Medan Magnet Pada KWH Meter b. Arus-arus Eddy pada piringan Modul GSM

Dengan demikian maka piringan tersebut mulai berputar dan kecepatan putarnya dipengaruhi oleh besar kecilnya arus listrik yang melalui kumparan arus.

a. Medan Magnet Pada KWH Meter b. Arus-arus Eddy pada piringan

Gambar 2.4 Prinsip Kerja KWH Meter

2.1.2 Perhitungan Biaya KWH Meter

KWH Meter berarti Kilo Watt Hour Meter dan kalau diartikan menjadi n ribu watt dalam satu jamnya. Jika membeli sebuah KWH Meter maka akan tercantum X putaran per KWH, artinya untuk mencapai 1 KWH dibutuhkan putaran sebanyak x kali putaran dalam setiap jamnya. Contohnya jika 600 putaran per KWH maka harus ada 600 putaran setiap jamnya untuk dikatakan sebesar satu KWH. Jumlah KWH itu secara kumulatif dihitung dan pada akhir bulan dicatat oleh petugas besarnya pemakaian lalu dikalikan dengan tarif dasar listrik atau TDL ditambah dengan biaya abodemen dan pajak menghasilkan jumlah tagihan yang harus dibayarkan setiap bulannya.

2.2 Mikrokontroler ATMEGA8535

Tidak seperti system komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya, mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada system computer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM bisa Masked ROM atau Flash PEROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

2.2.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMEGA8535

Arsitektur Diagram Blok Mikrokontroler AVR ATMega8535 ditunjukkan pada Gambar 2.5. AVR termasuk kedalam jenis mikrokontroler RISC Reduced Instruction Set Computing 8 bit. Berbeda dengan mikrokontroler keluarga MCS-51 yang berteknologi CISC Complex Instruction Set Computing. Pada mikrokontroler dengan teknologi RISC semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit 16 bits words dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 clock, sedangkan pada teknologi CISC seperti yang diterapkan pada mikrokontroler MCS-51, untuk menjalankan sebuah instruksi dibutuhkan waktu sebanyak 12 siklus clock. Secara garis besar, arsitektur mikrokontroler ATMEGA8535 terdiri dari : 1. 32 saluran IO Port A, Port B, Port C dan Port D 2. 10 bit 8 Channel ADC Analog to Digital Converter 3. 4 Channel PWM 4. 6 Sleep Modes : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-Down, Standby and Extended Standby 5. 3 buah timercounter. 6. Analog Compararator 7. Watchdog timer dengan osilator internal 8. 512 byte SRAM 9. 512 byte EEPROM 10. 8 kb Flash memory dengan kwmampuan Read While Write 11. Unit interupsi internal dan external 12. Port antarmuka SPI8535 ―memory map‖ 13. Port USART untuk komunikasi serial dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps 4,5 V sampai 5,5 V operation, 0 sampai 16 MHz. Gambar 2.5 Arsitektur ATMEGA8535

2.2.2 Peta Memory ATMega8535

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 untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu 00 sampai 1F. Sementara itu register khusus untuk menangani IO dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari 20 sampai 5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timercounter, fungsi fungsi IO, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah . Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi 60 sampai dengan 25F. Memori AVR ATMega8535 ditunjukkan pada Gambar 2.6 berikut. Gambar 2.6 Memori AVR ATMega8535 Selain itu AVR ATmega8535 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari 000 sampai 1FF.

2.2.3 Status Register

Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler. Status register ditunjukkan pada Gambar 2.7 berikut. Gambar 2.7 Status Register Status Register ATMega8535 1. Bit7 -- I Global Interrupt Enable, Bit harus di Set untuk mengenable semua jenis interupsi. 2. Bit6 -- 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 kesuatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD. 3. Bi5 -- H Half Cary Flag 4. Bit4 -- S Sign Bit merupakan hasil operasi EOR antara flag -N negatif dan flag V komplemen dua overflow. 5. Bit3 -- V Twos Component Overflow Flag Bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis. 6. Bit2 -- N Negative Flag Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif. 7. Bit1 -- Z Zero Flag Bit ini akan menjadi Set apabila hasil operasi matematis menghasilkan bilangan 0. 8. Bit0 -- C Cary Flag Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi menghasilkan carry.

2.2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMEGA8535

Mikrokontroler ATMega8535 memiliki 40 pin untuk model PDIP ditunjukkan pada Gambar 2.8, dan 44 pin untuk model TQFP dan PLCC. Nama-nama pin pada mikrokontroler ini adalah : 1. VCC : merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya 2. GND : merupakan pin ground. 3. Port A PA0...PA7 : merupakan pin IO dan pin masukan ADC 4. Port B PB0 – PB7 : merupakan akan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu sebagai TimerCounter, komperator analog dan SPI. 5. Port C PC0 – PC7 : merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komperator analog, input ADC dan Timer Osilator. 6. Port D PD0 – PD7 : merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komperator analog, interupsi eksternal dan komunikasi serial. 7. RESET : merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler. 8. XTAL1 dan XTAL2 : merupakan pin masukan clock eksternal. 9. AVCC : merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. 10. AREF : merupakan pin tegangan referensi ADC Set Instruksi yang dikenal oleh Mikrokontroler AVR ATMega8535 terdapat dalam Lampiran 2. Gambar 2.8 IC Mikrokontroler ATMEGA8535 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8535 :

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 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. Tabel 2.1 Fungsi Pin-pin Port B 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

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 output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi- fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut. Tabel 2.2 Fungsi Pin-pin Port D 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

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.

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.

2.3 Modul GSM

2.3.1 Pengertian Modul GSM

Modul GSM adalah peralatan yang didesain supaya dapat digunakan untuk aplikasi komunikasi dari mesin ke mesin atau dari manusia ke mesin. Modul GSM merupakan peralatan yang digunakan sebagai mesin dalam suatu aplikasi. Dalam aplikasi yang dibuat harus terdapat mikrokontroler yang akan mengirimkan perintah kepada modul GSM berupa AT command melalui RS232 sebagai komponen penghubung communication links. Rangkaian Modul GSM ditunjukkan pada Gambar 2.8 berikut. Gambar 2.9 Modul GSM Modul GSM merupakan bagian dari pusat kendali yang berfungsi sebagai transceiver . Modul GSM mempunyai fungsi yang sama dengan sebuah telepon seluler yaitu mampu melakukan fungsi pengiriman dan penerimaan SMS. Dengan adanya sebuah modul GSM maka aplikasi yang dirancang dapat dikendalikan dari jarak jauh dengan menggunakan jaringan GSM sebagai media akses. Diagram blok rangkaian Modul GSM ditunjukkan pada Gambar 2.9 berikut. Gambar 2.10 Diagram blok rangkain modul GSM

2.3.2 Jaringan GSM

Jaringan GSM terdiri dari beberapa subsystem yang memiliki fungsi dan interface-nya masing-masing. Jaringan GSM dibagi menjadi tiga bagian besar subsystem, yaitu: 1. Mobile Station Subsystem MSS Mobile station MS terdiri dari mobile equipment telepon seluler dan kartu pintar yang disebut subcriber identity module card SIM. Mobile equipment secara unik diidentifikasikan oleh international mobile equipment identity IMEI 2. Base Station Subsystem BSS Base station terdiri atas 2 bagian yaitu base transceiver station BTS dan base station controller BSC. BTS memiliki transceiver radio yang mendefinisikan sel dan menangani protokol hubungan radio dengan MS. MSS dan BSS berkomunikasi melalui interface udara atau hubungan radio. BSC mengatur radio resources untuk satu atau lebih BTS dan menangani setup saluran radio, frequency hope dan proses handover. 3. Network Switching Subsystem NSS Komponen utama dari network switchinf subsystem NSS adalah mobile switching center MSC. MSC melakukan switching hubungan antar sesama pemakai telepon seluler, dan antara pemakai telepon seluler dengan pemakain telepon tetap PSTN atau ISDN.

2.3.3 Layanan SMS Pada Sistem GSM

SMS dikembangkan terutama sebagai alat pengirim informasi data konfigurasi dari handset GSM sebagai bagian dari protokol jaringan dan tidak lebih dari sekedar layanan tambahan daripada layanan utama sistem GSM yaitu layanan voice dan switched data . Namun pada akhirnya SMS menjadi sukses sebagai layanan messaging paling populer di dunia. Berdasarkan mekanisme distribusi pesan SMS oleh aplikasi SMS, terdapat empat macam mekanisme pengiriman pesan, yaitu: a. Pull, yaitu pesan yang dikirimkan ke pengguna berdasarkan permintaan pengguna. b. Push – event based, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan kejadian yang berlangsung. c. Push – scheduled, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan waktu yang telah terjadwal. d. Push – personal profile, yaitu pesan yang diaktivasi oleh aplikasi berdasarkan profil dan preferensi dari pengguna. SMS adalah data tipe asynchronous message yang pengiriman datanya dilakukan dengan mekanisme protocol store and forward. Hal ini berarti bahwa pengirim dan penerima SMS tidak perlu berada dalam status berhubungan connectedonline satu sama lain ketika akan saling bertukar pesan SMS. Pengiriman pesan SMS secara store and forward berarti pengiriman pesan SMS menuliskan pesan dan nomor telepon tujuan dan kemudian mengirimkannya store ke server SMS SMS-Center yang kemudian bertanggung jawab untuk mengirimkan pesan tersebut forward ke nomor tujuan. Keuntungan dari mekanisme store and forward pada SMS adalah, penerima tidak perlu dalam status online ketika ada pengirim yang bermaksud mengirimkan pesan kepadanya. Kini SMS tidak terbatas untuk komunikasi antar manusia pengguna saja, namun juga bisa dibuat otomatis dikirimditerima oleh peralatan komputer, mikrokontroler, dsb untuk mencapai suatu tujuan tertentu. Namun untuk melakukannya, kita harus memahami dulu cara kerja SMS itu sendiri. Gambar 2.11 berikut ini adalah alur pengiriman SMS pada standar teknologi GSM. Gambar 2.11 Alur Pengiriman SMS Ketika pengguna mengirim SMS, maka pesan dikirim ke MSC melalui jaringan seluler yang tersedia yang meliputi tower BTS yang sedang meng-handle komunikasi pengguna, lalu ke BSC, kemudian sampai ke MSC. MSC kemudian mem- forward lagi SMS ke SMSC untuk disimpan. SMSC kemudian mengecek lewat HLR - Home Location Register untuk mengetahui apakah handphone tujuan sedang aktif dan dimanakah handphone tujuan tersebut. Jika handphone sedang tidak aktif maka pesan tetap disimpan di SMSC itu sendiri, menunggu MSC memberitahukan bahwa handphone sudah aktif kembali untuk kemudian SMS dikirim dengan batas maksimum waktu tunggu yaitu validity period dari pesan SMS itu sendiri. Jika handphone tujuan aktif maka pesan disampaikan MSC lewat jaringan yang sedang meng-handle penerima BSC dan BTS. Sebenarnya, di dalam kebanyakan handphone dan GSMCDMA modem terdapat suatu komponen wireless modemengine yang dapat diperintah antara lain untuk mengirim suatu pesan SMS dengan protokol tertentu. Standar perintah tersebut dikenal sebagai AT-Command, sedangkan protokolnya disebut sebagai PDU Protokol Data Unit. Melalui AT-Command dan PDU inilah kita dapat membuat komputermikrokontroler mengirimmenerima SMS secara otomatis berdasarkan program yang kita buat.

2.4 Sensor Optocoupler