FINAL PROJECT DIGITAL POWER SUPPLY BASED ON MICROCONTROLER ATMEGA8535
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
oleh:
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
FINAL PROJECT
DIGITAL POWER SUPPLY
BASED ON MICROCONTROLER ATMEGA8535
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
LEMBAR PERSETUJUAN
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
(DIGITAL POWER SUPPLY
BASED ON MICROCONTROLER ATMEGA8535)
disusun oleh :
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
Telah disetujui oleh :
Pembimbing,
Ir. Tjendro M.Kom
Tanggal : 17 Maret 2014
iii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Oleh:
Maria Ratna Puspita
NIM: 085114012
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 28 Februari 2014
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap
Ketua
: Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T.
Sekretaris
: Ir. Tjendro, M.Kom
Anggota
: Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T.
iv
Tanda Tangan
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 25 Februari 2014
Maria Ratna Puspita
v
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya tulis ini keupersembahkan untuk:
Yesus Kristus Gembalaku
Bunda Maria dan Malaikat pelindungku
Kedua Orang tua saya Bapak Suparno dan Mamak
Nurtyas Murwaningsih tercinta
Adik-adiku Johan, Doly, Desy dan Chandra tersayang
Almamaterku Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma
‘Penting untuk kamu tahu, apa yang kamu bisa dan apa
yang kamu tidak bisa.
Jika kamu punya kekuatan, pikiran, dan ketekunan.
Kamu akan sukses di akhir’
-Chesterfield-
vi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
: Maria Ratna Puspita
Nomor Mahasiswa
: 085114012
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
CATU DAYA DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk
media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu
meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan
nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 25 Februari 2014
Maria Ratna Puspita
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
INTISARI
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia
elektronika. Catu daya merupakan hal terpenting dalam sebuah instrumentasi elektronika.
Pada umumnya catu daya yang sudah memiliki sumber tegangan keluaran dengan sedikit
pilihan.
Catu daya dengan nilai tegangan variable ditampilkan secara digital. Sistem ini
akan dikendalikan dengan program pada mikrokontroler dengan mengatur potensiometer
digital untuk menghasilkan sumber tegangan yang diharapkan. Sistem ini juga dilengkapi
dengan keypad sebagai masukan dan Liquid Crystal Display (LCD) sebagai tampilan
sumber tegangan. User memasukan nilai tegangan yang diperlukan dengan menekan
tombol pada keypad sehingga keluaran akan sama dengan nilai yang tertampil pada layar
LCD.
Alat catu daya digital sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Tegangan
keluaran sudah sesuai dengan tegangan masukan.
Kata kunci: Catu daya, Potensiometer digital, LCD, Keypad
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
The developing technology has so fast advanced in electronic. The power supply is
the most important thing on electronics instrumentation. In general, existing power supply
has little choice output voltage source.
Power supply with variable voltage values displayed digitally. This system will
controller by program in microcontroller by controlled digital potentiometer to receive
voltage sources wanted. This system has completed with keypad as an input and Liquid
Crystal Display (LCD) as voltage source display. User input the voltage value needed by
pushed the keypad, the output will get value as same as displayed on the LCD.
Digital power supply has been successfully made and ha well done operation. The
output voltage got same value with the input voltage.
Keywords: Power supply, Digital potentiometer, LCD, Keypad
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah
memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan
baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. Tjendro, M.Kom., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan
ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan
skripsi ini.
4. Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dan Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T., dosen
penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi
ini.
5. Kedua orang tua saya atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada
henti.
6. Adik-adikku tersayang Johan, Doly, Desy dan Chandra atas doa, perhatian,
dukungan dan kasih sayang tiada henti.
7. Hardy Boyfonda Doko atas dukungan, doa, perhatian, semangat dalam
menyelesaikan skripsi ini.
8. Staf sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.
9. Teman-teman kost muria Frada, kak Sopi, astrid, kak Eva, dll atas dukungan dan
doa.
10. Rake Silverrian alias om Rian, terima kasih banyak atas dukungan dalam
penyelesaian skripsi ini.
11. Aninditya Dichi Saptarini, atas segala dukungan yang selalu mengingatkan, doa,
dan menjadi teman yang baik.
12. Angelina Nita Jatun alias bu Nita, atas dukungan, doa, dan kasih sayang yang tiada
henti.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro, kawan-kawan
seperjuangan, dan semua kawan yang mendukung saya dalam mendukung dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang
telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami
kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan,
kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga skripsi ini
dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Penulis
Maria Ratna Puspita
xi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii
INTISARI .................................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................. x
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv
DAFTAR TABEL..................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.................................................................................................. 1
1.2.
Tujuan dan Manfaat .......................................................................................... 1
1.3.
Batasan Masalah ............................................................................................... 2
1.4.
Metodologi Penelitian ...................................................................................... 2
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Mikrokontroer AVR Atmega8535 ................................................................... 4
2.1.1. Arsitektur AVR ATmega8535 ............................................................. 4
2.1.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535 .............................................. 4
2.1.3. Organisasi Memori AVR ATmega8535 ............................................... 5
2.1.4. Interupsi ................................................................................................ 7
2.1.5. Timer/Counter0 .................................................................................... 8
xii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.2.
Analog To Digital Converter (ADC) ................................................................ 13
2.2.1. ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX) ... …………………. 15
2.2.2. ADC Control and Status Register A (ADSRA) ...... …………………. 16
2.2.3. ADC Data Register (ADCH-ADCL) ...................... …………………. 17
2.2.4. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0) ........................ …………………. 17
2.3
Keypad .............................................................................................................. 18
2.4.
Liquid Crystal Display (LCD) .......................................................................... 19
2.5.
Potensiometer Digital ....................................................................................... 21
2.6.
Rectifier.............................................................................................................. 24
2.7.
Filter ................................................................................................................. 24
2.8.
IC Regulator ..................................................................................................... 26
2.9.
Penguat Arus .................................................................................................... 28
BAB III PERANCANGAN
3.1.
Perancangan Sistem Secara Keseluruhan ............................ …………………. 30
3.2.
Perancangan Perangkat Keras ............................................. …………………. 31
3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum mikrokontroler ATmega8535 31
3.2.2. Perancangan Rangkaian Penyearah ........................................................ 33
3.2.3. Perancangan Rangkaian Regulator ......................................................... 36
3.2.4. Perancangan Rangkaian Current Bosster ............................................... 37
3.2.5. Rangkaian LCD ...................................................................................... 38
3.2.6. Rangkaian Keypad.................................................................................. 38
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak ......................................................................... 39
3.3.1. Diagram Alir Sistem ............................................................................... 39
3.3.2. Diagram Alir Input Tegangan................................................................. 40
3.3.3. Diagram Alir Proses ............................................................................... 41
3.3.4. Diagram Alir Proses penyetaraan ........................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Implementasi Alat ................................................................................... 44
4.1.1. Rangkaian Potensiometer Digital ........................................................... 45
4.1.2. Rangkaian Regulator +15Volt dan -15Volt ............................................ 47
4.2.
Data Pengujian dan Pembahasan ...................................................................... 42
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.2.1. Pengujian Tegangan keluaran Tanpa Beban.……. ................................ 48
4.2.2. Pengujian Keluaran Berbeban ................................... …………………. 52
4.3.
Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ......................... …………………. 54
4.3.1. Program Menu ........................................................................................ 54
4.3.2. Program Tegangan Masukan .................................................................. 56
4.3.3. Program Proses ....................................................................................... 57
4.3.4. program penyetaraan .............................................................................. 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ....................................................................................................... 62
5.2.
Saran ................................................................................................................. 62
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 63
LAMPIRAN ............................................................................................................... L1
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1.
Diagram Blok Sistem............................................................................... 2
Gambar 2.1.
Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega8535......................................... 5
Gambar 2.2.
Organisasi Memori ATmega8535 ........................................................... 6
Gambar 2.3.
Pulsa Fast PWM ...................................................................................... 12
Gambar 2.4.
Pulsa Non-inverting Phase correct PWM ............................................... 13
Gambar 2.5.
Blok ADC ................................................................................................ 14
Gambar 2.6. Konfigurasi Keypad Matriks 4x4 ............................................................ 18
Gambar 2.7.
Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2 ............................................ 19
Gambar 2.8.
Konfigurasi Pin LCD 16x2 ...................................................................... 20
Gambar 2.9.
Konfigurasi Pin DS1669 8-pin DIP 300-mil ........................................... 21
Gambar 2.10. Konfigurasi Pin DS1669 8-pin SOIC 208-mil ........................................ 21
Gambar 2.11. DS1669 dengan pushbutton tunggal ........................................................ 22
Gambar 2.12. DS1669 dengan pushbutton ganda .......................................................... 23
Gambar 2.13. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh ................................................ 24
Gambar 2.14. Rangkaian penyarah gelombang penuh ................................................... 24
Gambar 2.15. Bentuk gelombang penyearah gelombang penuh .................................... 25
Gambar 2.16. Rangkaian internal LM317 ...................................................................... 26
Gambar 2.17. Rangkaian dasar regulator LM317 .......................................................... 27
Gambar 2.18. Rangkaian Regulator 0-12V .................................................................... 27
Gambar 2.19. Transistor Darlington ............................................................................... 28
Gambar 2.20. Konfigurasi Transistor Darlington........................................................... 29
Gambar 3.1.
Diagram blok sistem ................................................................................ 30
Gambar 3.2.
Rangkaian osilator ATmega8535 ............................................................ 31
Gambar 3.3. Rangkaian reset ATmega8535 ................................................................ 32
Gambar 3.4.
Rangkaian Sistem Minimum ................................................................... 33
Gambar 3.5.
Rangkaian minimum sistem .................................................................... 30
Gambar 3.6. Rangkaian Regulator 0-12V .................................................................... 36
Gambar 3.7. Rangkaian Current Booster ..................................................................... 37
Gambar 3.8.
Rangkaian LCD ....................................................................................... 38
Gambar 3.9.
Rangkaian keypad 4x4............................................................................. 39
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.10. Diagram alir sistem .................................................................................. 40
Gambar 3.11. Diagram Alir Input Tegangan.................................................................. 41
Gambar 3.12. Diagram Alir Proses ................................................................................ 42
Gambar 3.13. Diagram Alir Proses Penyetaraan ............................................................ 43
Gambar 4.1.
Rangkaian Sistem minimum ATmega8535 ............................................. 44
Gambar 4.2.
Keypad 4x4 dan LCD 16x2 ....................................................................... 45
Gambar 4.3.
Rangkaian PCB Potensiometer Digital.................................................... 46
Gambar 4.4.
Rangkaian Potensiometer Digital ............................................................ 47
Gambar 4.5.
Rangkaian Regulator +15V dan -15V .................................................... 48
Gambar 4.6.
Tampilan Menu utama ............................................................................. 55
Gambar 4.7.
Tampilan Menu Pilihan ........................................................................... 55
Gambar 4.8.
Tampilan Memasukkan Tegangan ........................................................... 56
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi ........................................................................ 7
Tabel 2.2. Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 ........................................................ 7
Tabel 2.2. (lanjutan) Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 ....................................... 8
Tabel 2.3. Timer/Counter Control Register (TCCR0) .................................................. 8
Tabel 2.4. Presceale Timer/Counter0............................................................................ 8
Tabel 2.5. Mode Operasi ............................................................................................... 9
Tabel 2.6. Mode Normal dan CTC ................................................................................ 9
Tabel 2.7. Mode Fast PWM .......................................................................................... 9
Tabel 2.8. Mode phase correct PWM ........................................................................... 10
Tabel 2.9. Timer/Counter Register (TCNT0) ................................................................ 10
Tabel 2.10. Output Compare Register (OCR0) ............................................................... 10
Tabel 2.11. Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) ...................................... 10
Tabel 2.12. Timer/Counter Interrupt Flag Register TIFR ............................................. 11
Tabel 2.13. Register ADMUX........................................................................................ 15
Tabel 2.14. Pengaturan Tegangan Referensi ADC......................................................... 15
Tabel 2.15. ADC Control and Status Register A (ADSRA) .......................................... 16
Tabel 2.16. Skala Clock ADC ....................................................................................... 16
Tabel 2.17. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 0 ............................................. 17
Tabel 2.18. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 1 ............................................. 17
Tabel 2.19. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0) ....................................................... 17
Tabel 2.20. Pemicu ADC................................................................................................ 17
Tabel 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2.......................................................................... 20
Tabel 4.1. Hasil Pengujian tegangan keluaran regulator +15 Volt dan -15 Volt ......... 47
Tabel 4.2. Hasil Penurunan tegangan keluaran regulator +15 Volt dan -15 Volt ........ 48
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Tanpa Beban ..................................................................... 49
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Arus Berbeban................................................................... 53
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Tegangan Berbeban........................................................... 54
xvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia
elektronika . Dalam kehidupan sehari-hari telah banyak dijumpai alat-alat elektronika yang
menggunakan catu daya (power supply) sebagai sumber tegangan maupun sumber arus.
Catu daya merupakan hal terpenting dalam sebuah instrumentasi elektronika [1]. Catu daya
sudah banyak dipergunakan untuk praktikum oleh mahasiswa, penelitian para perancang
dan untuk keperluan-keperluan lain yang berhubungan dengan penggunaan catu daya.
Keluaran (sumber tegangan maupun sumber arus) dari catu daya memiliki nilai keluaran
tertentu (tetap) dan nilai keluaran yang dapat diatur-atur (variable).
Catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus bolak-balik
menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan elektronik membutuhkan catu daya
agar dapat berfungsi [2]. Berbagai variasi catu daya telah diciptakan oleh manusia untuk
mempermudah penggunaan dalam menginstrumentasikan alat-alat elektronika. Pada
umumnya catu daya yang sudah ada dengan keluaran sumber tegangan yang variable
belum memiliki banyak pilihan sumber tegangan.
Berdasarkan hal diatas, penulis ingin membuat catu daya dengan nilai tegangan
variable dan ditampilkan secara digital. Sistem ini akan dikendalikan dengan program pada
mikrokontroler dengan mengatur potensiometer digital untuk menghasilkan sumber
tegangan yang diharapkan. Sistem ini juga dilengkapi dengan keypad sebagai masukan dan
Liquid Crystal Display (LCD) sebagai tampilan sumber tegangan, user memasukan nilai
tegangan yang diperlukan dengan menekan tombol pada keypad sehingga keluaran akan
sama dengan nilai yang tertampil pada layar LCD.
1.2.
Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan sebuah alat yaitu catu daya digital
dengan pengaturan keluaran tegangan sesuai masukan yang diberikan melalui keypad dan
keluarannya akan ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).
1
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah bagi pengguna catu daya
dalam menginstrumentasikan alat-alat elektronika dengan hanya memasukkan nilai
sumber tengangan yang diperlukan yaitu nilai sumber masukan sama dengan nilai sumber
pada keluaran.
1.3.
Batasan Masalah
Penelitian akan dibatasi pada pembuatan catu daya digital berbasis mikrokontroler
ATmega8535, spesifikasi alat yang digunakan:
a.
Keluaran Tegangan DC yang terukur 0-12 volt dengan interval 0.1 volt.
b. Menggunakan IC LM317.
c.
Menggunakan trafo step down maksimal arus 2 A.
d. Keypad sebagai masukan.
1.4.
e.
LCD (Liquid Crystal Display) sebagai penampil.
f.
Menggunakan potensiometer digital.
Metodologi Penelitian
Penulisan tugas akhir ini menggunakan metode:
a.
Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan jurnal-jurnal. Studi
kepustakaan
yang
mencangkup
literature-literatur
mengenai
datasheet
ATmega8535 dan datasheet DS1669 (potensiometer digital).
b. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk
mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan
yang telah ditentukan. Gambar 1.1 adalah model diagram blok sistem yang
akan dirancang.
Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3
c.
Perancangan dan pembuatan rangkaian elektronik seperti rangkaian ic regulator
tegangan. Tahap ini meliputi perhitungan teoritis dan pembuatan PCB.
d. Perancangan dan pembuatan program menggunakan bahasa C dengan software
CodeVision AVR.
e.
Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara
memasukkan beberapa nilai melalui keypad dan keluaran akan tertampil
melalui LCD (Liquid Crystal Display).
f.
Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa dan kesimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan melihat presentasi error yang terjadi pada
kinerja sistem secara keseluruhan, yaitu membandingkan nilai masukan dengan
nilai keluaran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Mikrokontroler AVR ATmega8535
AVR (Alf and Vegard’sRiscProcessor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit
yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).
Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega8535. Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode.
2.1.1
Arsitekstur AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut:
a.
Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
b. ADC 10 bit sebanyak 8 channel
c.
Tiga buah timer/counter yaitu Timer 0, Timer 1 dan Timer 2
d. Watchdog Timer dengan osilator internal
e.
SRAM sebanyak 512 byte
f.
Memori Flash sebesar 8 kb
g. Sumber Interupsi internal dan eksternal
h. Port SPI (Serial Pheriperal Interface)
i.
EEPROM on board sebanyak 512 byte
j.
Komporator analog
k. Port USART (Universal Shyncbrounous Ashynchronous Receiver Transmitter)
2.1.2
Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535
Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 dengan kemasan 40-pin DIP (dual
in-line package) dapat dilihat pada gambar 2.1. Untuk memaksimalkan performa dan
paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah
untuk program dan data). Ketika sebuah intruksi sedang dikerjakan maka instruksi
berikutnya diambil dari memori program.
4
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 [3]
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [3]:
a.
VCC (power supply)
b. GND (ground)
c.
Port A (PA7…PA0), Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog
digital converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah.
d. Port B (PB7…PB0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
e.
Port C (PC7…PC0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
f.
Port D (PD7…PD0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
g. RESET (Reset Input)
h. XTAL1 (Input Oscillator)
i.
XTAL2 (Output Oscillator)
j.
AVCC adalah pin pengelola tegangan untuk Port A dan ADC
k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D converter dan Port I/O 8-bit dua
arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkain reset, waktu pengosongan
kapasitor dapat dihitung dengan persamaan :
=
×
(2.1)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6
2.1.3
Organisasi Memori AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori Flash,
memori data dan EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah seperti pada
gambar 2.3.
Gambar 2.2. Organisasi Memori ATmega8535 [4]
2.1.3.1 Memori Flash
Memori flash merupakan memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata
flash menunjukkan jenis ROM yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik [5]. Memori
ini terdiri dari program boot dan program aplikasi. Jika tidak menggunakan fitur Boot
Leader Flash maka semua kapasitas aplikasi memori program digunakan untuk program
aplikasi namun jika mengunakan fitur Boot Leader Flash maka pembagian ukuran
ditentukan oleh BOOTSZ fuse.
2.1.3.2 Memori Data
Memori data merupakan memori RAM yang digunakan untuk diperlukan program
[5].
Memori data terdiri dari 32 General Purpose Register (GPR) yang merupakan
register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic
Unit (ALU) dan I/O register dan additional I/O register yang difungsikan khusus untuk
mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, port,
timer/counter, USART.
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 Byte yang terbagi
menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7
2.1.3.3 EEPROM
EEPROM merupakan memori data yang dapat menyimpan ketika chip mati (off).
Memori ini digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan
catu daya. ATmega8535 memiliki EEPROM sebesar 512 Byte yang terpisah dari memori
program maupun memori data [4].
2.1.4 Interupsi
Interupsi adalah suatu kondisi dimana mikrokontroler akan berhenti sementara dari
program utama untuk melayani instruksi-instruksi pada interupsi kemudian kembali
mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai
dikerjakan [6].
Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [6]
Jenis Interupt
INT0
INT1
INT2
PIN pada ATmega8535
PORTD.2
PORTD.3
PORTB.2
ATmega8535 menyediakan 21 macam sumber interupsi yang masing-masing
memiliki alamat program vector interupsi. Setiap interupsi yang aktif akan dilayani segera
setelah terjadi permintaan interupsi, tetapi jika di dalam waktu bersamaan terjadi lebih dari
satu interupsi maka prioritas yang akan diselesaikan lebih dulu adalah interupsi yang
memiliki nomor urut lebih kecil sesuai pada tabel 2.2.
Tabel 2.2. Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 [4]
No.
Vektor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9..
10.
11.
Alamat
Sumber Interupsi
Keterangan
Program
0x000
RESET
External Pin, Power-on, Reset, Brown-out
Reset and Watchdog Reset
0x001
INT0
External Interrupt Request 0
0x002
INT1
External Interrupt Request 1
0x003
TIMER2 COMP
Timer/Counter2 Compare Match
0x004
TIMER2 OVF
Timer/Counter2 Overflow
0x005
TIMER1 CAPT
Timer/Counter1 Capture Event
0x006
TIMER1 COMPA Timer/Counter1 Compare Match A
0x007
TIMER1 COMPB Timer/Counter1 Compare Match B
0x008
TIMER1 OVF
Timer/Counter1 Overflow
0x009
TIMER0 OVF
Timer/Counter0 Overflow
0x00A
SPI, STC
Serial Transfer Complete
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8
Tabel 2.2. (lanjutan) Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 [4]
No.
Vektor
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Alamat
Program
0x00B
0x00C
0x00D
0x00E
0x00F
0x010
0x011
0x012
0x013
0x014
Sumber Interupsi
USART, RXC
USART, UDRE
USART, TXC
ADC
EE_RDY
ANA_COMP
TWI
INT2
TIMER0 COMP
SPM_RDY
Keterangan
USART, Rx Complete
USART Data Register Empty
USART, Tx Complete
ADC Conversion Complete
EEPROM Ready
Analog Comparator
Two-wire Serial Interface
External Interrupt Request 2
Timer/Counter0 Compare Match
Store Program Memory Ready
2.1.5 Timer/Counter0
Timer/Counter0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber
pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) maupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas
8-bit (256 cacahan).
2.1.5.1 Register Pengendali Timer0 [5]
1. Timer/Counter Control Register (TCCR0)
Tabel 2.3. Timer/Counter Control Register (TCCR0)
Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescealer) atau mendefenisikan pulsa/clock
yang akan masuk ke dalam Timer/Counter0.
Tabel 2.4. Presceale Timer/Counter0
CS02
0
0
0
0
1
1
1
1
CS01
0
0
1
1
0
0
1
1
CS00
0
1
0
1
0
1
0
1
Keterangan
Stop/berhenti
Clk (sama dengan clock cpu)
Clk/8 (1 clk timer/counter0 = 8 clk cpu)
Clk/64 (1 clk timer/counter0 = 64 clk cpu)
Clk/256 (1 clk timer/counter0 = 256 clk cpu)
Clk/1024 (1 clk timer/counter0 = 1024 clk cpu)
Clk eksternal dari pin T0 pada kondisi falling edge
Clk eksternal dari pin T0 pada kondisi rising edge
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9
(1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam
timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah
perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1.
a.
Bit 7 – FOC0 : Force Output Compare
Bit 7 hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit – F0C0 di-set
maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).
b.
Bit 3, 6 – WGM01:0: Waveform Generation Mode
Bit 3 dan bit 6 digunakan untuk memilih mode seperti ditunjukkan pada tabel
2.5.
Tabel 2.5. Mode Operasi
WGM01
WGM00
Mode Operasi
TOP
0
0
1
1
0
1
0
1
Normal
Phase correct PWM
CTC
Fast PWM
0xFF
0xFF
OCR0
0xFF
c.
Update
OCR0
Imidiet
TOP
Imidiet
Bottom
Flag TOV0
on
MAX
Bottom
MAX
MAX
Bit 5,4 – COM01:0: Compare Match Output Mode
Bit 5 dan bit 4 berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output Timer0
(saluran output PWM).
Tabel 2.6. Mode Normal dan CTC
COM01
0
0
1
1
COM00
0
1
0
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Toggle saat compare match
Clear saat compare match
Set saat compare match
Tabel 2.7. Mode Fast PWM
COM01
0
0
1
1
COM00
0
1
0
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Clear saat compare match, Set saat bottom (noninverting)
Set saat compare match, clear saat bottom (inverting)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10
Tabel 2.8. Mode Phase Correct PWM
COM01 COM00
0
0
0
1
2.
1
0
1
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Clear saat compare match ketika up-counting, Set saat
compare match ketika down-counting (noninverting)
Set saat compare match ketika up-counting, clear saat
compare match ketika down-counting (inverting)
Timer/Counter Register (TCNT0)
Tabel 2.9. Timer/Counter Register (TCNT0)
Register yang bertugas menghitung pulsa yang masuk kedalam timer/counter.
Kapasitas registernya adalah 8-bit (255 hitungan), setelah mencapai hitungan
maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).
3.
Output Compare Register (OCR0)
Tabel 2.10. Output Compare Register (OCR0)
Register yang bertugas sebagai register pembanding dengan menentukan besarnya
sesuai dengan kebutuhan. Saat TCNT0 mencacah maka secara otomatis oleh CPU
akan dibandimgkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama
dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk
mode CTC dan PWM.
4.
Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK)
Tabel 2.11. Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK)
a.
Bit 0 – TOIE0: T/C0 Overflow Interrupt Enable
Register TIMSK Timer/Counter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif
interupsi Timer/Counter0, jika TOIE0=1 maka enable dan jika TOIE0=0 maka
disable.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11
b.
Bit 1 – OCIE0: T/C0 Output Compare Match Enable
Selain ATMega8,TIMSK Timer/Counter0 memilki OCIE0 sebagai bit pengaktif interupsi compare match Timer/Counter0, jika OCIE0=1 enable dan jika
OCIE0=0 maka disable.
5.
Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR)
Tabel 2.12. Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR)
a.
Bit 1 – OCF0: Output Compare Flag 0
Flag OCF0 akan di set sebagai indikator jika terjadinya compare match dan
akan clear dengan sendirinya bersamaan eksekusi vektor interupsi Timer0
compare match.
b.
Bit 0 – TOV0: Timer/Counter0 Overflow Flag
Bit status Timer/Counter0 dalam register TIFR, dimana bit TOV0 akan set
secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT0 dan
akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.
2.1.5.2 Mode Operasi
1.
Normal
Mode normal ada dua yaitu normal overflow dan normal compare match. Dalam mode
normal
overflow
register
pencacah
TCNT0
bekerja secara normal
selalu
mencacah/menghitung ke-atas (counting-up) hingga mencapai nilai maksimal 0xFF
lalu 0x00 lagi (overflow). Dalam mode normal compare match register TCNT0
bekerja seperti mode normal overflow, bedanya jika diberi isi register OCR0 maka
ketika TCNT0==OCR0 akan terjadi compare match yang menyebabkan flag OCF0
secara otomatis set yang ditandai dengan terjadinya interupsi jika interupsi Timer0
compare match diaktifkan.
2.
CTC (Clear Timer on Compare Match)
Dalam mode CTC register pencacah TCNT0 mencacah naik (counting-up) hingga
mencapai TOP (nilai TCNT0 sama dengan nilai OCR0 yang telah ditentukan)
kemudian TCNT0 nol lagi yang otomatis menge-set flag OCF0 dan akan
membangkitkan interupsi Timer0 compare match jika diaktifkan dan seterusnya.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12
3.
Fast PWM (Pulsa Width Modulation)
Dalam mode fast PWM membuat generator gelombang. PWM adalah gelombang
digital/pulsa yang dapat diatur duty cycle-nya. Duty cycle adalah perbandingan antara
lama pada saat satu (on) dan lama periode satu gelombang pulsa.
Gambar 2.3. Pulsa PWM [5]
=
× 100%
(2.2)
Timer/Counter0 dalam mode fast PWM untuk mengendalikan lama t on dan t off
melalui register pembanding OCR0 yang menyebabkan besar duty cycle yang
dihasilkan. Chanel (saluran) PWM Timer/Counter0 adalah pin OC0 (PB3) sebagai
keluaran saluran PWM. Sifat cacahan mode fast PWM register pencacah TCNT0
mencacah dari BOTTOM (0x00) terus mencacah naik (counting-up) hingga mencapai
MAX (0xFF) kemudian mulai dari BOTTOM lagi dan seterusnya disebut single slope
(satu arah cacahan ) seperti ditunjukkan gambar 2.3.
Gambar 2.3. Pulsa Fast PWM [5]
Frekuensi pin OC0 (PB3) untuk fast PWM dihitung dengan menggunakan persamaan:
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13
=
_ /
· 256
(2.3)
dengan:
_ /
= frekuensi clock chip
= presecaler sumber clock (1,8,64,256,1024)
4.
Phase Correct PWM
Pada mode phase correct PWM operasi cacahan register TCNT0 menggunakan dual
slope (dua arah cacahan/bolak-balik) dimana TCNT0 mencacah dari BOTTOM (0x00)
counting-up hingga mencapai MAX (0xFF) kemudian counting-down hingga
BOTTOM (0x00) dan seterusnya.
Gambar 2.4. Pulsa Non-inverting Phase Correct PWM [4]
Frekuensi phase correct PWM dihitung menggunakan persamaan:
=
_ /
· 510
(2.4)
dengan:
_ /
= frekuensi clock chip
= presecaler sumber clock (1,8,64,256,1024)
2.2.
Analog To Digital Converter (ADC)
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fasilitas ADC yang sudah built-in dalam
chip. ATmega8535 memiliki resolusi ADC 10-bit dengan 8 channel input dan mendukung
16 macam penguat beda [4].
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14
Data hasil konversi dapat dihitung dengan persamaan:
1.
Konversi tunggal
=
· 1024
(2.5)
dengan:
= Tegangan masukan pada pin yang dipilih
= Tegangan referensi
2.
Penguat beda
=
−
(
)·
· 512
dengan:
= Tegangan masukan pada pin positif
= Tegangan masukan pada pin negative
= Faktor penguatan
= Tegangan referensi
Gambar 2.5. Blok ADC [5]
(2.6)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15
2.2.1. ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX)
Tabel 2.13. Register ADMUX
a.
Bit 7:6 – REFS1:0 : Reference Selection Bits
Bit REFS1 dan REFS0 digunakan untuk menentukan tegangan dari ADC
seperti ditunjukkan pada tabel 2.14 dan tidak dapat dirubah saat konversi
sedang berlangsung.
Gambar 2.14. Pengaturan Tegangan Referensi ADC
REFS1
0
0
1
1
REFS0
0
1
0
1
Tegangan Referensi
Pin AVEF
PIN AVCC, dengan pin AREF diberi kapasitor
Internal 2.56 V dengan pin AREF diberi kapasitor
keterangan:
‘00’= Tegangan referensi menggunakan tegangan yang terhubung ke pin
AREF
‘01’= Tegangan referensi menggunakan tegangan AVCC dan pin AREF
diberi kapasitor
‘10’= Tidak digunakan
‘11’= Tegangan referensi menggunakan referensi interval 2.56V dan pin
AREF diberi kapasitor
b. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result
Bit ADLAR digunakan untuk mengatur format peyimpanan data ADC pada
register ADCL dan ADCH
c.
Bit 4:0 – MUX4:0 : Analog Channel and Gain Selection Bits
Bit MUX4:0 digunakan untuk menentukan pin masukan analog ADC pada
konversi tunggal atau menentukan pin-pin masukan analog dan nilai
penguatannya (gain) pada mode penguat beda.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16
2.2.2. ADC Control and Status Register A (ADSRA)
Tabel 2.15. ADC Control and Status Register A (ADSRA)
a. Bit 7 – ADEN : ADC Enable
Bit ADEN digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan fasilitas ADC.
(Bit ADEN= 1 maka ADC aktif dan Bit ADEN= 0 maka ADC tidak aktif).
b. Bit 5 – ADATE : ADC Auto Trigger Enable
Bit ADATE digunakan untuk mengaktifkan pemicu proses konversi ADC
sesuai dengan bit-bit ADTS pada register SFIOR (bit ADATE=1 maka pemicu
ADC aktif).
c.
Bit 4 –ADIF : ADC Interrupt Flag
Bit ADIF adalah bendera interupsi ADC yang digunakan untuk menunjukkan
ada tidaknya permintaan interupsi ADC. Bit ADIF akan bernilai ‘1’ jika proses
konversi ADC telag selesai.
d. Bit 3 – ADIE : ADC Interrupt Enable
Bit ADIE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan interupsi ADC.
e.
Bit 2:0 – ADPS2:0 : ADC Preascaler Select Bits
Bit ADPS2, ADPS1 dan ADPS0 digunakan untuk menentukan factor pembagi
frekuensi kristal yang hasilnya digunakan sebagai clock ADC.
Tabel 2.16. Skala Clock ADC [4]
ADPS2
0
0
0
0
1
1
1
1
ADPS1
0
0
1
1
0
0
1
1
ADPS0
0
1
0
1
0
1
0
1
Faktor Pembagi
2
2
4
8
16
32
64
128
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17
2.2.3. ADC Data Register (ADCH-ADCL)
Register ini digunakan untuk penyimpanan data 10-bit hasil konversi ADC. Data
tersebut dapat disimpan dalam 2 format yang berbeda tergantung pada nilai bit ADLAR
seperti ditunjukkan pada tabel 2.17 dan tabel 2.18.
Tabel 2.17. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 0
Tabel 2.18. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 1
2.2.4. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0)
Tabel 2.19. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0)
Bit-bit ADTS2:0 berada pada register SFIOR digunakan untuk mengatur pemicu
proses konversi ADC seperti ditunjukkan pada tabel 2.20.
Tabel 2.20. Pemicu ADC [4]
ADTS2
0
0
0
0
1
1
1
1
ADTS1
0
0
1
1
0
0
1
1
ADTS0
0
1
0
1
0
1
0
1
Sumber Pemicu Konversi ADC
Free Running Mode
Analog Comparator
External Interrupt Request 0
Timer/Counter0 Compare Match
Timer/Counter0 Overflow
Timer/counter1 Compare Match B
Timer/counter1 Overflow
Timer/counter1 Capture Event
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18
keterangan:
‘000’ =
Mode Free-Running, konversi ADC akan dimulai pada saat bit ADSC
pada register ADCSRA diset ‘1’.
‘001’ =
Konversi ADC akan dimulai sesuai dengan pengaturan output Analog
Comparator
‘010’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi interupsi eksternal 0
‘011’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0
Compare Match
‘100’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0
Overflow
‘101’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Compare
Match B
‘110’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Overflow
‘111’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Capture
Event
2.3.
Keypad
Keypad matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara matriks (baris x kolom)
sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, keypad matriks 4x4
menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkain tombol
disusun secara horizontal membentuk baris dan secara vertikal membentuk kolom seperti
pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Konfigurasi Keypad Matriks 4x4 [7]
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19
Proses pengecekan dari tombol yang dirangkai secara matriks adalah dengan teknik
scanning, yaitu proses pengecekan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data
pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan balik) pada bagian lain. Pemberian
umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekan umpan balik pada kolom. Pada
saat pemberian umpan data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi
inversi. Tombol yang ditekan dapat diketetahui dengan melihat asal data dan di kolom
mana data tersebut terdeteksi.
2.4.
Liquid Crystal Display (LCD)
LCD (Liquid Crystal Display) memiliki 2 jenis yaitu LCD karakter dan LCD
grafik. LCD karakater adalah LCD yang karakternya terbatas pada tampilan karakter,
khususnya karakter ASCII seperti karakter-karakter yang tercetak pada keyboard
komputer. Sedangkan LCD grafik adalah LCD yang tampilannya tidak terbatas, bahkan
dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah yang terus berkembang seperti layar LCD yang
biasa dilihat di notebook/laptop [8].
Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasanya dituliskan dengan bilangan
matriks dari jumlah karakater yang dapat dituliskan pada LCD tersebut, yaitu jumlah
kolom karakter dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD 16x2 artinya terdapat 16
kolom dalam 2 baris ruang karakter seperti pada gambar 2.7, yang berarti total karakter
yang dapat dituliskan adalah 32 karakater [8].
Gambar 2.7. Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2
Agar dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik memerlukan koneksi yang
benar. Koneksi yang benar dengan mengetahui pin-pin antarmuka yang dimiliki LCD
karakter. LCD karakter memilki 16 pin seperti pada gambar 2.8 dan tabel 2.13.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20
Gambar 2.8. Konfigurasi Pin LCD 16x2
Tabel 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2
Nomor
PIN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
PIN
Keterangan
VSS
VDD
Vo
RS
R/W
EN
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
-
GND
5V
Kontras
Read / Write
Enable
Data 0
Data 1
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Data 6
Data 7
-
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan R/W dimana jalur EN
dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahukan LCD bahwa data sedang
dikirimkan. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat
logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan R/W. Ketika dua jalur yang
lain telah siap, set En dengan logika high “1” dan tunggu utnuk sejumlah waktu tertentu
(sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan di anggap
sebagai sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor,
dll). Ketika RS berlogika high “1” , data yang dikirim adalah data text yagn akan
ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan angka “1” pada layar
LCD maka RS harus diset logika high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write.
Ketika R/W berlogika high “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21
LCD. Sedangakan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi logika low “0”. Pada
akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (bergantung pada mode operasi yang dipilih
oleh user). Pada k
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro
oleh:
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2014
i
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
FINAL PROJECT
DIGITAL POWER SUPPLY
BASED ON MICROCONTROLER ATMEGA8535
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
DEPARTEMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2014
ii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
LEMBAR PERSETUJUAN
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL
BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535
(DIGITAL POWER SUPPLY
BASED ON MICROCONTROLER ATMEGA8535)
disusun oleh :
MARIA RATNA PUSPITA
NIM : 085114012
Telah disetujui oleh :
Pembimbing,
Ir. Tjendro M.Kom
Tanggal : 17 Maret 2014
iii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
CATU DAYA DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
Oleh:
Maria Ratna Puspita
NIM: 085114012
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 28 Februari 2014
Dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap
Ketua
: Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T.
Sekretaris
: Ir. Tjendro, M.Kom
Anggota
: Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T.
iv
Tanda Tangan
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain,
kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka,
sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 25 Februari 2014
Maria Ratna Puspita
v
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERSEMBAHAN
Karya tulis ini keupersembahkan untuk:
Yesus Kristus Gembalaku
Bunda Maria dan Malaikat pelindungku
Kedua Orang tua saya Bapak Suparno dan Mamak
Nurtyas Murwaningsih tercinta
Adik-adiku Johan, Doly, Desy dan Chandra tersayang
Almamaterku Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma
‘Penting untuk kamu tahu, apa yang kamu bisa dan apa
yang kamu tidak bisa.
Jika kamu punya kekuatan, pikiran, dan ketekunan.
Kamu akan sukses di akhir’
-Chesterfield-
vi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK
KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama
: Maria Ratna Puspita
Nomor Mahasiswa
: 085114012
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas
Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
CATU DAYA DIGITAL BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA8535
beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk
media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan
mempublikasikannya di internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu
meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan
nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 25 Februari 2014
Maria Ratna Puspita
vii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
INTISARI
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia
elektronika. Catu daya merupakan hal terpenting dalam sebuah instrumentasi elektronika.
Pada umumnya catu daya yang sudah memiliki sumber tegangan keluaran dengan sedikit
pilihan.
Catu daya dengan nilai tegangan variable ditampilkan secara digital. Sistem ini
akan dikendalikan dengan program pada mikrokontroler dengan mengatur potensiometer
digital untuk menghasilkan sumber tegangan yang diharapkan. Sistem ini juga dilengkapi
dengan keypad sebagai masukan dan Liquid Crystal Display (LCD) sebagai tampilan
sumber tegangan. User memasukan nilai tegangan yang diperlukan dengan menekan
tombol pada keypad sehingga keluaran akan sama dengan nilai yang tertampil pada layar
LCD.
Alat catu daya digital sudah berhasil dibuat dan bekerja dengan baik. Tegangan
keluaran sudah sesuai dengan tegangan masukan.
Kata kunci: Catu daya, Potensiometer digital, LCD, Keypad
viii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
ABSTRACT
The developing technology has so fast advanced in electronic. The power supply is
the most important thing on electronics instrumentation. In general, existing power supply
has little choice output voltage source.
Power supply with variable voltage values displayed digitally. This system will
controller by program in microcontroller by controlled digital potentiometer to receive
voltage sources wanted. This system has completed with keypad as an input and Liquid
Crystal Display (LCD) as voltage source display. User input the voltage value needed by
pushed the keypad, the output will get value as same as displayed on the LCD.
Digital power supply has been successfully made and ha well done operation. The
output voltage got same value with the input voltage.
Keywords: Power supply, Digital potentiometer, LCD, Keypad
ix
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus karena telah
memberikan berkat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini dengan
baik. Laporan akhir ini disusun untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Paulina Heruningsih Prima Rosa, S.Si., M.Sc., Dekan Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Petrus Setyo Prabowo, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Elektro Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Ir. Tjendro, M.Kom., dosen pembimbing yang dengan penuh pengertian dan
ketulusan hati memberi bimbingan, kritik, saran, serta motivasi dalam penulisan
skripsi ini.
4. Ir. Th. Prima Ari Setiyani, M.T., dan Pius Yozy Merucahyo, S.T., M.T., dosen
penguji yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dalam merevisi skripsi
ini.
5. Kedua orang tua saya atas dukungan, doa, cinta, perhatian, kasih sayang yang tiada
henti.
6. Adik-adikku tersayang Johan, Doly, Desy dan Chandra atas doa, perhatian,
dukungan dan kasih sayang tiada henti.
7. Hardy Boyfonda Doko atas dukungan, doa, perhatian, semangat dalam
menyelesaikan skripsi ini.
8. Staf sekretariat Teknik Elektro, atas bantuan dalam melayani mahasiswa.
9. Teman-teman kost muria Frada, kak Sopi, astrid, kak Eva, dll atas dukungan dan
doa.
10. Rake Silverrian alias om Rian, terima kasih banyak atas dukungan dalam
penyelesaian skripsi ini.
11. Aninditya Dichi Saptarini, atas segala dukungan yang selalu mengingatkan, doa,
dan menjadi teman yang baik.
12. Angelina Nita Jatun alias bu Nita, atas dukungan, doa, dan kasih sayang yang tiada
henti.
x
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13. Kawan-kawan seperjuangan angkatan 2008 Teknik Elektro, kawan-kawan
seperjuangan, dan semua kawan yang mendukung saya dalam mendukung dalam
menyelesaikan tugas akhir ini.
14. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas semua dukungan yang
telah diberikan dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan akhir ini masih mengalami
kesulitan dan tidak lepas dari kesalahan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan,
kritik dan saran yang membangun agar skripsi ini menjadi lebih baik. Semoga skripsi ini
dapat bermanfaat sebagaimana mestinya.
Penulis
Maria Ratna Puspita
xi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................. iii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. v
HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP............................. vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA
ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ...................................... vii
INTISARI .................................................................................................................... viii
ABSTRACT ................................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................. x
DAFTAR ISI .............................................................................................................. xii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xv
DAFTAR TABEL..................................................................................................... xvii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang.................................................................................................. 1
1.2.
Tujuan dan Manfaat .......................................................................................... 1
1.3.
Batasan Masalah ............................................................................................... 2
1.4.
Metodologi Penelitian ...................................................................................... 2
BAB II DASAR TEORI
2.1.
Mikrokontroer AVR Atmega8535 ................................................................... 4
2.1.1. Arsitektur AVR ATmega8535 ............................................................. 4
2.1.2. Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535 .............................................. 4
2.1.3. Organisasi Memori AVR ATmega8535 ............................................... 5
2.1.4. Interupsi ................................................................................................ 7
2.1.5. Timer/Counter0 .................................................................................... 8
xii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2.2.
Analog To Digital Converter (ADC) ................................................................ 13
2.2.1. ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX) ... …………………. 15
2.2.2. ADC Control and Status Register A (ADSRA) ...... …………………. 16
2.2.3. ADC Data Register (ADCH-ADCL) ...................... …………………. 17
2.2.4. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0) ........................ …………………. 17
2.3
Keypad .............................................................................................................. 18
2.4.
Liquid Crystal Display (LCD) .......................................................................... 19
2.5.
Potensiometer Digital ....................................................................................... 21
2.6.
Rectifier.............................................................................................................. 24
2.7.
Filter ................................................................................................................. 24
2.8.
IC Regulator ..................................................................................................... 26
2.9.
Penguat Arus .................................................................................................... 28
BAB III PERANCANGAN
3.1.
Perancangan Sistem Secara Keseluruhan ............................ …………………. 30
3.2.
Perancangan Perangkat Keras ............................................. …………………. 31
3.2.1. Perancangan Rangkaian Sistem Minimum mikrokontroler ATmega8535 31
3.2.2. Perancangan Rangkaian Penyearah ........................................................ 33
3.2.3. Perancangan Rangkaian Regulator ......................................................... 36
3.2.4. Perancangan Rangkaian Current Bosster ............................................... 37
3.2.5. Rangkaian LCD ...................................................................................... 38
3.2.6. Rangkaian Keypad.................................................................................. 38
3.3.
Perancangan Perangkat Lunak ......................................................................... 39
3.3.1. Diagram Alir Sistem ............................................................................... 39
3.3.2. Diagram Alir Input Tegangan................................................................. 40
3.3.3. Diagram Alir Proses ............................................................................... 41
3.3.4. Diagram Alir Proses penyetaraan ........................................................... 42
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1.
Hasil Implementasi Alat ................................................................................... 44
4.1.1. Rangkaian Potensiometer Digital ........................................................... 45
4.1.2. Rangkaian Regulator +15Volt dan -15Volt ............................................ 47
4.2.
Data Pengujian dan Pembahasan ...................................................................... 42
xiii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
4.2.1. Pengujian Tegangan keluaran Tanpa Beban.……. ................................ 48
4.2.2. Pengujian Keluaran Berbeban ................................... …………………. 52
4.3.
Analisa dan Pembahasan Perangkat Lunak ......................... …………………. 54
4.3.1. Program Menu ........................................................................................ 54
4.3.2. Program Tegangan Masukan .................................................................. 56
4.3.3. Program Proses ....................................................................................... 57
4.3.4. program penyetaraan .............................................................................. 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.
Kesimpulan ....................................................................................................... 62
5.2.
Saran ................................................................................................................. 62
DAFTAR PUSTAKA .............................................................................................. 63
LAMPIRAN ............................................................................................................... L1
xiv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1.
Diagram Blok Sistem............................................................................... 2
Gambar 2.1.
Konfigurasi Pin Mikrokontroler Atmega8535......................................... 5
Gambar 2.2.
Organisasi Memori ATmega8535 ........................................................... 6
Gambar 2.3.
Pulsa Fast PWM ...................................................................................... 12
Gambar 2.4.
Pulsa Non-inverting Phase correct PWM ............................................... 13
Gambar 2.5.
Blok ADC ................................................................................................ 14
Gambar 2.6. Konfigurasi Keypad Matriks 4x4 ............................................................ 18
Gambar 2.7.
Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2 ............................................ 19
Gambar 2.8.
Konfigurasi Pin LCD 16x2 ...................................................................... 20
Gambar 2.9.
Konfigurasi Pin DS1669 8-pin DIP 300-mil ........................................... 21
Gambar 2.10. Konfigurasi Pin DS1669 8-pin SOIC 208-mil ........................................ 21
Gambar 2.11. DS1669 dengan pushbutton tunggal ........................................................ 22
Gambar 2.12. DS1669 dengan pushbutton ganda .......................................................... 23
Gambar 2.13. Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh ................................................ 24
Gambar 2.14. Rangkaian penyarah gelombang penuh ................................................... 24
Gambar 2.15. Bentuk gelombang penyearah gelombang penuh .................................... 25
Gambar 2.16. Rangkaian internal LM317 ...................................................................... 26
Gambar 2.17. Rangkaian dasar regulator LM317 .......................................................... 27
Gambar 2.18. Rangkaian Regulator 0-12V .................................................................... 27
Gambar 2.19. Transistor Darlington ............................................................................... 28
Gambar 2.20. Konfigurasi Transistor Darlington........................................................... 29
Gambar 3.1.
Diagram blok sistem ................................................................................ 30
Gambar 3.2.
Rangkaian osilator ATmega8535 ............................................................ 31
Gambar 3.3. Rangkaian reset ATmega8535 ................................................................ 32
Gambar 3.4.
Rangkaian Sistem Minimum ................................................................... 33
Gambar 3.5.
Rangkaian minimum sistem .................................................................... 30
Gambar 3.6. Rangkaian Regulator 0-12V .................................................................... 36
Gambar 3.7. Rangkaian Current Booster ..................................................................... 37
Gambar 3.8.
Rangkaian LCD ....................................................................................... 38
Gambar 3.9.
Rangkaian keypad 4x4............................................................................. 39
xv
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
Gambar 3.10. Diagram alir sistem .................................................................................. 40
Gambar 3.11. Diagram Alir Input Tegangan.................................................................. 41
Gambar 3.12. Diagram Alir Proses ................................................................................ 42
Gambar 3.13. Diagram Alir Proses Penyetaraan ............................................................ 43
Gambar 4.1.
Rangkaian Sistem minimum ATmega8535 ............................................. 44
Gambar 4.2.
Keypad 4x4 dan LCD 16x2 ....................................................................... 45
Gambar 4.3.
Rangkaian PCB Potensiometer Digital.................................................... 46
Gambar 4.4.
Rangkaian Potensiometer Digital ............................................................ 47
Gambar 4.5.
Rangkaian Regulator +15V dan -15V .................................................... 48
Gambar 4.6.
Tampilan Menu utama ............................................................................. 55
Gambar 4.7.
Tampilan Menu Pilihan ........................................................................... 55
Gambar 4.8.
Tampilan Memasukkan Tegangan ........................................................... 56
xvi
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi ........................................................................ 7
Tabel 2.2. Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 ........................................................ 7
Tabel 2.2. (lanjutan) Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 ....................................... 8
Tabel 2.3. Timer/Counter Control Register (TCCR0) .................................................. 8
Tabel 2.4. Presceale Timer/Counter0............................................................................ 8
Tabel 2.5. Mode Operasi ............................................................................................... 9
Tabel 2.6. Mode Normal dan CTC ................................................................................ 9
Tabel 2.7. Mode Fast PWM .......................................................................................... 9
Tabel 2.8. Mode phase correct PWM ........................................................................... 10
Tabel 2.9. Timer/Counter Register (TCNT0) ................................................................ 10
Tabel 2.10. Output Compare Register (OCR0) ............................................................... 10
Tabel 2.11. Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK) ...................................... 10
Tabel 2.12. Timer/Counter Interrupt Flag Register TIFR ............................................. 11
Tabel 2.13. Register ADMUX........................................................................................ 15
Tabel 2.14. Pengaturan Tegangan Referensi ADC......................................................... 15
Tabel 2.15. ADC Control and Status Register A (ADSRA) .......................................... 16
Tabel 2.16. Skala Clock ADC ....................................................................................... 16
Tabel 2.17. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 0 ............................................. 17
Tabel 2.18. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 1 ............................................. 17
Tabel 2.19. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0) ....................................................... 17
Tabel 2.20. Pemicu ADC................................................................................................ 17
Tabel 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2.......................................................................... 20
Tabel 4.1. Hasil Pengujian tegangan keluaran regulator +15 Volt dan -15 Volt ......... 47
Tabel 4.2. Hasil Penurunan tegangan keluaran regulator +15 Volt dan -15 Volt ........ 48
Tabel 4.3. Hasil Pengujian Tanpa Beban ..................................................................... 49
Tabel 4.4. Hasil Pengujian Arus Berbeban................................................................... 53
Tabel 4.5. Hasil Pengujian Tegangan Berbeban........................................................... 54
xvii
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan dunia
elektronika . Dalam kehidupan sehari-hari telah banyak dijumpai alat-alat elektronika yang
menggunakan catu daya (power supply) sebagai sumber tegangan maupun sumber arus.
Catu daya merupakan hal terpenting dalam sebuah instrumentasi elektronika [1]. Catu daya
sudah banyak dipergunakan untuk praktikum oleh mahasiswa, penelitian para perancang
dan untuk keperluan-keperluan lain yang berhubungan dengan penggunaan catu daya.
Keluaran (sumber tegangan maupun sumber arus) dari catu daya memiliki nilai keluaran
tertentu (tetap) dan nilai keluaran yang dapat diatur-atur (variable).
Catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus bolak-balik
menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan elektronik membutuhkan catu daya
agar dapat berfungsi [2]. Berbagai variasi catu daya telah diciptakan oleh manusia untuk
mempermudah penggunaan dalam menginstrumentasikan alat-alat elektronika. Pada
umumnya catu daya yang sudah ada dengan keluaran sumber tegangan yang variable
belum memiliki banyak pilihan sumber tegangan.
Berdasarkan hal diatas, penulis ingin membuat catu daya dengan nilai tegangan
variable dan ditampilkan secara digital. Sistem ini akan dikendalikan dengan program pada
mikrokontroler dengan mengatur potensiometer digital untuk menghasilkan sumber
tegangan yang diharapkan. Sistem ini juga dilengkapi dengan keypad sebagai masukan dan
Liquid Crystal Display (LCD) sebagai tampilan sumber tegangan, user memasukan nilai
tegangan yang diperlukan dengan menekan tombol pada keypad sehingga keluaran akan
sama dengan nilai yang tertampil pada layar LCD.
1.2.
Tujuan dan Manfaat
Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan sebuah alat yaitu catu daya digital
dengan pengaturan keluaran tegangan sesuai masukan yang diberikan melalui keypad dan
keluarannya akan ditampilkan pada LCD (Liquid Crystal Display).
1
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
2
Manfaat dari penelitian ini adalah untuk mempermudah bagi pengguna catu daya
dalam menginstrumentasikan alat-alat elektronika dengan hanya memasukkan nilai
sumber tengangan yang diperlukan yaitu nilai sumber masukan sama dengan nilai sumber
pada keluaran.
1.3.
Batasan Masalah
Penelitian akan dibatasi pada pembuatan catu daya digital berbasis mikrokontroler
ATmega8535, spesifikasi alat yang digunakan:
a.
Keluaran Tegangan DC yang terukur 0-12 volt dengan interval 0.1 volt.
b. Menggunakan IC LM317.
c.
Menggunakan trafo step down maksimal arus 2 A.
d. Keypad sebagai masukan.
1.4.
e.
LCD (Liquid Crystal Display) sebagai penampil.
f.
Menggunakan potensiometer digital.
Metodologi Penelitian
Penulisan tugas akhir ini menggunakan metode:
a.
Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan jurnal-jurnal. Studi
kepustakaan
yang
mencangkup
literature-literatur
mengenai
datasheet
ATmega8535 dan datasheet DS1669 (potensiometer digital).
b. Perancangan subsistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk
mencari bentuk model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan
mempertimbangkan dari berbagai faktor-faktor permasalahan dan kebutuhan
yang telah ditentukan. Gambar 1.1 adalah model diagram blok sistem yang
akan dirancang.
Gambar 1.1. Diagram Blok Sistem
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
3
c.
Perancangan dan pembuatan rangkaian elektronik seperti rangkaian ic regulator
tegangan. Tahap ini meliputi perhitungan teoritis dan pembuatan PCB.
d. Perancangan dan pembuatan program menggunakan bahasa C dengan software
CodeVision AVR.
e.
Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara
memasukkan beberapa nilai melalui keypad dan keluaran akan tertampil
melalui LCD (Liquid Crystal Display).
f.
Analisa dan penyimpulan hasil percobaan. Analisa dan kesimpulan hasil
percobaan dapat dilakukan dengan melihat presentasi error yang terjadi pada
kinerja sistem secara keseluruhan, yaitu membandingkan nilai masukan dengan
nilai keluaran.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Mikrokontroler AVR ATmega8535
AVR (Alf and Vegard’sRiscProcessor) merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit
yang diproduksi oleh Atmel berbasis arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).
Chip AVR yang digunakan untuk tugas akhir ini adalah ATmega8535. Hampir semua
instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock dan mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interupsi internal dan eksternal, serial
UART, programmable Watchdog Timer, dan power saving mode.
2.1.1
Arsitekstur AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki arsitektur sebagai berikut:
a.
Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
b. ADC 10 bit sebanyak 8 channel
c.
Tiga buah timer/counter yaitu Timer 0, Timer 1 dan Timer 2
d. Watchdog Timer dengan osilator internal
e.
SRAM sebanyak 512 byte
f.
Memori Flash sebesar 8 kb
g. Sumber Interupsi internal dan eksternal
h. Port SPI (Serial Pheriperal Interface)
i.
EEPROM on board sebanyak 512 byte
j.
Komporator analog
k. Port USART (Universal Shyncbrounous Ashynchronous Receiver Transmitter)
2.1.2
Deskripsi Mikrokontroler ATmega8535
Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 dengan kemasan 40-pin DIP (dual
in-line package) dapat dilihat pada gambar 2.1. Untuk memaksimalkan performa dan
paralelisme, AVR menggunakan arsitektur Harvard (dengan memori dan bus terpisah
untuk program dan data). Ketika sebuah intruksi sedang dikerjakan maka instruksi
berikutnya diambil dari memori program.
4
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
5
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega8535 [3]
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki konfigurasi Pin sebagai berikut [3]:
a.
VCC (power supply)
b. GND (ground)
c.
Port A (PA7…PA0), Port A berfungsi sebagai input analog pada ADC (analog
digital converter). Port A juga berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah.
d. Port B (PB7…PB0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
e.
Port C (PC7…PC0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
f.
Port D (PD7…PD0), Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan
resistor internal pull-up (yang dipilh untuk beberapa bit).
g. RESET (Reset Input)
h. XTAL1 (Input Oscillator)
i.
XTAL2 (Output Oscillator)
j.
AVCC adalah pin pengelola tegangan untuk Port A dan ADC
k. AREF adalah pin referensi analog untuk ADC
Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D converter dan Port I/O 8-bit dua
arah. Port B, Port C, Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal
pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit). Pada rangkain reset, waktu pengosongan
kapasitor dapat dihitung dengan persamaan :
=
×
(2.1)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
6
2.1.3
Organisasi Memori AVR ATmega8535
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori Flash,
memori data dan EEPROM. Ketiganya memiliki ruang sendiri dan terpisah seperti pada
gambar 2.3.
Gambar 2.2. Organisasi Memori ATmega8535 [4]
2.1.3.1 Memori Flash
Memori flash merupakan memori ROM tempat kode-kode program berada. Kata
flash menunjukkan jenis ROM yang dapat ditulis dan dihapus secara elektrik [5]. Memori
ini terdiri dari program boot dan program aplikasi. Jika tidak menggunakan fitur Boot
Leader Flash maka semua kapasitas aplikasi memori program digunakan untuk program
aplikasi namun jika mengunakan fitur Boot Leader Flash maka pembagian ukuran
ditentukan oleh BOOTSZ fuse.
2.1.3.2 Memori Data
Memori data merupakan memori RAM yang digunakan untuk diperlukan program
[5].
Memori data terdiri dari 32 General Purpose Register (GPR) yang merupakan
register khusus yang bertugas untuk membantu eksekusi program oleh Arithmetic Logic
Unit (ALU) dan I/O register dan additional I/O register yang difungsikan khusus untuk
mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler antara lain pin, port,
timer/counter, USART.
ATmega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 Byte yang terbagi
menjadi 3 bagian yaitu register serba guna, register I/O dan SRAM.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
7
2.1.3.3 EEPROM
EEPROM merupakan memori data yang dapat menyimpan ketika chip mati (off).
Memori ini digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap gangguan
catu daya. ATmega8535 memiliki EEPROM sebesar 512 Byte yang terpisah dari memori
program maupun memori data [4].
2.1.4 Interupsi
Interupsi adalah suatu kondisi dimana mikrokontroler akan berhenti sementara dari
program utama untuk melayani instruksi-instruksi pada interupsi kemudian kembali
mengerjakan instruksi program utama setelah instruksi-instruksi pada interupsi selesai
dikerjakan [6].
Tabel 2.1. Hubungan PIN dan Interupsi [6]
Jenis Interupt
INT0
INT1
INT2
PIN pada ATmega8535
PORTD.2
PORTD.3
PORTB.2
ATmega8535 menyediakan 21 macam sumber interupsi yang masing-masing
memiliki alamat program vector interupsi. Setiap interupsi yang aktif akan dilayani segera
setelah terjadi permintaan interupsi, tetapi jika di dalam waktu bersamaan terjadi lebih dari
satu interupsi maka prioritas yang akan diselesaikan lebih dulu adalah interupsi yang
memiliki nomor urut lebih kecil sesuai pada tabel 2.2.
Tabel 2.2. Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 [4]
No.
Vektor
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9..
10.
11.
Alamat
Sumber Interupsi
Keterangan
Program
0x000
RESET
External Pin, Power-on, Reset, Brown-out
Reset and Watchdog Reset
0x001
INT0
External Interrupt Request 0
0x002
INT1
External Interrupt Request 1
0x003
TIMER2 COMP
Timer/Counter2 Compare Match
0x004
TIMER2 OVF
Timer/Counter2 Overflow
0x005
TIMER1 CAPT
Timer/Counter1 Capture Event
0x006
TIMER1 COMPA Timer/Counter1 Compare Match A
0x007
TIMER1 COMPB Timer/Counter1 Compare Match B
0x008
TIMER1 OVF
Timer/Counter1 Overflow
0x009
TIMER0 OVF
Timer/Counter0 Overflow
0x00A
SPI, STC
Serial Transfer Complete
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
8
Tabel 2.2. (lanjutan) Alamat Vektor Interupsi ATmega8535 [4]
No.
Vektor
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
Alamat
Program
0x00B
0x00C
0x00D
0x00E
0x00F
0x010
0x011
0x012
0x013
0x014
Sumber Interupsi
USART, RXC
USART, UDRE
USART, TXC
ADC
EE_RDY
ANA_COMP
TWI
INT2
TIMER0 COMP
SPM_RDY
Keterangan
USART, Rx Complete
USART Data Register Empty
USART, Tx Complete
ADC Conversion Complete
EEPROM Ready
Analog Comparator
Two-wire Serial Interface
External Interrupt Request 2
Timer/Counter0 Compare Match
Store Program Memory Ready
2.1.5 Timer/Counter0
Timer/Counter0 adalah sebuah timer/counter yang dapat mencacah sumber
pulsa/clock baik dari dalam chip (timer) maupun dari luar chip (counter) dengan kapasitas
8-bit (256 cacahan).
2.1.5.1 Register Pengendali Timer0 [5]
1. Timer/Counter Control Register (TCCR0)
Tabel 2.3. Timer/Counter Control Register (TCCR0)
Bit CS00 s.d. 02 bertugas untuk memilih (prescealer) atau mendefenisikan pulsa/clock
yang akan masuk ke dalam Timer/Counter0.
Tabel 2.4. Presceale Timer/Counter0
CS02
0
0
0
0
1
1
1
1
CS01
0
0
1
1
0
0
1
1
CS00
0
1
0
1
0
1
0
1
Keterangan
Stop/berhenti
Clk (sama dengan clock cpu)
Clk/8 (1 clk timer/counter0 = 8 clk cpu)
Clk/64 (1 clk timer/counter0 = 64 clk cpu)
Clk/256 (1 clk timer/counter0 = 256 clk cpu)
Clk/1024 (1 clk timer/counter0 = 1024 clk cpu)
Clk eksternal dari pin T0 pada kondisi falling edge
Clk eksternal dari pin T0 pada kondisi rising edge
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
9
(1 clk timer/counter0= 8 clk cpu) artinya tiap 8 clock CPU yang masuk ke dalam
timer/counter0 dihitung satu oleh register pencacah TCNT0. Falling edge adalah
perubahan pulsa/clock dari 1 ke 0. Rising edge adalah perubahan pulsa/clock dari 0 ke 1.
a.
Bit 7 – FOC0 : Force Output Compare
Bit 7 hanya dapat digunakan untuk metode pembanding . Jika bit – F0C0 di-set
maka akan memaksa terjadinya compare-match (TCNT0==OCR0).
b.
Bit 3, 6 – WGM01:0: Waveform Generation Mode
Bit 3 dan bit 6 digunakan untuk memilih mode seperti ditunjukkan pada tabel
2.5.
Tabel 2.5. Mode Operasi
WGM01
WGM00
Mode Operasi
TOP
0
0
1
1
0
1
0
1
Normal
Phase correct PWM
CTC
Fast PWM
0xFF
0xFF
OCR0
0xFF
c.
Update
OCR0
Imidiet
TOP
Imidiet
Bottom
Flag TOV0
on
MAX
Bottom
MAX
MAX
Bit 5,4 – COM01:0: Compare Match Output Mode
Bit 5 dan bit 4 berfungsi mendefinisikan pin OC0 sebagai output Timer0
(saluran output PWM).
Tabel 2.6. Mode Normal dan CTC
COM01
0
0
1
1
COM00
0
1
0
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Toggle saat compare match
Clear saat compare match
Set saat compare match
Tabel 2.7. Mode Fast PWM
COM01
0
0
1
1
COM00
0
1
0
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Clear saat compare match, Set saat bottom (noninverting)
Set saat compare match, clear saat bottom (inverting)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
10
Tabel 2.8. Mode Phase Correct PWM
COM01 COM00
0
0
0
1
2.
1
0
1
1
Output pin OC0
Tidak dihubungkan
Clear saat compare match ketika up-counting, Set saat
compare match ketika down-counting (noninverting)
Set saat compare match ketika up-counting, clear saat
compare match ketika down-counting (inverting)
Timer/Counter Register (TCNT0)
Tabel 2.9. Timer/Counter Register (TCNT0)
Register yang bertugas menghitung pulsa yang masuk kedalam timer/counter.
Kapasitas registernya adalah 8-bit (255 hitungan), setelah mencapai hitungan
maksimal maka akan kembali ke nol (overflow/limpahan).
3.
Output Compare Register (OCR0)
Tabel 2.10. Output Compare Register (OCR0)
Register yang bertugas sebagai register pembanding dengan menentukan besarnya
sesuai dengan kebutuhan. Saat TCNT0 mencacah maka secara otomatis oleh CPU
akan dibandimgkan dengan isi OCR0 secara kontinyu dan jika isi TCNT0 sama
dengan isi OCR0 maka akan terjadi compare match yang dapat dimanfaatkan untuk
mode CTC dan PWM.
4.
Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK)
Tabel 2.11. Timer/Counter Interrupt Mask Register (TIMSK)
a.
Bit 0 – TOIE0: T/C0 Overflow Interrupt Enable
Register TIMSK Timer/Counter0 memiliki bit TOIE0 sebagai bit peng-aktif
interupsi Timer/Counter0, jika TOIE0=1 maka enable dan jika TOIE0=0 maka
disable.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
11
b.
Bit 1 – OCIE0: T/C0 Output Compare Match Enable
Selain ATMega8,TIMSK Timer/Counter0 memilki OCIE0 sebagai bit pengaktif interupsi compare match Timer/Counter0, jika OCIE0=1 enable dan jika
OCIE0=0 maka disable.
5.
Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR)
Tabel 2.12. Timer/Counter Interrupt Flag Register (TIFR)
a.
Bit 1 – OCF0: Output Compare Flag 0
Flag OCF0 akan di set sebagai indikator jika terjadinya compare match dan
akan clear dengan sendirinya bersamaan eksekusi vektor interupsi Timer0
compare match.
b.
Bit 0 – TOV0: Timer/Counter0 Overflow Flag
Bit status Timer/Counter0 dalam register TIFR, dimana bit TOV0 akan set
secara otomatis ketika terjadi limpahan/overflow pada register TCNT0 dan
akan clear bersamaan dengan eksekusi vektor interupsi.
2.1.5.2 Mode Operasi
1.
Normal
Mode normal ada dua yaitu normal overflow dan normal compare match. Dalam mode
normal
overflow
register
pencacah
TCNT0
bekerja secara normal
selalu
mencacah/menghitung ke-atas (counting-up) hingga mencapai nilai maksimal 0xFF
lalu 0x00 lagi (overflow). Dalam mode normal compare match register TCNT0
bekerja seperti mode normal overflow, bedanya jika diberi isi register OCR0 maka
ketika TCNT0==OCR0 akan terjadi compare match yang menyebabkan flag OCF0
secara otomatis set yang ditandai dengan terjadinya interupsi jika interupsi Timer0
compare match diaktifkan.
2.
CTC (Clear Timer on Compare Match)
Dalam mode CTC register pencacah TCNT0 mencacah naik (counting-up) hingga
mencapai TOP (nilai TCNT0 sama dengan nilai OCR0 yang telah ditentukan)
kemudian TCNT0 nol lagi yang otomatis menge-set flag OCF0 dan akan
membangkitkan interupsi Timer0 compare match jika diaktifkan dan seterusnya.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
12
3.
Fast PWM (Pulsa Width Modulation)
Dalam mode fast PWM membuat generator gelombang. PWM adalah gelombang
digital/pulsa yang dapat diatur duty cycle-nya. Duty cycle adalah perbandingan antara
lama pada saat satu (on) dan lama periode satu gelombang pulsa.
Gambar 2.3. Pulsa PWM [5]
=
× 100%
(2.2)
Timer/Counter0 dalam mode fast PWM untuk mengendalikan lama t on dan t off
melalui register pembanding OCR0 yang menyebabkan besar duty cycle yang
dihasilkan. Chanel (saluran) PWM Timer/Counter0 adalah pin OC0 (PB3) sebagai
keluaran saluran PWM. Sifat cacahan mode fast PWM register pencacah TCNT0
mencacah dari BOTTOM (0x00) terus mencacah naik (counting-up) hingga mencapai
MAX (0xFF) kemudian mulai dari BOTTOM lagi dan seterusnya disebut single slope
(satu arah cacahan ) seperti ditunjukkan gambar 2.3.
Gambar 2.3. Pulsa Fast PWM [5]
Frekuensi pin OC0 (PB3) untuk fast PWM dihitung dengan menggunakan persamaan:
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
13
=
_ /
· 256
(2.3)
dengan:
_ /
= frekuensi clock chip
= presecaler sumber clock (1,8,64,256,1024)
4.
Phase Correct PWM
Pada mode phase correct PWM operasi cacahan register TCNT0 menggunakan dual
slope (dua arah cacahan/bolak-balik) dimana TCNT0 mencacah dari BOTTOM (0x00)
counting-up hingga mencapai MAX (0xFF) kemudian counting-down hingga
BOTTOM (0x00) dan seterusnya.
Gambar 2.4. Pulsa Non-inverting Phase Correct PWM [4]
Frekuensi phase correct PWM dihitung menggunakan persamaan:
=
_ /
· 510
(2.4)
dengan:
_ /
= frekuensi clock chip
= presecaler sumber clock (1,8,64,256,1024)
2.2.
Analog To Digital Converter (ADC)
Mikrokontroler ATmega8535 memiliki fasilitas ADC yang sudah built-in dalam
chip. ATmega8535 memiliki resolusi ADC 10-bit dengan 8 channel input dan mendukung
16 macam penguat beda [4].
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
14
Data hasil konversi dapat dihitung dengan persamaan:
1.
Konversi tunggal
=
· 1024
(2.5)
dengan:
= Tegangan masukan pada pin yang dipilih
= Tegangan referensi
2.
Penguat beda
=
−
(
)·
· 512
dengan:
= Tegangan masukan pada pin positif
= Tegangan masukan pada pin negative
= Faktor penguatan
= Tegangan referensi
Gambar 2.5. Blok ADC [5]
(2.6)
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
15
2.2.1. ADC Multiplexer Selection Register (ADMUX)
Tabel 2.13. Register ADMUX
a.
Bit 7:6 – REFS1:0 : Reference Selection Bits
Bit REFS1 dan REFS0 digunakan untuk menentukan tegangan dari ADC
seperti ditunjukkan pada tabel 2.14 dan tidak dapat dirubah saat konversi
sedang berlangsung.
Gambar 2.14. Pengaturan Tegangan Referensi ADC
REFS1
0
0
1
1
REFS0
0
1
0
1
Tegangan Referensi
Pin AVEF
PIN AVCC, dengan pin AREF diberi kapasitor
Internal 2.56 V dengan pin AREF diberi kapasitor
keterangan:
‘00’= Tegangan referensi menggunakan tegangan yang terhubung ke pin
AREF
‘01’= Tegangan referensi menggunakan tegangan AVCC dan pin AREF
diberi kapasitor
‘10’= Tidak digunakan
‘11’= Tegangan referensi menggunakan referensi interval 2.56V dan pin
AREF diberi kapasitor
b. Bit 5 – ADLAR : ADC Left Adjust Result
Bit ADLAR digunakan untuk mengatur format peyimpanan data ADC pada
register ADCL dan ADCH
c.
Bit 4:0 – MUX4:0 : Analog Channel and Gain Selection Bits
Bit MUX4:0 digunakan untuk menentukan pin masukan analog ADC pada
konversi tunggal atau menentukan pin-pin masukan analog dan nilai
penguatannya (gain) pada mode penguat beda.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
16
2.2.2. ADC Control and Status Register A (ADSRA)
Tabel 2.15. ADC Control and Status Register A (ADSRA)
a. Bit 7 – ADEN : ADC Enable
Bit ADEN digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan fasilitas ADC.
(Bit ADEN= 1 maka ADC aktif dan Bit ADEN= 0 maka ADC tidak aktif).
b. Bit 5 – ADATE : ADC Auto Trigger Enable
Bit ADATE digunakan untuk mengaktifkan pemicu proses konversi ADC
sesuai dengan bit-bit ADTS pada register SFIOR (bit ADATE=1 maka pemicu
ADC aktif).
c.
Bit 4 –ADIF : ADC Interrupt Flag
Bit ADIF adalah bendera interupsi ADC yang digunakan untuk menunjukkan
ada tidaknya permintaan interupsi ADC. Bit ADIF akan bernilai ‘1’ jika proses
konversi ADC telag selesai.
d. Bit 3 – ADIE : ADC Interrupt Enable
Bit ADIE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan interupsi ADC.
e.
Bit 2:0 – ADPS2:0 : ADC Preascaler Select Bits
Bit ADPS2, ADPS1 dan ADPS0 digunakan untuk menentukan factor pembagi
frekuensi kristal yang hasilnya digunakan sebagai clock ADC.
Tabel 2.16. Skala Clock ADC [4]
ADPS2
0
0
0
0
1
1
1
1
ADPS1
0
0
1
1
0
0
1
1
ADPS0
0
1
0
1
0
1
0
1
Faktor Pembagi
2
2
4
8
16
32
64
128
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
17
2.2.3. ADC Data Register (ADCH-ADCL)
Register ini digunakan untuk penyimpanan data 10-bit hasil konversi ADC. Data
tersebut dapat disimpan dalam 2 format yang berbeda tergantung pada nilai bit ADLAR
seperti ditunjukkan pada tabel 2.17 dan tabel 2.18.
Tabel 2.17. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 0
Tabel 2.18. Format data ADCH-ADCL jika ADLAR = 1
2.2.4. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0)
Tabel 2.19. ADC Auto Trigger Source (ADTS2:0)
Bit-bit ADTS2:0 berada pada register SFIOR digunakan untuk mengatur pemicu
proses konversi ADC seperti ditunjukkan pada tabel 2.20.
Tabel 2.20. Pemicu ADC [4]
ADTS2
0
0
0
0
1
1
1
1
ADTS1
0
0
1
1
0
0
1
1
ADTS0
0
1
0
1
0
1
0
1
Sumber Pemicu Konversi ADC
Free Running Mode
Analog Comparator
External Interrupt Request 0
Timer/Counter0 Compare Match
Timer/Counter0 Overflow
Timer/counter1 Compare Match B
Timer/counter1 Overflow
Timer/counter1 Capture Event
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
18
keterangan:
‘000’ =
Mode Free-Running, konversi ADC akan dimulai pada saat bit ADSC
pada register ADCSRA diset ‘1’.
‘001’ =
Konversi ADC akan dimulai sesuai dengan pengaturan output Analog
Comparator
‘010’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi interupsi eksternal 0
‘011’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0
Compare Match
‘100’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/Counter0
Overflow
‘101’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Compare
Match B
‘110’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Overflow
‘111’ =
Konversi ADC akan dimulai pada saat terjadi Timer/counter1 Capture
Event
2.3.
Keypad
Keypad matriks adalah tombol-tombol yang disusun secara matriks (baris x kolom)
sehingga dapat mengurangi penggunaan pin input. Sebagai contoh, keypad matriks 4x4
menggunakan 8 pin untuk 16 tombol. Hal tersebut dimungkinkan karena rangkain tombol
disusun secara horizontal membentuk baris dan secara vertikal membentuk kolom seperti
pada gambar 2.6.
Gambar 2.6. Konfigurasi Keypad Matriks 4x4 [7]
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
19
Proses pengecekan dari tombol yang dirangkai secara matriks adalah dengan teknik
scanning, yaitu proses pengecekan yang dilakukan dengan cara memberikan umpan-data
pada satu bagian dan mengecek feedback (umpan balik) pada bagian lain. Pemberian
umpan-data dilakukan pada bagian baris dan pengecekan umpan balik pada kolom. Pada
saat pemberian umpan data pada satu baris, maka baris yang lain harus dalam kondisi
inversi. Tombol yang ditekan dapat diketetahui dengan melihat asal data dan di kolom
mana data tersebut terdeteksi.
2.4.
Liquid Crystal Display (LCD)
LCD (Liquid Crystal Display) memiliki 2 jenis yaitu LCD karakter dan LCD
grafik. LCD karakater adalah LCD yang karakternya terbatas pada tampilan karakter,
khususnya karakter ASCII seperti karakter-karakter yang tercetak pada keyboard
komputer. Sedangkan LCD grafik adalah LCD yang tampilannya tidak terbatas, bahkan
dapat menampilkan foto. LCD grafik inilah yang terus berkembang seperti layar LCD yang
biasa dilihat di notebook/laptop [8].
Jenis LCD karakter yang beredar di pasaran biasanya dituliskan dengan bilangan
matriks dari jumlah karakater yang dapat dituliskan pada LCD tersebut, yaitu jumlah
kolom karakter dikali jumlah baris karakter. Sebagai contoh, LCD 16x2 artinya terdapat 16
kolom dalam 2 baris ruang karakter seperti pada gambar 2.7, yang berarti total karakter
yang dapat dituliskan adalah 32 karakater [8].
Gambar 2.7. Kolom dan Baris Karakter pada LCD 16x2
Agar dapat mengendalikan LCD karakter dengan baik memerlukan koneksi yang
benar. Koneksi yang benar dengan mengetahui pin-pin antarmuka yang dimiliki LCD
karakter. LCD karakter memilki 16 pin seperti pada gambar 2.8 dan tabel 2.13.
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
20
Gambar 2.8. Konfigurasi Pin LCD 16x2
Tabel 2.21. Konfigurasi Pin LCD 16x2
Nomor
PIN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
PIN
Keterangan
VSS
VDD
Vo
RS
R/W
EN
DB0
DB1
DB2
DB3
DB4
DB5
DB6
DB7
-
GND
5V
Kontras
Read / Write
Enable
Data 0
Data 1
Data 2
Data 3
Data 4
Data 5
Data 6
Data 7
-
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan R/W dimana jalur EN
dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahukan LCD bahwa data sedang
dikirimkan. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat
logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan R/W. Ketika dua jalur yang
lain telah siap, set En dengan logika high “1” dan tunggu utnuk sejumlah waktu tertentu
(sesuai dengan datasheet dari LCD tersebut) dan berikutnya set ke logika low “0” lagi.
Jalur RS adalah jalur Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan di anggap
sebagai sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor,
dll). Ketika RS berlogika high “1” , data yang dikirim adalah data text yagn akan
ditampilkan pada display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan angka “1” pada layar
LCD maka RS harus diset logika high “1”, jalur R/W adalah jalur control Read/Write.
Ketika R/W berlogika high “1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari
PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI
21
LCD. Sedangakan pada aplikasi umum pin R/W selalu diberi logika low “0”. Pada
akhirnya, bus data terdiri dari 4 atau 8 jalur (bergantung pada mode operasi yang dipilih
oleh user). Pada k