Simulasi Sistem Kendali Robot Monitoring Menggunakan Komunikasi Radio Berbasis Mikrokontroller Atmega 16
BAB II
LANDASAN TEORI
Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai pengertian, fungsi, prinsip kerja
dan gambar dari komponen-komponen yang dipakai pada perancangan laporan
Skripsi. Adapun komponen-komponennya sebagai berikut :
2.1 Mikrokontroller ATMEGA 16
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis
arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).Hampir semua instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal,
serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan
PWM internal.AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip
yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem
menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai
throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk
mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMEGA 16
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Arsitektur ATMEGA16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan
memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga
pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1.
Arsitektur
RISC
dengan
throughput
mencapai
16
MIPS
pada
frekuensi16MHz.
2.
Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, danSRAM
1Kbyte.
3.
Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D.
4.
CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5.
User interupsi internal dan eksternal.
6.
Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial.
7.
Fitur Peripheral :
• Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan modecompare.
• Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, modecompare,
dan mode capture.
• Realtime counterdengan osilator tersendiri.
• Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog.
• 8 kanal, 10 bit ADC.
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
• Watchdog timer dengan osilator internal.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2
Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Gambar
di
mikrokontrolerAVR
bawah
merupakan
Atmega16. Berikut
susunan
kaki
penjelasan
standar
umum
40
susunan
pin
kaki
Atmega16 tersebut:
•
VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan
elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya
sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu
dipasang IC regulator 7805.
•
GND sebagai PIN ground.
•
Port A (PA0 ... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram
sebagai pin masukan ADC.
•
Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI.
•
Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
•
Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
•
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke
kondisi semula.
•
XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu
mikrokontroler
membutuhkan
sumber
detak
(clock)
agar
mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi
dapat
nilai
kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam
mengeksekusi program.
Universitas Sumatera Utara
•
AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
•
AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain:
1. Advanced RISC Architecture
• 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution
• 32 x 8 General Purpose Fully Static Operation
• Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
• On-chip 2-cycle Multiplier
2. Nonvolatile Program and Data Memories
• 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
• Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits
• 512 Bytes EEPROM
• 512 Bytes Internal SRAM
Universitas Sumatera Utara
• Programming Lock for Software Security
3. Peripheral Features
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Mode
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare
Modes
• One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and
Capture Mode
• Real Time Counter with Separate Oscillator
• Four PWM Channels
• 8-channel, 10-bit ADC
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface
• Programmable Serial USART
4. Special Microcontroller Features
• Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
• Internal Calibrated RC Oscillator
• External and Internal Interrupt Sources
• Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save,
Powerdown, Standby and Extended Standby
5. I/O and Package
• 32 Programmable I/O Lines
• 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF
6. Operating Voltages
• 2.7 - 5.5V for Atmega16L
• 4.5 - 5.5V for Atmega16
Universitas Sumatera Utara
2.2 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak
digunakan karena tampilannya menarik.LCD yang paling banyak digunakan saat
ini ialah LCD M1632 Refurbish karena harganya cukup murah.LCD M1632
merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan
konsumsi daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang
didesain khusus untuk mengendalikan LCD.Kegunaan LCD banyak sekali dalam
perancangan suatu sistem dengan menggunakan menggunakan mikrokontroler,
LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilakan suatu nilai
hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi
mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16
karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5
kolom pixel (1baris pixel terakhir adalah kursor).
Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh
Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya
merupakan mikrokontroler dirancang khusus untuk mengendalikan LCD dan
mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang
terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler/perangkat yang
mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur scanning pada layar LCD.
Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirim data-data yang
merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang
mengatur proses tampilan pada LCD saja.Adapun konfigurasi dan deskripsi dari
pin-pin LCD M1632 antara lain:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1.Konfigurasi Pin Dari LCD 2x16 M1632
1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd.
2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V.
3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10KOhm sebagai
pengatur kontras.
Universitas Sumatera Utara
4. Pin 4 untuk memberitahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika
Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), dan memberitahukan bahwa sinyal yang
dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).
5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high,
+5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi
untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun
kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini
selalu dihubungkan ke Gnd.
6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca
data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB
saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).
8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.
Gambar 2.3 Struktur Memori LCD
Modul LCD M1632 memilki beberapa jenis memori yang digunakan
untuk menyimpan atau memproses data-data yang ditampilkan pada layar LCD.
Setiap memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri:
1. DDRAM
Universitas Sumatera Utara
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.
Contohnya karakter ‘A’ atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada
baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut di alamat
40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama darai LCD.
DDRAM Address
Tabel 2.2DDRAM Address
2. CGRAM
CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola seluruh karakter
dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori
akan hilang saat power supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. CGROM
CGROM (Character Generator Read Only Memory) adalah merupakan
memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut
sudah ditentukan secara permanen dari HD 44780, sehingga pengguna tidak dapat
merubahnya. Karena ROM bersifat permanen, maka pola karakter tersebut tidak
akan hilang walaupun sumber tegangan tidak aktif.
Universitas Sumatera Utara
Pada tabel 2.2 terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-lokasi
tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang
tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H
(0100 0001) yang ada pada CGROM yaitu pola karakter A.
Tabel 2.3 Karakter Pada CGROM M1632 LCD
Gambar 2.4Bentuk Fisik LCD 16x2
LCD ini digunakan untuk menampilkan nilai data dari sensor LM35 dan
informasi lain bisa ditampilkan di LCD ini.Banyak sekali kegunaan LCD dalam
perancangan suatu system yang menggunakan mikrokontroler.LCD berfungsi
menampilkan suatu nilai hasil sensor,menampilkan teks,atau menampilkan menu
Universitas Sumatera Utara
pada aplikasi mikrokontroler.LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632.LCD
M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi
daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain
khusus untuk mengendalikan LCD.
2.3
Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status
normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan
menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran.
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Buzzer
Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi
buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian
kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat
(alarm).
Universitas Sumatera Utara
2.4
Sensor Suhu LM35
IC LM35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya
proporsional liniear untuk suhu dalam °C, mempunyai perubahan keluaran secara
linier dan juga dapat dikalibrasi dalam K. Di dalam udara sensor ini mempunyai
pemanasan diri (self heating) kurand dari 0,1 °C, dapat dipakai dengan
menggunakan power supplay tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu (interface)
ke rangkaian kontrol dengan sangan mudah.3 pin LM35 menujukan fungsi
masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja
dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dan
pin 3 adalah ground.
Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sebuah resistor NTC (Negative
Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu
jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah resistor NTC. Kelebihan
dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jagkauan pengukuran yang luas
dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya). Bentuk fisik sensor LM35
dapat dilihat padagambar
Gambar 2.6Bentuk Fisik LM 35
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1
ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.5 Sensor Asap MQ5
Materi sensitif sensor yang dengan konduktivitas rendah di udara
bersih.Ketika gas mudah terbakar sasaran ada, konduktivitas sensor lebih tinggi
bersama dengan konsentrasi gas meningkat. Silakan gunakan electrocircuit
sederhana,mengkonversi perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal
output konsentrasi gas.
Sensor gas memiliki sensitity tinggi Propana, Butana dan LPG, juga
respon terhadap gas alam.Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang
mudah terbakar yang berbeda, terutama Metana, juga dengan biaya rendah dan
cocok untuk aplikasi yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Asap MQ5
Karakteristik :
•
Sensitivitas yang baik untuk gas mudah terbakar di berbagai
•
Sensitivitas Tinggi ke Propana, Butana
•
Tahan lama dan biaya rendah
•
Rangkaian sederhana
•
Detektor kebocoran gas Domestik
•
Industri detektor gas yang mudah terbakar
•
Detektor gas portable
Aplikasi :
2.6 RF Data Transceiver YS-1020UA
Untuk dapat mengirimkan data serial melalui udara minimal diperlukan
suatu device yang dapat melakukan proses penumpangan data serial digital ke
frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian
dipancarkan ke udara. Salah satu contoh device yang dapat melakukan hal
tersebut
adalah
modul
YS-1020UA
Wireless
Transceiver.
RF Data Transceiver YS-1020UA adalah sebuah device yang dapat mengirimkan
data serial melalui media udara. Device tersebut melakukan proses penumpangan
Universitas Sumatera Utara
data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk
kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada penerima frekuensi
pembawa yang mengandung data ditangkap dan dipisahkan dari data yang
dibawa.
Modul YS-1020UA Wireles Data Transceiver dapat mengirimkan dan
menerima data serial melalui media udara, dengan frekuensi 433MHz ISM band
dan baud rate air sebesar 9600bps.Penggunaan modul tersebut cukup praktis
karena dari segi ukuran cukup kecil dan lansung dapat dihubungkan dengan
RS232. Modul tersebut bekerja dengan supply antara 3,3 sampai 5VDC. Dalam
satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial
yang akan dipancarkan melalui RF dimpamakan ke modul YS-1020 oleh
mikrokontroler secara serial. Begitu pula data yang di terima, akan di ambil oleh
mikrokontroler secara serial.
Spesifikasi modul YS-1020 adalah seperti berikut ini :
·Konsumsi daya : =10mW/10dBm
· Konsumsi Arus pada receiver :
LANDASAN TEORI
Pada bab ini, akan dijelaskan mengenai pengertian, fungsi, prinsip kerja
dan gambar dari komponen-komponen yang dipakai pada perancangan laporan
Skripsi. Adapun komponen-komponennya sebagai berikut :
2.1 Mikrokontroller ATMEGA 16
AVR merupakan seri mikrokontroler CMOS 8-bit buatan Atmel, berbasis
arsitektur RISC (Reduced Instruction Set Computer).Hampir semua instruksi
dieksekusi dalam satu siklus clock. AVR mempunyai 32 register general-purpose,
timer/counter fleksibel dengan mode compare, interrupt internal dan eksternal,
serial UART, programmable Watchdog Timer, dan mode power saving, ADC dan
PWM internal.AVR juga mempunyai In-System Programmable Flash on-chip
yang mengijinkan memori program untuk diprogram ulang dalam sistem
menggunakan hubungan serial SPI. ATMega16. ATMega16 mempunyai
throughput mendekati 1 MIPS per MHz membuat disainer sistem untuk
mengoptimasi konsumsi daya versus kecepatan proses.
Gambar 2.1 Bentuk Fisik Mikrokontroller ATMEGA 16
Universitas Sumatera Utara
2.1.1 Arsitektur ATMEGA16
Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur Harvard yang memisahkan
memori program dari memori data, baik bus alamat maupun bus data, sehingga
pengaksesan program dan data dapat dilakukan secara bersamaan (concurrent).
Secara garis besar mikrokontroler ATMega16 terdiri dari :
1.
Arsitektur
RISC
dengan
throughput
mencapai
16
MIPS
pada
frekuensi16MHz.
2.
Memiliki kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, danSRAM
1Kbyte.
3.
Saluran I/O 32 buah, yaitu Bandar A, Bandar B, Bandar C, dan Bandar D.
4.
CPU yang terdiri dari 32 buah register.
5.
User interupsi internal dan eksternal.
6.
Bandar antarmuka SPI dan Bandar USART sebagai komunikasi serial.
7.
Fitur Peripheral :
• Dua buah 8-bit timer/counter dengan prescaler terpisah dan modecompare.
• Satu buah 16-bit timer/counter dengan prescaler terpisah, modecompare,
dan mode capture.
• Realtime counterdengan osilator tersendiri.
• Empat kanal PWM dan Antarmuka komparator analog.
• 8 kanal, 10 bit ADC.
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface.
• Watchdog timer dengan osilator internal.
Universitas Sumatera Utara
2.1.2
Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Gambar
di
mikrokontrolerAVR
bawah
merupakan
Atmega16. Berikut
susunan
kaki
penjelasan
standar
umum
40
susunan
pin
kaki
Atmega16 tersebut:
•
VCC merupakan pin masukan positif catudaya. Setiap peralatan
elektronika digital tentunya butuh sumber catu daya yang umumnya
sebesar 5 V, itulah sebabnya di PCB kit rangkaian mikrokontroler selalu
dipasang IC regulator 7805.
•
GND sebagai PIN ground.
•
Port A (PA0 ... PA7) merupakan pin I/O dua arah dan dapat diprogram
sebagai pin masukan ADC.
•
Port B (PB0 ... PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu Timer/Counter, Komparator Analog, dan SPI.
•
Port C (PC0 ... PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.
•
Port D (PD0 ... PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,
yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.
•
Reset merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler ke
kondisi semula.
•
XTAL 1 dan XTAL 2 sebagai pin masukan clock eksternal. Suatu
mikrokontroler
membutuhkan
sumber
detak
(clock)
agar
mengeksekusi intruksi yang ada di memori. Semakin tinggi
dapat
nilai
kristalnya, maka semakin cepat pula mikrokontroler tersebut dalam
mengeksekusi program.
Universitas Sumatera Utara
•
AVCC sebagai pin masukan tegangan untuk ADC.
•
AREF sebagai pin masukan tegangan referensi.
Gambar 2.2 Konfigurasi Mikrokontroller ATMEGA 16
Beberapa keistimewaan dari AVR ATMega16 antara lain:
1. Advanced RISC Architecture
• 130 Powerful Instructions – Most Single Clock Cycle Execution
• 32 x 8 General Purpose Fully Static Operation
• Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz
• On-chip 2-cycle Multiplier
2. Nonvolatile Program and Data Memories
• 8K Bytes of In-System Self-Programmable Flash
• Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits
• 512 Bytes EEPROM
• 512 Bytes Internal SRAM
Universitas Sumatera Utara
• Programming Lock for Software Security
3. Peripheral Features
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Mode
• Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare
Modes
• One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and
Capture Mode
• Real Time Counter with Separate Oscillator
• Four PWM Channels
• 8-channel, 10-bit ADC
• Byte-oriented Two-wire Serial Interface
• Programmable Serial USART
4. Special Microcontroller Features
• Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection
• Internal Calibrated RC Oscillator
• External and Internal Interrupt Sources
• Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save,
Powerdown, Standby and Extended Standby
5. I/O and Package
• 32 Programmable I/O Lines
• 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, 44-lead PLCC, and 44-pad MLF
6. Operating Voltages
• 2.7 - 5.5V for Atmega16L
• 4.5 - 5.5V for Atmega16
Universitas Sumatera Utara
2.2 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah modul penampil yang banyak
digunakan karena tampilannya menarik.LCD yang paling banyak digunakan saat
ini ialah LCD M1632 Refurbish karena harganya cukup murah.LCD M1632
merupakan modul LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan
konsumsi daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang
didesain khusus untuk mengendalikan LCD.Kegunaan LCD banyak sekali dalam
perancangan suatu sistem dengan menggunakan menggunakan mikrokontroler,
LCD (Liquid Crysral Display) dapat berfungsi untuk menampilakan suatu nilai
hasil sensor, menampilakan teks, atau menampilakan menu pada aplikasi
mikrokontroler. M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16
karakter dan 2 baris dengan setiap karakternya dibentuk oleh baris pixel dan 5
kolom pixel (1baris pixel terakhir adalah kursor).
Didalam modul M1632 sudah tersedia HD44780 yang dikeluarkan oleh
Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya. HD44780 sebetulnya
merupakan mikrokontroler dirancang khusus untuk mengendalikan LCD dan
mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning pada layar LCD yang
terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler/perangkat yang
mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur scanning pada layar LCD.
Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirim data-data yang
merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang
mengatur proses tampilan pada LCD saja.Adapun konfigurasi dan deskripsi dari
pin-pin LCD M1632 antara lain:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1.Konfigurasi Pin Dari LCD 2x16 M1632
1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd.
2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V.
3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10KOhm sebagai
pengatur kontras.
Universitas Sumatera Utara
4. Pin 4 untuk memberitahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika
Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), dan memberitahukan bahwa sinyal yang
dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).
5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high,
+5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi
untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun
kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini
selalu dihubungkan ke Gnd.
6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca
data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB
saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).
8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.
Gambar 2.3 Struktur Memori LCD
Modul LCD M1632 memilki beberapa jenis memori yang digunakan
untuk menyimpan atau memproses data-data yang ditampilkan pada layar LCD.
Setiap memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri:
1. DDRAM
Universitas Sumatera Utara
DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.
Contohnya karakter ‘A’ atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil pada
baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut di alamat
40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama darai LCD.
DDRAM Address
Tabel 2.2DDRAM Address
2. CGRAM
CGRAM merupakan memori untuk menggambarkan pola seluruh karakter
dan bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori
akan hilang saat power supplay tidak aktif sehingga pola karakter akan hilang.
3. CGROM
CGROM (Character Generator Read Only Memory) adalah merupakan
memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut
sudah ditentukan secara permanen dari HD 44780, sehingga pengguna tidak dapat
merubahnya. Karena ROM bersifat permanen, maka pola karakter tersebut tidak
akan hilang walaupun sumber tegangan tidak aktif.
Universitas Sumatera Utara
Pada tabel 2.2 terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-lokasi
tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang
tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H
(0100 0001) yang ada pada CGROM yaitu pola karakter A.
Tabel 2.3 Karakter Pada CGROM M1632 LCD
Gambar 2.4Bentuk Fisik LCD 16x2
LCD ini digunakan untuk menampilkan nilai data dari sensor LM35 dan
informasi lain bisa ditampilkan di LCD ini.Banyak sekali kegunaan LCD dalam
perancangan suatu system yang menggunakan mikrokontroler.LCD berfungsi
menampilkan suatu nilai hasil sensor,menampilkan teks,atau menampilkan menu
Universitas Sumatera Utara
pada aplikasi mikrokontroler.LCD yang digunakan adalah jenis LCD M1632.LCD
M1632 merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi
daya rendah.Modul tersebut dilengkapi dengan mikrokontroler yang didesain
khusus untuk mengendalikan LCD.
2.3
Buzzer
Buzzer berfungsi sebagai detector adanya kebocoran gas. Pada saat status
normal buzzer tidak akan menyala namun pada saat status berbahaya buzzer akan
menyala sebagai indikasi bahwa ada kebocoran.
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Buzzer
Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi
buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian
kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi
akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas
magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan
kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat
udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai
indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat
(alarm).
Universitas Sumatera Utara
2.4
Sensor Suhu LM35
IC LM35 merupakan sensor suhu dimana tegangan keluarannya
proporsional liniear untuk suhu dalam °C, mempunyai perubahan keluaran secara
linier dan juga dapat dikalibrasi dalam K. Di dalam udara sensor ini mempunyai
pemanasan diri (self heating) kurand dari 0,1 °C, dapat dipakai dengan
menggunakan power supplay tunggal. Dapat dihubungkan antar suhu (interface)
ke rangkaian kontrol dengan sangan mudah.3 pin LM35 menujukan fungsi
masing-masing pin diantaranya, pin 1 berfungsi sebagai sumber tegangan kerja
dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan keluaran atau Vout dan
pin 3 adalah ground.
Koefisien dari IC LM35 tidaklah seperti sebuah resistor NTC (Negative
Temperature Coefficient), karena tidaklah mungkin untuk mendapatkan suatu
jangkauan suhu yang lebar, apabila menggunakan sebuah resistor NTC. Kelebihan
dari penggunaan IC LM35 ini adalah diperolehnya jagkauan pengukuran yang luas
dan kemudahan dalam kalibrasinya (penerapannya). Bentuk fisik sensor LM35
dapat dilihat padagambar
Gambar 2.6Bentuk Fisik LM 35
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini adalah karakteristik dari sensor LM35:
1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.
2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC.
3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.
5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 μA.
6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1
ºC pada udara diam.
7. Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.
8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.
2.5 Sensor Asap MQ5
Materi sensitif sensor yang dengan konduktivitas rendah di udara
bersih.Ketika gas mudah terbakar sasaran ada, konduktivitas sensor lebih tinggi
bersama dengan konsentrasi gas meningkat. Silakan gunakan electrocircuit
sederhana,mengkonversi perubahan konduktivitas untuk menyesuaikan sinyal
output konsentrasi gas.
Sensor gas memiliki sensitity tinggi Propana, Butana dan LPG, juga
respon terhadap gas alam.Sensor ini dapat digunakan untuk mendeteksi gas yang
mudah terbakar yang berbeda, terutama Metana, juga dengan biaya rendah dan
cocok untuk aplikasi yang berbeda.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Bentuk Fisik Sensor Asap MQ5
Karakteristik :
•
Sensitivitas yang baik untuk gas mudah terbakar di berbagai
•
Sensitivitas Tinggi ke Propana, Butana
•
Tahan lama dan biaya rendah
•
Rangkaian sederhana
•
Detektor kebocoran gas Domestik
•
Industri detektor gas yang mudah terbakar
•
Detektor gas portable
Aplikasi :
2.6 RF Data Transceiver YS-1020UA
Untuk dapat mengirimkan data serial melalui udara minimal diperlukan
suatu device yang dapat melakukan proses penumpangan data serial digital ke
frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk kemudian
dipancarkan ke udara. Salah satu contoh device yang dapat melakukan hal
tersebut
adalah
modul
YS-1020UA
Wireless
Transceiver.
RF Data Transceiver YS-1020UA adalah sebuah device yang dapat mengirimkan
data serial melalui media udara. Device tersebut melakukan proses penumpangan
Universitas Sumatera Utara
data serial digital ke frekuensi pembawa dengan frekuensi yang lebih tinggi untuk
kemudian dipancarkan ke udara oleh pemancar. Pada penerima frekuensi
pembawa yang mengandung data ditangkap dan dipisahkan dari data yang
dibawa.
Modul YS-1020UA Wireles Data Transceiver dapat mengirimkan dan
menerima data serial melalui media udara, dengan frekuensi 433MHz ISM band
dan baud rate air sebesar 9600bps.Penggunaan modul tersebut cukup praktis
karena dari segi ukuran cukup kecil dan lansung dapat dihubungkan dengan
RS232. Modul tersebut bekerja dengan supply antara 3,3 sampai 5VDC. Dalam
satu modul bisa digunakan sebagai pengirim dan sekaligus penerima. Data serial
yang akan dipancarkan melalui RF dimpamakan ke modul YS-1020 oleh
mikrokontroler secara serial. Begitu pula data yang di terima, akan di ambil oleh
mikrokontroler secara serial.
Spesifikasi modul YS-1020 adalah seperti berikut ini :
·Konsumsi daya : =10mW/10dBm
· Konsumsi Arus pada receiver :