Rancang Bangun Penjaga Jarak 10 Meter Antara Ibu Dan Anak Memanfaatkan Bluetooth HC-06 Berbasis Mikrokontroller ATMega 328
BAB 2 LANDASAN TEORI
2.1 Pengantar Teknologi Bluetooth
Bluetooth adalah teknologi komunikasi nirkabel yang digunakan untuk
pertukaran data jarak pendek. Hal ini ditemukan di banyak perangkat mulai dari
ponsel dan komputer. Teknologi Bluetooth adalah kombinasi dari hardware dan
software. Hal ini dimaksudkan untuk menciptakan jaringan wilayah pribadi (PAN)
pada rentang pendek. Ini beroperasi di industri, ilmiah dan medis (ISM) band
berlisensi di 2,4-2,485 GHz. Ini menggunakan teknologi radio yang disebut frekuensi
hopping spread spectrum. Teknologi Bluetooth ini frekuensi adaptif hopping (AFH)
dirancang untuk mengurangi interferensi antara teknologi nirkabel berbagi spektrum
2,4 GHz. adaptif ini melompat di antara 79 frekuensi pada interval 1 MHz
memberikan kekebalan gangguan tingkat tinggi.
Jadi Bluetooth membagi data yang perlu ditransmisikan menjadi paket-paket
dan setiap paket yang dikirimkan pada satu dari 79 saluran Bluetooth ditunjuk.
Bandwidth dari masing-masing saluran adalah 1 MHz . Ini adalah protokol berbasis
paket dengan struktur master-budak. Setiap master dapat berkomunikasi dengan
sampai 7 budak di piconet. Kisaran Bluetooth tergantung pada kelas radio
menggunakan.
• Kelas 3 radio memiliki jangkauan hingga 1 meter atau 3 kaki.
• Kelas 2 radio memiliki jangkauan 10 meter atau 33 kaki.
• Kelas 1 radio memiliki jangkauan 100 meter atau 300 kaki.
Radio yang paling umum digunakan adalah Kelas 2.
2.1.1 Keuntungan Dan Kerugian Bluetooth
1. Keuntungan
Keuntungan terbesar menggunakan teknologi ini adalah bahwa tidak ada
kabel atau kawat yang diperlukan untuk transfer data melalui rentang pendek.
Teknologi Bluetooth mengkonsumsi daya lebih sedikit jika dibandingkan dengan
teknologi komunikasi nirkabel lainnya. Misalnya teknologi Bluetooth menggunakan
Universitas Sumatera Utara
Kelas 2 radio menggunakan kekuatan 2,5 mW. Seperti yang menggunakan teknologi
frekuensi spektrum radio ada kurang rentan terhadap gangguan dari data jika
perangkat lain juga beroperasi di rentang frekuensi yang sama. Bluetooth tidak
memerlukan garis yang jelas terlihat antara perangkat disinkronkan.
2. Kerugian
Karena menggunakan rentang yang lebih besar dari Radio Frequency (RF),
jauh lebih terbuka untuk intersepsi dan menyerang. Hal ini dapat digunakan untuk
komunikasi jarak dekat saja. Meskipun ada kekurangan sedikit, Bluetooth masih
tetap yang terbaik untuk teknologi nirkabel jarak pendek.
2.2 Bluetooth HC 06
HC-06 adalah pengganti drop-in untuk koneksi serial kabel. Ini dapat digunakan
sebagai pengganti port serial untuk membuat sambungan antara PC dan MCU
(Microcontroller). Ini adalah perangkat Slave mode hanya Bluetooth. Modul ini
dapat dikonfigurasi untuk tarif baud 1200-115200 bps.
Gambar 2.1 Bluetooth jenis HC-06
HC-06 Fitur :
-
transceiver nirkabel
-
Sensitivitas (Bit error rate) bisa mencapai -80dBm.
-
Rentang perubahan daya keluaran: -4 - + 6dBm.
-
Deskripsi fungsi (solusi Bluetooth sempurna)
-
Memiliki modul EDR; Dan variasi perubahan kedalaman modulasi: 2Mbps 3Mbps.
Universitas Sumatera Utara
-
Memiliki antena 2.4GHz built-in; Pengguna tidak perlu menguji antena
-
Memiliki FLASH 8Mbit eksternal
-
Dapat bekerja pada voltase rendah (3.1V ~ 4.2V). Arus yang dipasangkan
berada pada kisaran 30 ~ 40mA.
-
Arus komunikasi 8mA.
-
Port HCI Standar (UART atau USB)
-
Protokol USB: USB1.1 Kecepatan Penuh, Sesuai Dengan 2.0
-
Modul ini bisa digunakan di SMD.
-
Ini dilakukan melalui proses RoHS.
-
PIN papan adalah ukuran setengah lubang.
-
Memiliki transceiver nirkabel digital 2.4GHz.
-
Basis di CSR BC04 teknologi Bluetooth.
-
Memiliki fungsi adaptive frequency hopping.
-
Kecil (27mm × 13mm × 2mm)
-
Periferal sirkuit sederhana.
-
Berada di kelas Bluetooth 2 tingkat daya.
-
Kisaran suhu penyimpanan: -40 ℃ - 85 ℃, kisaran suhu kerja: -25 ℃ - + 75
℃
-
Setiap interferensi gelombang: 2.4MHz, kekuatan pemancar: 3 dBm.
-
Bit error rate: 0. Hanya sinyal yang meluruh pada link transmisi, bit error
mungkin dihasilkan. Misalnya, ketika RS232 atau TTL sedang diproses,
beberapa sinyal mungkin mati.
-
Konsumsi daya rendah
-
Memiliki sistem transceiver nirkabel berkinerja tinggi
-
Biaya rendah
2. Bidang aplikasi:
-
Perangkat Bebas Genggam Mobil Bluetooth
-
Bluetooth GPS
-
Bluetooth PCMCIA, USB Dongle
-
Transfer Data Bluetooth
-
Perangkat lunak
-
CSR
Universitas Sumatera Utara
2.3 Deskripsi PIN
2.2 Gambar Deskripsi PIN HC-06
PIN pada diagram blok ini sama dengan yang gambar.
Tabel 2.1 Keterangan PIN HC-06
Nama PIN
PIN Tipe Pad
Deskripsi
Catatan
#
GND
13
VSS
Ground pot
VDD
Pasokan
21
22
1V8
14
1.8V
(+)
on-chip
linear
terintegrasi
Dengan
regulator output Dalam 1,7
1.9V
VCC
12
3.3 V
AIO0
9
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
AIO1
10
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO0
23
Bi-Directional
Programmable input / output
RX EN
line, Kontrol output untuk
Universitas Sumatera Utara
LNA (jika dipasang)
PIO1
24
Bi-Directional
Programmable input / output
TX EN
line, Kontrol output untuk
PA (jika dipasang)
PIO2
25
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO3
26
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO4
27
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO5
28
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO6
29
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO7
30
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO8
31
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO9
32
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO10
33
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO11
34
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
RESETB
11
Masukan
CMOS dengan
rendah intemal
Pull-down
UART_RTS
4
Output CMOS, Permintaan
UART
Tri
stabil mengirim, aktif rendah
dengan
lemah
untuk
Internal pull-up
Universitas Sumatera Utara
UART_CTS
3
Masukan
UART
jelas
untuk
CMOS dengan mengirim, aktif rendah
Lemah internal
Pull-down
UART_RX
2
Masukan
UART Data input
CMOS dengan
Lemah internal
Pull-down
UART_TX
1
Output CMOS, UART Data output
Tri-stabil
dengan
Lemah internal
Pull-up
SPI_MOSI
17
Masukan
Input
data
antarmuka
CMOS dengan perangkat serial
Lemah internal
Pull-down
SPI_CSB
16
Masukan
Chip pilih untuk perangkat
CMOS dengan serial
Lemah internal Antarmuka, aktif rendah
pull-up
SPI_CLK
19
Masukan
Serial
peripheral
interface
CMOS dengan clock
Lemah internal
Pull-down
SPI_MISO
18
Masukan
Serial peripheral interface
CMOS dengan data
Lemah internal Output
Pull-down
USB_-
15
Bi-Directional
USB_+
20
Bi-Directional
1.8V
14
Masukan catu daya eksternal Default:
Universitas Sumatera Utara
1.8V
1.8V
Catu
daya
internal
PCM_CLK
5
Bi-Directional
PCM_OUT
6
CMOS output
PCM_IN
7
CMOS output
PCM_SYNC 8
Bi-Directional
2.4 Aksitektur Mikrokontroler ATmega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur
RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data
lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
1.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
2.
32 x 8-bit register serba guna.
3.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena
EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6.
Memiliki SRAM (Static
Random Access
Memory)
sebesar
2KB.
7.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
8.
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan
memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan
kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam
satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya
sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi –
Universitas Sumatera Utara
instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba
guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang
dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan
sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk
mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut
dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ),
dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki
format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang
terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini
digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter,
Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register
ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pin Map ATmega328.
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega328
Gambar 2.3 Pin Mikrokontroler Atmega328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan
PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat
difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
Universitas Sumatera Utara
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai
keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur
komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock
external untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler.
1.
Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output
digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog
menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.
I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki
komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga
memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan
level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial,
sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk
menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai
interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
Universitas Sumatera Utara
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi
hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan
program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun
kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu
membutuhkan external clock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan
timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog
comparator.
2.4.2 Fitur-fitur Mikrokontroller Atmega328
1. Saluran Input/Output (I/O) sebanyak 23 buah
2. ADC internal sebanyak 6 saluran
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register serbaguna
5. SRAM sebesar 2 kByte
6. Memori Flash sebesar 32 kByte dengan kemampuan Read While Write
7. EEPROM sebesar 1 kByte yang dapat diprogram saat operasi
8. Antarmuka komparator analog
9. Port USART untuk komunikasi serial
10. Port antarmuka SPI
11. Sistem mikroprosesor 8-bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz
12. Lima mode Sleep : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down,
dan Standby
13. Sumber Interupsi External dan Internal
14. Enam buah channels PWM
2.4.3 Konstruksi Mikrokontroler ATmega328
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler ATmega328 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program,
memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang tersendiri dan
terpisah.
a. Memori program
ATmega328 memiliki kapasitas memori program sebesar 32 kByte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 3FFFh dimana masing-masing alamat memiliki
lebar data 32 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian
program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data
Memori data ATmega328 terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serbaguna,
register I/O dan SRAM. ATmega328 memiliki 32 byte register serbaguna, 64
byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM
(menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O
(menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 2048 byte digunakan untuk memori
data SRAM.
b. Memori EEPROM
ATmega328 memiliki memori EEPROM sebesar 1 kByte yang terpisah dari
memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data
eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan
mengakses data dari SRAM.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Blok Diagram Mikrokontroller ATMega328
Gambar 2.4 Blok Diagram Mikrokontroller ATMega328
Universitas Sumatera Utara
2.6 Dioda pemancar cahaya ( LED )
LED adalah sumber cahaya semikonduktor dua arah
Ini adalah dioda
persimpangan p-n yang memancarkan cahaya saat diaktifkan. Bila voltase yang
sesuai diterapkan pada timbal, elektron dapat bergabung kembali dengan lubang
elektron di dalam perangkat, melepaskan energi dalam bentuk foton. Efek ini disebut
electroluminescence , dan warna cahaya (sesuai dengan energi foton) ditentukan oleh
celah pita energi semikonduktor. LED biasanya berukuran kecil (kurang dari 1 mm 2
) dan komponen optik terintegrasi dapat digunakan untuk membentuk pola radiasi.
Muncul sebagai komponen elektronik praktis pada tahun 1962, LED paling awal
memancarkan cahaya inframerah dengan intensitas rendah. LED inframerah masih
sering digunakan sebagai elemen transmisi di sirkuit remote control, seperti remote
control untuk berbagai macam elektronik konsumen. LED cahaya tampak pertama
juga memiliki intensitas rendah dan terbatas pada warna merah. LED modern
tersedia melintasi panjang gelombang yang terlihat , ultraviolet , dan inframerah,
dengan kecerahan sangat tinggi.
LED awal sering digunakan sebagai lampu indikator untuk perangkat
elektronik, menggantikan lampu pijar kecil. Mereka segera dikemas ke dalam
pembacaan numerik dalam bentuk display tujuh segmen dan biasanya terlihat pada
jam digital. Perkembangan terakhir telah menghasilkan LED yang sesuai untuk
pencahayaan lingkungan dan tugas. LED telah menghasilkan display dan sensor
baru, sementara tingkat perpindahan tinggi mereka berguna dalam teknologi
komunikasi tingkat lanjut.
LED memiliki banyak keunggulan dibanding sumber cahaya pijar, termasuk
konsumsi energi yang lebih rendah, masa pakai lebih lama, ketahanan fisik yang
lebih baik, ukuran lebih kecil, dan perpindahan yang lebih cepat. Dioda pemancar
cahaya digunakan dalam aplikasi yang beragam seperti penerangan penerbangan ,
lampu depan otomotif , periklanan, penerangan umum , sinyal lalu lintas , kilatan
kamera, dan wallpaper ringan. Pada 2017 , lampu LED penerangan ruang rumah
sama murah atau lebih murah daripada sumber lampu neon kompak yang bisa
dibandingkan. Mereka juga secara signifikan lebih hemat energi dan, boleh dibilang,
memiliki lebih sedikit masalah lingkungan terkait dengan pembuangan mereka.
Universitas Sumatera Utara
2. 7 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun
yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan
teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan
sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT
adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus,
dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan
kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
Gambar 2.5 LCD 2x16
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel
yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan
kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan
lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan
elektroda trasparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna
cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam
ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad
sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa
microampere), sehingga alat
atau sistem menjadi portable karena dapat
menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah
Universitas Sumatera Utara
sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED)
harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2
baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data
dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
LCD 16x2
RS 4
RW 5
EN 6
1
GND
3
LCD Drv
16
V-BL
10
11
12
13
11
12
13
14
2
VCC
V+BL15
+5VDC
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses
internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan
huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca
program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD
adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink,
Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.5 menunjukkan operasi dasar LCD.
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD
RS R/W
Operasi
0
0
Input Instruksi ke LCD
0
1
Membaca Status Flag (DB 7 ) dan alamat counter (DB 0 ke DB 6 )
Universitas Sumatera Utara
1
0
Menulis Data
1
1
Membaca Data
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
Pin No.
Keterangan
Konfigurasi Hubung
1
GND
Ground
2
VCC
Tegangan +5VDC
3
VEE
Ground
4
RS
Kendali RS
5
RW
Ground
6
E
Kendali E/Enable
7
D0
Bit 0
8
D1
Bit 1
9
D2
Bit 2
10
D3
Bit 3
11
D4
Bit 4
12
D5
Bit 5
13
D6
Bit 6
14
D7
Bit 7
15
A
Anoda (+5VDC)
16
K
Katoda (Ground)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Konfigurasi LCD
Pin
Bilangan biner
Keterangan
RS
0
Inisialisasi
1
Data
0
Tulis LCD / W (write)
1
Baca LCD / R (read)
0
Pintu data terbuka
1
Pintu data tertutup
RW
E
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca
yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada
beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar
cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau
penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai
bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti
Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD
umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai
kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk
membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara
bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu
baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan
metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan
panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa,
Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-
Universitas Sumatera Utara
AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga
yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.8 Buzzer
Gambar 2.7 Bentuk dari Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Perangkat elektronika ini terbuat dari elemen
piezoceramics yang diletakkan pada suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi
menjadi gelombang suara. Buzzer menggunakan resonansi untuk memperkuat
intensitas suara.
Buzzer atau beeper memiliki 2 tipe :
1. Resonator sederhana yang disuplai sumber AC.
2. Melibatkan transistor sebagai micro-oscillator yang membutuhkan sumber DC.
Cara kerja buzzer sebenarnya mirip dengan prinsip kerja dari loud speaker,
komponen buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan
kemudian saat kumparan tersebut dialiri arus dan tercipta medan elektromagnet,
kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan
polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap
gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga
membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan
sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah
alat (alarm).
Universitas Sumatera Utara
2.9 Kapasitor
Kapasitor merupakan alat penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua
permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi dipisahkan oleh satu penyekat. Bila
elektron berpisah dari suatu plat ke plat yang lain, akan terdapat muatan diantara
mereka pada medium penyekat yang tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif
pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh
elektron.
Gambar 2.8. Kapasitor Nonelektrolit Gambar 2.9. Kapasitor Elektrolit
Kapasitor yang digunakan terdapat beberapa macam, tetapi semuanya terbagi dalam
dua kelompok yaitu: nonelektolit, yang tidak mempunyai kutub seperti pada gambar
2.8 dan elektrolit, yang mempunyai terminal positif dan negatif seperti gambar 2.9.
2.10 Transistor
Fungsi transistor sangatlah besar dan mempunyai peranan penting untuk memperoleh
kinerja
yang
baik
bagi
sebuah
rangkaian
elektronika.
Dalam
dunia
elektronika, fungsi transistor ini adalah sebagai berikut:
Sebagai sebuah penguat (amplifier).
Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
Stabilisasi tegangan (stabilisator).
Sebagai perata arus.
Menahan sebagian arus.
Menguatkan arus.
Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian
analog ini meliputi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio.
Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan
tinggi. Beberapa diantara transistor dapat juga dirangkai sedemikian rupa
sehingga fungsi transistor menjadi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya.
2.10.1 Jenis-jenis Transistor
Jenis-Jenis Transistor dan cara kerja transistor pada umumnya dibagi menjadi
dua jenis yaitu; Transistor Bipolar (dwi kutub) dan Transistor Efek Medan (FET –
Field Effect Transistor).
Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan
pada rangkaian elektronika. Jenis-Jenis Transistor ini terbagi atas 3
bagian
lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan PN-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga
menurut dua formasi lapisan tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis
yaitu transistor PNP dan transistor NPN.
Universitas Sumatera Utara
2.1 Pengantar Teknologi Bluetooth
Bluetooth adalah teknologi komunikasi nirkabel yang digunakan untuk
pertukaran data jarak pendek. Hal ini ditemukan di banyak perangkat mulai dari
ponsel dan komputer. Teknologi Bluetooth adalah kombinasi dari hardware dan
software. Hal ini dimaksudkan untuk menciptakan jaringan wilayah pribadi (PAN)
pada rentang pendek. Ini beroperasi di industri, ilmiah dan medis (ISM) band
berlisensi di 2,4-2,485 GHz. Ini menggunakan teknologi radio yang disebut frekuensi
hopping spread spectrum. Teknologi Bluetooth ini frekuensi adaptif hopping (AFH)
dirancang untuk mengurangi interferensi antara teknologi nirkabel berbagi spektrum
2,4 GHz. adaptif ini melompat di antara 79 frekuensi pada interval 1 MHz
memberikan kekebalan gangguan tingkat tinggi.
Jadi Bluetooth membagi data yang perlu ditransmisikan menjadi paket-paket
dan setiap paket yang dikirimkan pada satu dari 79 saluran Bluetooth ditunjuk.
Bandwidth dari masing-masing saluran adalah 1 MHz . Ini adalah protokol berbasis
paket dengan struktur master-budak. Setiap master dapat berkomunikasi dengan
sampai 7 budak di piconet. Kisaran Bluetooth tergantung pada kelas radio
menggunakan.
• Kelas 3 radio memiliki jangkauan hingga 1 meter atau 3 kaki.
• Kelas 2 radio memiliki jangkauan 10 meter atau 33 kaki.
• Kelas 1 radio memiliki jangkauan 100 meter atau 300 kaki.
Radio yang paling umum digunakan adalah Kelas 2.
2.1.1 Keuntungan Dan Kerugian Bluetooth
1. Keuntungan
Keuntungan terbesar menggunakan teknologi ini adalah bahwa tidak ada
kabel atau kawat yang diperlukan untuk transfer data melalui rentang pendek.
Teknologi Bluetooth mengkonsumsi daya lebih sedikit jika dibandingkan dengan
teknologi komunikasi nirkabel lainnya. Misalnya teknologi Bluetooth menggunakan
Universitas Sumatera Utara
Kelas 2 radio menggunakan kekuatan 2,5 mW. Seperti yang menggunakan teknologi
frekuensi spektrum radio ada kurang rentan terhadap gangguan dari data jika
perangkat lain juga beroperasi di rentang frekuensi yang sama. Bluetooth tidak
memerlukan garis yang jelas terlihat antara perangkat disinkronkan.
2. Kerugian
Karena menggunakan rentang yang lebih besar dari Radio Frequency (RF),
jauh lebih terbuka untuk intersepsi dan menyerang. Hal ini dapat digunakan untuk
komunikasi jarak dekat saja. Meskipun ada kekurangan sedikit, Bluetooth masih
tetap yang terbaik untuk teknologi nirkabel jarak pendek.
2.2 Bluetooth HC 06
HC-06 adalah pengganti drop-in untuk koneksi serial kabel. Ini dapat digunakan
sebagai pengganti port serial untuk membuat sambungan antara PC dan MCU
(Microcontroller). Ini adalah perangkat Slave mode hanya Bluetooth. Modul ini
dapat dikonfigurasi untuk tarif baud 1200-115200 bps.
Gambar 2.1 Bluetooth jenis HC-06
HC-06 Fitur :
-
transceiver nirkabel
-
Sensitivitas (Bit error rate) bisa mencapai -80dBm.
-
Rentang perubahan daya keluaran: -4 - + 6dBm.
-
Deskripsi fungsi (solusi Bluetooth sempurna)
-
Memiliki modul EDR; Dan variasi perubahan kedalaman modulasi: 2Mbps 3Mbps.
Universitas Sumatera Utara
-
Memiliki antena 2.4GHz built-in; Pengguna tidak perlu menguji antena
-
Memiliki FLASH 8Mbit eksternal
-
Dapat bekerja pada voltase rendah (3.1V ~ 4.2V). Arus yang dipasangkan
berada pada kisaran 30 ~ 40mA.
-
Arus komunikasi 8mA.
-
Port HCI Standar (UART atau USB)
-
Protokol USB: USB1.1 Kecepatan Penuh, Sesuai Dengan 2.0
-
Modul ini bisa digunakan di SMD.
-
Ini dilakukan melalui proses RoHS.
-
PIN papan adalah ukuran setengah lubang.
-
Memiliki transceiver nirkabel digital 2.4GHz.
-
Basis di CSR BC04 teknologi Bluetooth.
-
Memiliki fungsi adaptive frequency hopping.
-
Kecil (27mm × 13mm × 2mm)
-
Periferal sirkuit sederhana.
-
Berada di kelas Bluetooth 2 tingkat daya.
-
Kisaran suhu penyimpanan: -40 ℃ - 85 ℃, kisaran suhu kerja: -25 ℃ - + 75
℃
-
Setiap interferensi gelombang: 2.4MHz, kekuatan pemancar: 3 dBm.
-
Bit error rate: 0. Hanya sinyal yang meluruh pada link transmisi, bit error
mungkin dihasilkan. Misalnya, ketika RS232 atau TTL sedang diproses,
beberapa sinyal mungkin mati.
-
Konsumsi daya rendah
-
Memiliki sistem transceiver nirkabel berkinerja tinggi
-
Biaya rendah
2. Bidang aplikasi:
-
Perangkat Bebas Genggam Mobil Bluetooth
-
Bluetooth GPS
-
Bluetooth PCMCIA, USB Dongle
-
Transfer Data Bluetooth
-
Perangkat lunak
-
CSR
Universitas Sumatera Utara
2.3 Deskripsi PIN
2.2 Gambar Deskripsi PIN HC-06
PIN pada diagram blok ini sama dengan yang gambar.
Tabel 2.1 Keterangan PIN HC-06
Nama PIN
PIN Tipe Pad
Deskripsi
Catatan
#
GND
13
VSS
Ground pot
VDD
Pasokan
21
22
1V8
14
1.8V
(+)
on-chip
linear
terintegrasi
Dengan
regulator output Dalam 1,7
1.9V
VCC
12
3.3 V
AIO0
9
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
AIO1
10
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO0
23
Bi-Directional
Programmable input / output
RX EN
line, Kontrol output untuk
Universitas Sumatera Utara
LNA (jika dipasang)
PIO1
24
Bi-Directional
Programmable input / output
TX EN
line, Kontrol output untuk
PA (jika dipasang)
PIO2
25
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO3
26
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO4
27
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO5
28
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO6
29
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO7
30
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO8
31
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO9
32
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO10
33
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
PIO11
34
Bi-Directional
Jalur input / output yang
dapat diprogram
RESETB
11
Masukan
CMOS dengan
rendah intemal
Pull-down
UART_RTS
4
Output CMOS, Permintaan
UART
Tri
stabil mengirim, aktif rendah
dengan
lemah
untuk
Internal pull-up
Universitas Sumatera Utara
UART_CTS
3
Masukan
UART
jelas
untuk
CMOS dengan mengirim, aktif rendah
Lemah internal
Pull-down
UART_RX
2
Masukan
UART Data input
CMOS dengan
Lemah internal
Pull-down
UART_TX
1
Output CMOS, UART Data output
Tri-stabil
dengan
Lemah internal
Pull-up
SPI_MOSI
17
Masukan
Input
data
antarmuka
CMOS dengan perangkat serial
Lemah internal
Pull-down
SPI_CSB
16
Masukan
Chip pilih untuk perangkat
CMOS dengan serial
Lemah internal Antarmuka, aktif rendah
pull-up
SPI_CLK
19
Masukan
Serial
peripheral
interface
CMOS dengan clock
Lemah internal
Pull-down
SPI_MISO
18
Masukan
Serial peripheral interface
CMOS dengan data
Lemah internal Output
Pull-down
USB_-
15
Bi-Directional
USB_+
20
Bi-Directional
1.8V
14
Masukan catu daya eksternal Default:
Universitas Sumatera Utara
1.8V
1.8V
Catu
daya
internal
PCM_CLK
5
Bi-Directional
PCM_OUT
6
CMOS output
PCM_IN
7
CMOS output
PCM_SYNC 8
Bi-Directional
2.4 Aksitektur Mikrokontroler ATmega328
ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang mempunyai arsitektur
RISC (Reduce Instruction Set Computer) yang dimana setiap proses eksekusi data
lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).
ATMega328 memiliki beberapa fitur antara lain :
1.
130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi dalam satu siklus
clock.
2.
32 x 8-bit register serba guna.
3.
Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.
4.
32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki bootloader yang
menggunakan 2 KB dari flash memori sebagai bootloader.
5.
Memiliki EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memory) sebesar 1KB sebagai tempat penyimpanan data semi permanent karena
EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun catu daya dimatikan.
6.
Memiliki SRAM (Static
Random Access
Memory)
sebesar
2KB.
7.
Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya PWM (Pulse Width
Modulation) output.
8.
Master / Slave SPI Serial interface.
Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard, yaitu memisahkan
memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat memaksimalkan
kerja dan parallelism. Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam
satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi berikutnya
sudah diambil dari memori program. Konsep inilah yang memungkinkan instruksi –
Universitas Sumatera Utara
instruksi dapat dieksekusi dalam setiap satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba
guna digunakan untuk mendukung operasi pada ALU (Arithmatic Logic unit) yang
dapat dilakukan dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan
sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk
mengambil data pada ruang memori data Ketiga register pointer 16-bit ini disebut
dengan register X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ),
dan register Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki
format 16-bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16bit atau 32-bit. Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang
terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini
digunakan untuk fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter,
Interupsi, ADC, USART, SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register
ini menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Pin Map ATmega328.
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega328
Gambar 2.3 Pin Mikrokontroler Atmega328
ATMega328 memiliki 3 buah PORT utama yaitu PORTB, PORTC, dan
PORTD dengan total pin input/output sebanyak 23 pin. PORT tersebut dapat
difungsikan sebagai input/output digital atau difungsikan sebagai periperal lainnya.
Universitas Sumatera Utara
1. Port B
Port B merupakan jalur data 8 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output.
Selain itu PORTB juga dapat memiliki fungsi alternatif seperti di bawah ini.
a. ICP1 (PB0), berfungsi sebagai Timer Counter 1 input capture pin.
b. OC1A (PB1), OC1B (PB2) dan OC2 (PB3) dapat difungsikan sebagai
keluaran PWM (Pulse Width Modulation).
c. MOSI (PB3), MISO (PB4), SCK (PB5), SS (PB2) merupakan jalur
komunikasi SPI.
d. Selain itu pin ini juga berfungsi sebagai jalur pemograman serial (ISP).
e. TOSC1 (PB6) dan TOSC2 (PB7) dapat difungsikan sebagai sumber clock
external untuk timer.
f. XTAL1 (PB6) dan XTAL2 (PB7) merupakan sumber clock utama
mikrokontroler.
1.
Port C
Port C merupakan jalur data 7 bit yang dapat difungsikan sebagai input/output
digital. Fungsi alternatif PORTC antara lain sebagai berikut.
a. ADC6 channel (PC0,PC1,PC2,PC3,PC4,PC5) dengan resolusi sebesar 10 bit.
ADC dapat kita gunakan untuk mengubah input yang berupa tegangan analog
menjadi data digital
b. I2C (SDA dan SDL) merupakan salah satu fitur yang terdapat pada PORTC.
I2C digunakan untuk komunikasi dengan sensor atau device lain yang memiliki
komunikasi data tipe I2C seperti sensor kompas, accelerometer nunchuck.
3. Port D
Port D merupakan jalur data 8 bit yang masing-masing pin-nya juga dapat
difungsikan sebagai input/output. Sama seperti Port B dan Port C, Port D juga
memiliki fungsi alternatif dibawah ini.
a. USART (TXD dan RXD) merupakan jalur data komunikasi serial dengan
level sinyal TTL. Pin TXD berfungsi untuk mengirimkan data serial,
sedangkan RXD kebalikannya yaitu sebagai pin yang berfungsi untuk
menerima data serial.
b. Interrupt (INT0 dan INT1) merupakan pin dengan fungsi khusus sebagai
interupsi hardware. Interupsi biasanya digunakan sebagai selaan dari
Universitas Sumatera Utara
program, misalkan pada saat program berjalan kemudian terjadi interupsi
hardware/software maka program utama akan berhenti dan akan menjalankan
program interupsi.
c. XCK dapat difungsikan sebagai sumber clock external untuk USART, namun
kita juga dapat memanfaatkan clock dari CPU, sehingga tidak perlu
membutuhkan external clock.
d. T0 dan T1 berfungsi sebagai masukan counter external untuk timer 1 dan
timer 0.
e. AIN0 dan AIN1 keduanya merupakan masukan input untuk analog
comparator.
2.4.2 Fitur-fitur Mikrokontroller Atmega328
1. Saluran Input/Output (I/O) sebanyak 23 buah
2. ADC internal sebanyak 6 saluran
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register serbaguna
5. SRAM sebesar 2 kByte
6. Memori Flash sebesar 32 kByte dengan kemampuan Read While Write
7. EEPROM sebesar 1 kByte yang dapat diprogram saat operasi
8. Antarmuka komparator analog
9. Port USART untuk komunikasi serial
10. Port antarmuka SPI
11. Sistem mikroprosesor 8-bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz
12. Lima mode Sleep : Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down,
dan Standby
13. Sumber Interupsi External dan Internal
14. Enam buah channels PWM
2.4.3 Konstruksi Mikrokontroler ATmega328
Universitas Sumatera Utara
Mikrokontroler ATmega328 memiliki 3 jenis memori, yaitu memori program,
memori data dan memori EEPROM. Ketiganya memiliki ruang tersendiri dan
terpisah.
a. Memori program
ATmega328 memiliki kapasitas memori program sebesar 32 kByte yang
terpetakan dari alamat 0000h – 3FFFh dimana masing-masing alamat memiliki
lebar data 32 bit. Memori program ini terbagi menjadi 2 bagian yaitu bagian
program boot dan bagian program aplikasi.
b. Memori data
Memori data ATmega328 terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serbaguna,
register I/O dan SRAM. ATmega328 memiliki 32 byte register serbaguna, 64
byte register I/O yang dapat diakses sebagai bagian dari memori RAM
(menggunakan instuksi LD atau ST) atau dapat juga diakses sebagai I/O
(menggunakan instruksi IN atau OUT), dan 2048 byte digunakan untuk memori
data SRAM.
b. Memori EEPROM
ATmega328 memiliki memori EEPROM sebesar 1 kByte yang terpisah dari
memori program maupun memori data. Memori EEPROM ini hanya dapat
diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM
Address, register EEPROM Data, dan register EEPROM Control.
Untuk mengakses memori EEPROM ini diperlakukan seperti mengakses data
eksternal, sehingga waktu eksekusinya relatif lebih lama bila dibandingkan dengan
mengakses data dari SRAM.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Blok Diagram Mikrokontroller ATMega328
Gambar 2.4 Blok Diagram Mikrokontroller ATMega328
Universitas Sumatera Utara
2.6 Dioda pemancar cahaya ( LED )
LED adalah sumber cahaya semikonduktor dua arah
Ini adalah dioda
persimpangan p-n yang memancarkan cahaya saat diaktifkan. Bila voltase yang
sesuai diterapkan pada timbal, elektron dapat bergabung kembali dengan lubang
elektron di dalam perangkat, melepaskan energi dalam bentuk foton. Efek ini disebut
electroluminescence , dan warna cahaya (sesuai dengan energi foton) ditentukan oleh
celah pita energi semikonduktor. LED biasanya berukuran kecil (kurang dari 1 mm 2
) dan komponen optik terintegrasi dapat digunakan untuk membentuk pola radiasi.
Muncul sebagai komponen elektronik praktis pada tahun 1962, LED paling awal
memancarkan cahaya inframerah dengan intensitas rendah. LED inframerah masih
sering digunakan sebagai elemen transmisi di sirkuit remote control, seperti remote
control untuk berbagai macam elektronik konsumen. LED cahaya tampak pertama
juga memiliki intensitas rendah dan terbatas pada warna merah. LED modern
tersedia melintasi panjang gelombang yang terlihat , ultraviolet , dan inframerah,
dengan kecerahan sangat tinggi.
LED awal sering digunakan sebagai lampu indikator untuk perangkat
elektronik, menggantikan lampu pijar kecil. Mereka segera dikemas ke dalam
pembacaan numerik dalam bentuk display tujuh segmen dan biasanya terlihat pada
jam digital. Perkembangan terakhir telah menghasilkan LED yang sesuai untuk
pencahayaan lingkungan dan tugas. LED telah menghasilkan display dan sensor
baru, sementara tingkat perpindahan tinggi mereka berguna dalam teknologi
komunikasi tingkat lanjut.
LED memiliki banyak keunggulan dibanding sumber cahaya pijar, termasuk
konsumsi energi yang lebih rendah, masa pakai lebih lama, ketahanan fisik yang
lebih baik, ukuran lebih kecil, dan perpindahan yang lebih cepat. Dioda pemancar
cahaya digunakan dalam aplikasi yang beragam seperti penerangan penerbangan ,
lampu depan otomotif , periklanan, penerangan umum , sinyal lalu lintas , kilatan
kamera, dan wallpaper ringan. Pada 2017 , lampu LED penerangan ruang rumah
sama murah atau lebih murah daripada sumber lampu neon kompak yang bisa
dibandingkan. Mereka juga secara signifikan lebih hemat energi dan, boleh dibilang,
memiliki lebih sedikit masalah lingkungan terkait dengan pembuangan mereka.
Universitas Sumatera Utara
2. 7 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan. Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih), maupun
yang berwarna. Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan dengan
teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang digunakan
sebelum transistor ditemukan. Beberapa keuntungan LCD dibandingkan dengan CRT
adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan, tampilan yang lebih bagus,
dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor CRT lebih cepat memberikan
kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD.
Gambar 2.5 LCD 2x16
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya. Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi piksel
yang dibagi dalam baris dan kolom. Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan
kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan
lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan
elektroda trasparan. Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna
cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam
ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang terdapat pad
sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa
microampere), sehingga alat
atau sistem menjadi portable karena dapat
menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di bawah
Universitas Sumatera Utara
sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu (berupa LED)
harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2
baris tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data
dan 3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
LCD 16x2
RS 4
RW 5
EN 6
1
GND
3
LCD Drv
16
V-BL
10
11
12
13
11
12
13
14
2
VCC
V+BL15
+5VDC
Gambar 2.6 Konfigurasi Pin LCD
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses
internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter dengan
huruf 5x7 dot matrik. Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter (membaca
program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah utama LCD
adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display Character Blink,
Cursor Shift, dan Display Shift. Tabel 2.5 menunjukkan operasi dasar LCD.
Tabel 2.2 Operasi Dasar LCD
RS R/W
Operasi
0
0
Input Instruksi ke LCD
0
1
Membaca Status Flag (DB 7 ) dan alamat counter (DB 0 ke DB 6 )
Universitas Sumatera Utara
1
0
Menulis Data
1
1
Membaca Data
Tabel 2.3 Konfigurasi Pin LCD
Pin No.
Keterangan
Konfigurasi Hubung
1
GND
Ground
2
VCC
Tegangan +5VDC
3
VEE
Ground
4
RS
Kendali RS
5
RW
Ground
6
E
Kendali E/Enable
7
D0
Bit 0
8
D1
Bit 1
9
D2
Bit 2
10
D3
Bit 3
11
D4
Bit 4
12
D5
Bit 5
13
D6
Bit 6
14
D7
Bit 7
15
A
Anoda (+5VDC)
16
K
Katoda (Ground)
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.4 Konfigurasi LCD
Pin
Bilangan biner
Keterangan
RS
0
Inisialisasi
1
Data
0
Tulis LCD / W (write)
1
Baca LCD / R (read)
0
Pintu data terbuka
1
Pintu data tertutup
RW
E
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng kaca
yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada
beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri agar
cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil pemantulan atau
penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka, atau gambar sesuai
bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain seperti
Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter digital. LCD
umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan mempunyai
kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam satu panel. Untuk
membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom dan baris secara
bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan suatu
baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua. Penggunaan
metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan untuk mengaktifkan
panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD, mulai jenis LCD biasa,
Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film Transistor Active Matrix (TFT-
Universitas Sumatera Utara
AMLCD). Kemampuan LCD juga telah ditingkatkan daru yang monokrom hingga
yang mampu menampilkan ribuan warna.
2.8 Buzzer
Gambar 2.7 Bentuk dari Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah
getaran listrik menjadi getaran suara. Perangkat elektronika ini terbuat dari elemen
piezoceramics yang diletakkan pada suatu diafragma yang mengubah getaran/vibrasi
menjadi gelombang suara. Buzzer menggunakan resonansi untuk memperkuat
intensitas suara.
Buzzer atau beeper memiliki 2 tipe :
1. Resonator sederhana yang disuplai sumber AC.
2. Melibatkan transistor sebagai micro-oscillator yang membutuhkan sumber DC.
Cara kerja buzzer sebenarnya mirip dengan prinsip kerja dari loud speaker,
komponen buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan
kemudian saat kumparan tersebut dialiri arus dan tercipta medan elektromagnet,
kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan
polaritas magnetnya. Karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap
gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga
membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan
sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah
alat (alarm).
Universitas Sumatera Utara
2.9 Kapasitor
Kapasitor merupakan alat penyimpan muatan listrik yang dibentuk dari dua
permukaan (piringan) yang berhubungan, tetapi dipisahkan oleh satu penyekat. Bila
elektron berpisah dari suatu plat ke plat yang lain, akan terdapat muatan diantara
mereka pada medium penyekat yang tadi. Muatan ini disebabkan oleh muatan positif
pada plat yang kehilangan elektron dan muatan negatif pada plat yang memperoleh
elektron.
Gambar 2.8. Kapasitor Nonelektrolit Gambar 2.9. Kapasitor Elektrolit
Kapasitor yang digunakan terdapat beberapa macam, tetapi semuanya terbagi dalam
dua kelompok yaitu: nonelektolit, yang tidak mempunyai kutub seperti pada gambar
2.8 dan elektrolit, yang mempunyai terminal positif dan negatif seperti gambar 2.9.
2.10 Transistor
Fungsi transistor sangatlah besar dan mempunyai peranan penting untuk memperoleh
kinerja
yang
baik
bagi
sebuah
rangkaian
elektronika.
Dalam
dunia
elektronika, fungsi transistor ini adalah sebagai berikut:
Sebagai sebuah penguat (amplifier).
Sirkuit pemutus dan penyambung (switching).
Stabilisasi tegangan (stabilisator).
Sebagai perata arus.
Menahan sebagian arus.
Menguatkan arus.
Membangkitkan frekuensi rendah maupun tinggi.
Modulasi sinyal dan berbagai fungsi lainnya.
Universitas Sumatera Utara
Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian
analog ini meliputi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio.
Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan
tinggi. Beberapa diantara transistor dapat juga dirangkai sedemikian rupa
sehingga fungsi transistor menjadi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya.
2.10.1 Jenis-jenis Transistor
Jenis-Jenis Transistor dan cara kerja transistor pada umumnya dibagi menjadi
dua jenis yaitu; Transistor Bipolar (dwi kutub) dan Transistor Efek Medan (FET –
Field Effect Transistor).
Transistor Bipolar adalah jenis transistor yang paling banyak di gunakan
pada rangkaian elektronika. Jenis-Jenis Transistor ini terbagi atas 3
bagian
lapisan material semikonduktor yang terdiri dari dua formasi lapisan yaitu lapisan PN-P (Positif-Negatif-Positif) dan lapisan N-P-N (Negatif-Positif-Negatif). Sehingga
menurut dua formasi lapisan tersebut transistor bipolar dibedakan kedalam dua jenis
yaitu transistor PNP dan transistor NPN.
Universitas Sumatera Utara