2
1.2 Rumusan Masalah
Laporan proyek ini membahas tentang perancangan kompas digital berbasis
mikrokontroller ATMega 8535 yang terdiri dari sensor compas hmc5883l, Mikrokontroler ATMega 8535 sebagai pengolah magnetic field menjadi arah mata angin, LCD sebagai
tampilannya, battery sebagai power supply, dan regulator 7805.
1.3. Tujuan Penulisan
Penulisan laporan proyek akhir II ini adalah untuk: 1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga D-III
Metrologi Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara. 2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu instrumentasi.
3. Merancang suatu alat pengukuran arah mata angin untuk kemudian ditampilkan pada LCD dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega 8535.
4. Mengetahui cara kerja sensor hmc5883l berbasis Mikrokontroler ATMega 8535
1.4. Batasan Masalah
Mengacu pada hal diatas Penulis Merancang kompas digital Memakai Mikrokontroller ATMega 8535, dengan batasan - batasan sebagai berikut :
1. Pembahasan mikrokontroler ATMega 8535. 2. Sensor yang digunakan adalah hmc5883l sebagai mendeteksi nilai magnetic field.
3. Pembahasan hanya meliputi rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535, hmc5883l, beserta programnya.
4. Pembahasan hanya sebatas pemrograman mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
3 .
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari kompas digital berbasis mikrokontroler
ATMega 8535, maka penulis menulis tugas akhir ini dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, batasan masalah, tujuan pembahasan, metodologi pembahasan, sistematika penulisan dan relevansi dari penulisan tugas
akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang
Mikrokontroler Atmega 8535, sensor hmc5883l, serta cara kerja dari mikrokontroler ATMega 8535 dan komponen pendukung.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan spesifikasi alat. dll
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab - bab sebelumnya dan kemungkinan pengembangan alat.
Universitas Sumatera Utara
4
BAB II
LANDASAN TEORI
Landasan teori sangat membantu untuk dapat memahami suatu sistem. Selain dari pada itu dapat juga dijadikan sebagai bahan acuan didalam merencanakan suatu system.
Dengan pertimbangan hal - hal tersebut, maka landasan teori merupakan bagian yang harus dipahami untuk pembahasan selanjutnya. Pengetahuan yang mendukung perencanaan dan
realisasi alat meliputi mikrokontroler ATMega 8535, sensor kompas hmc5883l, LCD dan komponen pendukung.
2.1. Sensor Kompas hmc5883l DT-Sense 3 Axis Compass merupakan suatu modul sensor medan magnet yang
mengunakan IC hmc5883l. IC hmc5883l merupakan chip yang didesain untuk membaca medan magnet yang cocok untuk aplikasi penunjuk arah dan magnetometry. Contoh aplikasi
modul ini antara lain untuk sensor pada smartphone, netbook, sistem navigasi otomatis, serta aplikasi-aplikasi lain yang memerlukan pengukuran medan magnet.
Spesifikasi dari IC hmc5883l adalah sebagai berikut :
1.
Memerlukan catu daya 3,3 VDC dengan konsumsi arus yang rendah hingga 100uA.
2.
Memiliki sensor magnet dengan jenis magnetoresistif 3 sumbu.
3.
Memiliki jangkauan pembacaan medan magnet sampai dengan ±8 Gauss dengan resolusi 5 miligauss.
4.
Memiliki akurasi kompas hingga 1º sampai 2º.
5.
Kecepatan keluaran maksimal data hingga 160 Hz Single Measurement Mode.
6.
Kecepatan keluaran maksimal data 0,75 Hz s.d. 75 Hz Continuous Measurement Mode
.
7.
Menggunakan antar muka I2C yang dapat dihubungkan dengan berbagai macam sistem mikrokontroler.
Universitas Sumatera Utara
5
8.
Memiliki dimensi modul yang kecil dan ringkas sehingga mudah ditempatkan pada berbagai aplikasi
.
Gambar 2. 1 DT-Sense 3 Axis Compass
Gambar 2. 2 Tata Letak DT-Sense 3 Axis Compass
Universitas Sumatera Utara
6
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin DT-Sense 3 Axis Compass
sumber: http:www.vcc2gnd.com201402HMC-5883L-Digital-Compass Magnetometer.html
Pin Nama
Fungsi
1 DRDY
Output Data Ready Interrupt
2 NC
- Tidak terhubung
3 NC
- Tidak terhubung
4 NC
- Tidak terhubung
5 SDA
Input Output I
2
C Serial Data SDA 6
SCL Input
I
2
C Serial Clock SCL 7
Ground -
Titik referensi ground 8
V33 Input
Tegangan 3,3 VDC
IC hmc5883l ini menerapkan teknologi AMR Anisotropic Magnetoresistive. Teknologi AMR memiliki kelebihan dibanding teknologi sensor magnetik lainnya. Sensor
yang bersifat anisotropik memiliki karakteristik berbeda pada arah yang berbeda ini merupakan sensor berarah directional yang memiliki presisi dan sensitivitas tinggi, serta
menghasilkan keluaran yang linear dari perubahan sudut orientasi terhadap sumbu-sumbunya.
Sensor - sensor solid-state ini dikonstruksi dengan perpotongan sumbu cross-axis yang sangat presisi untuk mendeteksi arah dan besaran medan magnet bumi pada skala
beberapa mili-gauss hingga 8 gauss. Sensor magnetik ini diakui sebagai sensor low – field dengan sensitivitas terbaik dan dapat diandalkan oleh kalangan industri.
Breakout board sensor kompas elektronika ini dirancang secara kokoh dan efisien
untuk meminimalisasi ukuran modul berukuran hanya 14 x 13 x 3 mm, menggunakan komponen elektronika SMD surface mounted device untuk menghemat ruang dan menekan
konsumsi listrik.
2.2. Mikrokontroler ATMega 8535
Mikrokontroler, sesuai namanya adalah suatu alat atau komponen pengontrol atau
pengendali yang berukuran mikro atau kecil. Sebelum ada mikrokontroler, telah muncul
Universitas Sumatera Utara
7 terlebih dahulu yang namanya mikroprosesor. Mikrokontroler memiliki beberapa
keunggulan antara lain ialah : 1. Tersedianya IO
IO dalam mikrokontroler sudah tersedia sehingga tidak dibutuhkan IC tambahan untuk menangani IO tersebut. IC IO yang dimaksud adalah PPI 8255.
2. Memori Internal Memori merupakan media untuk menyimpan program dan data sehingga mutlak
harus ada. Mikrokontroller memiliki memori internal sendiri sehingga tidak memerlukan IC memori eksternal. Dengan kelebihan - kelebihan di atas, ditambah
dengan harganya yang relatif murah sehingga banyak penggemar elektronika yang kemudian beralih ke mikrokontroler.
Mikrokontroler merupakan komputer di dalam chip yang digunakan untuk mengontrol peralatan elektronik, yang menekankan efisiensi dan efektifitas biaya.
Secara harfiahnya bisa disebut “pengendali kecil“ dimana sebuah sistem elektronik yang sebelumnya banyak memerlukan komponen - komponen pendukung seperti IC TTL dan
CMOS dapat direduksi diperkecil dan akhirnya terpusat serta dikendalikan oleh mikrokontroler ini. Dengan menggunakan mikrokontroler ini maka:
1. Sistem elektronik akan menjadi lebih ringkas. 2. Rancang bangun sistem elektronik akan lebih cepat karena sebagian besar dari
sistem adalah perangkat lunak yang mudah dimodifikasi. 3. Pencarian gangguan lebih mudah ditelusuri karena sistemnya yang sama.
Namun demikian tidak sepenuhnya mikrokontroler bisa mereduksi komponen IC TTL dan CMOS yang seringkali masih diperlukan untuk aplikasi kecepatan
tinggi atau sekedar menambah jumlah saluran input dan output IO. dengan kata lain, mikrokontroler adalah versi mini atau mikro dari sebuah komputer
Universitas Sumatera Utara
8 karena mikrokontroler sudah mengandung beberapa bagian yang langsung
bisa dimanfaatkan, misalnya port paralel, port serial, komparator, konversi digital ke analog DAC, konversi analog ke digital ADC, dan
sebagainya hanya menggunakan System minimum yang tidak rumit atau kompleks.
Mikrokontroler adalah otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak komputer. Namun mikrokontroler memiliki nilai tambah karena
didalamnya sudah terdapat memori dan sistem inputoutput dalam suatu kemasan IC. Mikrokontroler AVR Alf and Vegard’s RISC processor standar memiliki arsitektur 8-bit,
dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16- bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock. Berbeda dengan instruksi MCS-51 yang membutuhkan 12 siklus
clock karena memiliki arsitektur CISC seperti komputer. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga
ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT89RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing - masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi
arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama. Oleh karena itu, dipergunakan salah satu AVR produk Atmel, yaitu ATMega 8535. Selain mudah didapatkan
dan lebih murah ATMega 8535 juga memiliki fasilitas yang lengkap. Untuk tipe AVR ada 3 jenis yaitu ATTiny, AVR klasik, dan ATMega. Perbedaannya hanya pada fasilitas dan
IO yang tersedia serta fasilitas lain seperti ADC, EEPROM, dan lain sebagainya. Salah satu contohnya adalah ATMega 8535. Memiliki teknologi RISC dengan kecepatan maksimal
16 MHz membuat ATMega 8535 lebih cepat bila dibandingkan dengan varian MCS51. Dengan fasilitas yang lengkap tersebut menjadikan ATMega 8535 sebagai mikrokontroler
yang powerfull. Adapun blok diagramnya sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
9
Gambar 2. 3 Blok Diagram ATMega8535
sumber : http:yusrizalandeslubs.wordpress.comdasar-elektronika
Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa ATMega 8535 memiliki bagian sebagai berikut :
1. Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, Port D. 2. ADC 10 bit sebanyak 8 saluran.
3. Tiga buah TimerCounter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdog Timer dengan osilator internal. 6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 8. Unit interupsi internal dan eksternal.
Universitas Sumatera Utara
10 9. Port antarmuka SPI.
10. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi. 11. Antarmuka komparator analog..
12. Port USART untuk komunikasi serial. Kapabiltas detail dari ATMega 8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit bebrbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabiltas 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.
2.2.1. Konfigurasi PIN ATMega8535
Mikrokontroler ATMega8535 mempunyai jumlah pin sebanyak 40 buah, dimana 32 pin digunakan untuk keperluan port IO yang dapat menjadi pin inputoutput sesuai
konfigurasi. Pada 32 pin tersebut terbagi atas 4 bagian port, yang masing-masingnya terdiri atas 8 pin. Pin-pin lainnya digunakan untuk keperluan rangkaian osilator, supply tegangan,
reset, serta tegangan referensi untuk ADC. Untuk lebih jelasnya, konfigurasi pin ATMega8535 dapat dilihat pada gambar 2.4.
Universitas Sumatera Utara
11 Berikut ini adalah susunan pin-pin dari ATMega8535;
•
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukkan catu daya
•
GND merupakan pin ground
•
Port A PA0..PA7 merupakan pin IO dua arah dan pin masukan ADC
•
Port B PB0..PB7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TimerCounter, Komparator Analog, dan SPI
•
Port C PC0..PC7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, Komparator Analog, dan Timer Oscilator
•
Port D PD0..PD7 merupakan pin IO dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu Komparator Analog, Interupsi Iksternal dan komunikasi serial USART
•
Reset merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler
•
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukkan clock eksternal osilator menggunakan kristal, biasanya dengan frekuensi 11,0592 MHz.
Gambar 2. 4 Konfigurasi Pin ATMega8535
sumber : www. toko-elektronika.com
Universitas Sumatera Utara
12
2.2.2. Peta Memori ATMega 8535
ATMega 8535 memiliki dua jenis memori yaitu Program Memory dan Data Memory ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.
2.2.2.1. Program Memory
ATMEGA 8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua
bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan
pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section
digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program
Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat deprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader
diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah aman.
Gambar 2. 5 Peta Memori Program
Universitas Sumatera Utara
13
2.2.2.2. Data Memory
Gambar berikut menunjukkan peta memori SRAM pada ATMega 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register File dan IO
Memory sementara 512 lokasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, IO register terdiri dari 64 register.
Gambar 2. 6 Peta Memori Data
2.2.2.3. EEPROM Data Memory
ATMega 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Loaksinya terpisah dengan system address register, data register dan control register yang
dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari 000 sampai 1FF.
Gambar 2. 7 EEPROM Data Memory
Universitas Sumatera Utara
14
2.3 IC Regulator 7805
Kategori