaan mata manusia, yang satu lagi berdasarkan energi listrik yang dialirkan ke sumber cahaya.

2.1.10. Motor Stepper

Motor stepper adalah motor listrik yang dikendalikan dengan pulsa-pulsa digital, bukan dengan memberikan tegangan yang terus-menerus. Deretan pulsa diterjemahkan menjadi putaran shaft, dimana setiap putaran membutuhkan jumlah. pulsa yang ditentukan. Satu pulsa menghasilkan satu kenaikan putaran Universitas Sumatera Utara atau step, yang merupakan bagian dari satu putaran penuh. Oleh karena itu, perhitungan jumlah pulsa dapat diterapkan untuk mendapatkan jumlah putaran yang diinginkan. Perhitungan pulsa secara otomatis menujukkan besarnya putaran yang telah dilakukan, tanpa memerlukan informasi balikfeedback. Ketepatan kontrol gerak motor stepper terutama dipengaruhi oleh jumlah step tiap putaran; semakin banyak jumlah step, semakin tepat gerak yang dihasilkan. Untuk ketepatan yang lebih tinggi, beberapa driver motor stepper membagi step normal menjadi setengah stephalf step atau mikro step. Pada motor stepper umumnya tertulis spesifikasi Np = pulsa rotasi. Sedangkan kecepatan pulsa diekspresikan sebagai pps = pulsa per second dan kecepatan putar umumnya ditulis sebagai ω = rotasi menit atau rpm. Kecepatan putar motor stepper rpm dapat diekspresikan menggunakan kecepatan pulsa pps sebagai berikut. ..................................................................... 2.3 Oleh karena 1 rotasi = 360°, maka tingkat ketelitian motor stepper dapat diekspresikan dalam rumus sebagai berikut. ................................................................ 2.4 Universitas Sumatera Utara Variable Reluctance VR motor stepper jenis ini memiliki bentuk rotor yang unik yaitu berbentuk silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki hubungan dengan kutub-kutub stator. Rotor pada magnet tipe ini tidak menggunakan magnet permanent. Stator terlilit oleh lilitan sehingga pada saat teraliri arus, stator akan menghasilkan kutub magnet. Jumlah gerigi pada rotor akan menentukan langkah atau step motor. Perbedaan motor stepper berjenis PM dengan VR yaitu motor berjenis VR memiliki torsi yang relatif lebih kecil dibanding dengan motor stepper berjenis PM. Hal lain yang dapat dilihat adalah sisa kemagnetan sangat kecil sehingga pada saat motor stepper tidak dialiri arus maka ketika diputar tidak ada torsi yang melawan. Sudut langkah motor stepper berjenis VR ini bervariasi yaitu sekitar sampai dengan 30°. Motor stepper berjenis VR ini memiliki torsi yang kecil. Sering ditemukan pada printer dan instrumen- instrumen pabrik yang ringan yang tidak membutuhkan torsi yang besar variabel Reluctance pada gambar 2.5 : Gambar 2.5. Variable Reluctance Seperti pada gambar diatas, motor mempunyai 3 pasang kutub stator A, B, C yang diset terpisah 15 derajat. Arus dialirkan ke kutub A melalui lilitan motor yang menyebabkan tarikan magnetik yang menyejajarkan gigi rotor kekutub A. Jika kita memberi energi kekutub B maka akan menyebabkan rotor Universitas Sumatera Utara berputar 15 derajat sejajar kutub B. Proses ini akan berlanjut kekutub C dan kembali kekutub A searah dengan jarum jam. Pada dasarnya prinsip kerja motor stepper sama dengan motor DC, yaitu membangkitkan medan magnet untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya tolak menolak dengan menggunakan catu tegangan DC pada lilitankumparannya. Motor stepper menggunakan gaya tarik untuk menarik fisik kutub magnet yang berlawanan sedekat mungkin ke posisi kutub magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Dilihat dari lilitannya motor stepper terbagi menjadi 2 jenis yaitu :

a. Motor Stepper Bipolar