b. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan
kecepatan sekitar 340 ms. Ketika menumbuk suatu benda, maka sinyal tersebut akan dipantulkan oleh benda tersebut.
c. Setelah gelombang pantulan sampai di alat penerima, maka sinyal tersebut akan
diproses untuk menghitung jarak benda tersebut. Jarak benda dihitung berdasarkan rumus :
S = 340.t2
dimana S merupakan jarak antara sensor ultrasonik dengan benda bidang pantul, dan t adalah selisih antara waktu pemancaran gelombang oleh transmitter dan
waktu ketika gelombang pantul diterima receiver.
2.1.4. Sensor Flowmeter EGO A-7
Sensor flowmeter terdiri dari tubuh katup plastik, rotor air, dan sensor efek hall. Ketika air mengalir melalui, gulungan rotor-rotor.Kecepatan perubahan dengan tingkat
yang berbeda aliran. Sesuai sensor efek hall output sinyal pulsa. Kelebihan sensor ini adalah hanya membutuhkan 1 sinyal SIG selain jalur 5V dc dan Ground. Bentuk fisik
sensor flowmeter dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.7. Bentuk Fisik Sensor Flowmeter EGO A-7
Water flow sensor ini terdiri atas katup plastik, rotor air, dan sebuah sensor hall- effect.Prinsip kerja sensor ini adalah dengan memanfaatkan fenomena efek Hall. Efek
Hall ini didasarkan pada efek medan magnetik terhadap partikel bermuatan yang bergerak. Ketika ada arus listrik yang mengalir pada divais efek Hall yang ditempatkan
dalam medan magnet yang arahnya tegak lurus arus listrik, pergerakan pembawa muatan akan berbelok ke salah satu sisi dan menghasilkan medan listrik. Medan listrik
terus membesar hingga gaya Lorentz yang bekerja pada partikel menjadi nol. Perbedaan
Universitas Sumatera Utara
potensial antara kedua sisi divais tersebut disebut potensial Hall. Potensial Hall ini sebanding dengan medan magnet dan arus listrik yang melalui divais.
2.1.5. Mikrokontroller Atmega 8535
Mikrokontroler merupakan sebuah single chip yang didalamnya telah dilengkapi dengan CPU Central Processing Unit, RAM Random Access Memori, ROM Read
Only Memori, Input dan Output, TimerCounter, Serial com port secara spesifik digunakan untuk aplikasi
– aplikasi kontrol dan aplikasi serbaguna. Perangkat ini sering digunakan untuk kebutuhan kontrol tertentu seperti pada sebuah penggerak motor. Read
Only Memori ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Memori penyimpanan program dinamakan sebagai memori program. Random Access
Memori RAM isinya akan langsung hilang ketika IC kehilangan catudaya yang dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk
menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Mikrokontroler biasanya dilengkapi dengan UART Universal Asychronous Receiver Transmitter yaitu port serial komunikasi serial asinkron, USART Universal
Syncrhronous and Asyncrhronous Serial Receiver and Transmitter yaitu port yang digunakan untuk komunikasi serial sinkron dan asinkron yang kecepatannya 16 kali
lebih cepat dari UART, SPI Serial Port Interface, SCI Serial Communication Interface, Bus RC Intergrated circuit Bus merupakan 2 jalur yang terdapat 8 bit,
CAN Control Area Network merupakan standart pengkabelan SAE Society of Automatic Engineers.
UART atau Universal Asynchronous Receiver Transmitter adalah protokol komunikasi yang umum digunakan dalam pengiriman data serial antara device satu
dengan yang lainnya. Sebagai contoh komunikasi antara sesama mikrokontroler atau mikrokontroler ke PC. Dalam pengiriman data, clock antara pengirim dan penerima
harus sama karena paket data dikirim tiap bit mengandalkan clock tersebut. Inilah salah satu keuntungan model asynchronous dalam pengiriman data karena dengan hanya satu
kabel transmisi maka data dapat dikirimkan. Berbeda dengan model synchronous yang terdapat pada protokol SPI Serial Peripheral Interface dan I2C Inter-Integrated
Circuit karena protokol membutuhkan minimal dua kabel dalam transmisi data, yaitu transmisi clock dan data. Namun kelemahan model asynchronous adalah dalam hal
kecepatannya dan jarak transmisi. Karena semakin cepat dan jauhnya jarak transmisi
Universitas Sumatera Utara
membuat paket-paket bit data menjadi terdistorsi sehingga data yang dikirim atau diterima bisa mengalami error.
Komunikasi serial adalah komunikasi yang pengiriman datanya per-bit secara berurutan dan bergantian. Komunikasi ini mempunyai suatu kelebihan yaitu hanya
membutuhkan satu jalur dan kabel yang sedikit dibandingkan dengan komunikasi paralel. Pada prinsipnya komunikasi serial merupakan komunikasi dimana pengiriman
data dilakukan per bit sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi parallel, atau dengan kata lain komunikasi serial merupakan salah satu metode komunikasi data di
mana hanya satu bit data yang dikirimkan melalui seuntai kabel pada suatu waktu tertentu.
Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secara luas pada dunia industri. Banyak sekali penelitian atau proyek mahasiswa yang menggunakan berbagai
versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan harga yang relative murah. Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampir setiap peralatan elektronika
canggih. Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16 bit 16 bit word dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam
satu siklus clock, berbeda dengan instruksi CS51 yang membutuhkan siklus 12 clock. AVR berteknologi RISC Reduce Instruction Set Computing, sedangkan seri
MCS51berteknologi CISC Complex Instruction Set Computing. Secara umum, AVR dikelompokkan menjadi beberapa kelas, yaitu keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega
dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing – masing kelas adalah
memori, peripheral dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bisa dikatakan hampir sama.
2.1.5.1. Fitur ATMega8535
Fitur-fitur yang dimiliki oleh mikrokontroler ATmega8535 adalah sebagai berikut: 1.
Saluran IO sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D. 2.
ADC internal sebanyak 8 saluran. 3.
Tiga buah TimerCounter dengan kemampuan pembandingan. 4.
CPU yang terdiri atas 32 buah register. 5.
SRAM sebesar 512 byte. 6.
Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write. 7.
Port antarmuka SPI 8.
EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
Universitas Sumatera Utara
9. Antarmuka komparator analog.
10. Port USART untuk komunikasi serial.
11. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
Keterangan: a.
Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil perencanaan, yang harus dijalankan oleh mikrokontroler.
b. RAM Random Acces Memory merupakan memori yang membantu CPU untuk
penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running. c.
EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang
running. d.
Port IO adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program.
e. Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung
waktupulsa. f.
UART Universal Asynchronous Receive Transmit adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous.
g. PWM Pulse Width Modulation adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa.
h. ADC Analog to Digital Converter adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal
analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu.
i. SPI Serial Peripheral Interface adalah jalur komunikasi data khusus secara serial
secara serial synchronous. j.
ISP In System Programming adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan
jumlah pin yang minimal.
2.1.5.2. Konfigurasi Pin ATMega 8535
Konfigurasi pin ATmega8535 dengan kemasan 40 pin DIP Dual Inline Package dapat dilihat pada gambar xxxxxx. Dari gambar di atas dapat dijelaskan
fungsi dari masing-masing pin Atmega8535 sebagai berikut: 1.
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai masukan catu daya. 2.
GND merukan pin Ground.
Universitas Sumatera Utara
3. Port
A PortA0…PortA7 merupakan pin inputoutput dua arah dan pin masukan ADC.
4. Port
B PortB0…PortB7 merupakan pin inputoutput dua arah dan dan pin fungsi khusus, yaitu TimerCounter, komparator Analog dan SPI.
5. Port
C PortC0…PortC7 merupakan pin inputoutput dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator.
6. Port D PortD0…PortD7 merupakan pin inputoutput dua arah dan pin fungsi
khusus, yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial. 7.
RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler, pada pin ini selama lebih dari panjang pulsa minimum akan menghasilkan reset walaupun clock
sedang berjalan. RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset
8. XTAL1 merupakan Input penguat osilator inverting dan input pada rangkaian
operasi clock internal. 9.
XTAL2 merupakan Output dari penguat osilator inverting
.
10. AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC. Pin tegangan suplai untuk
port A dan ADC. Pin ini harus dihubungkan ke Vcc walaupun ADC tidak digunakan, maka pin ini harus dihubungkan ke Vcc melalui low pass filter
11. AREFF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.
Adapun konfigurasi pin ATmega8535, seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Konfigurasi Pin ATmega8535
Universitas Sumatera Utara
Berikut ini penjelasan mengenai konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut : 1.
Port A Pin33 sampai dengan pin 40 merupakan pin dari port A. Merupakan 8 bit
directional port IO. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat diatur per bit. Output buffer port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat
mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A DDRA harus di-setting terlebih dahulu sebelum port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika
ingin memfungsikan pin-pin port A yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.
2. Port B
Pin 1 sampai dengan pin 8 merupakan pin dari port B. Merupakan 8 bit directional port IO. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat
diatur per bit. Output buffer port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B DDRB
harus di-setting terlebih dahulu sebelum port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika
sebagai output. Selain itu, pin-pin port B juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus, seperti yang dapat dilihat dalam tabel 2.1.
Tabel 2.1. Penjelasan pin pada port B
Pin Keterangan
PB.7 SCK SPI Bus Serial Clock
PB.6 VISO SPI Bus Master InputSlave Output
PB.5 VOSI SPI Bus Master OutputSlave Input
PB.4 SS SPI Slave Select Input
PB.3 AIN1 Analog Comparator Negative InputOCC
TimerCounter0 Output Compare Match Output PB.2
AIN0 Analog Comparator Positive InputINT2 External Interrupt2 Input
Universitas Sumatera Utara
PB.1 T1 TimerCounter1 External Counter Input
PB.0 T0 TimerCounter0 External Counter InputXCK JSART
External Clock InputOutput
3. Port C
Pin 22 sampai dengan pin 29 merupakan pin dari port C. Port C sendiri merupakan port input atau output. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up
resistor dapat diatur per bit. Output buffer port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C DDRC
harus di-setting terlebih dahulu sebelum port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1 jika
sebagai output. Selain itu, pin-pin port C juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus, seperti yang dapat dilihat dalam tabel 2.2.
Tabel 2.2. Penjelasan pin pada port C
Pin Keterangan
PC.7 TOSC2 Timer Oscillator Pin 2
PC.6 TOSC1 Timer Oscillator Pin 1
PC.1 SDA Two-Wire Serial Bus Data InputOutput Line
PC.0 SCL Two-Wire Serial Bus Clock Line
4. Port D
Pin 14 sampai dengan pin 20 merupakan pin dari port D. Merupakan 8 bit directional port IO. Setiap pin-nya dapat menyediakan internal pull-up resistor dapat
diatur perx bit. Output buffer port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D
DDRD harus di-setting terlebih dahulu sebelum port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang disesuaikan sebagai input, atau diisi 1
jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki fungsi-fungsi alternatif khusus seperti yang dapat dilihat dalam tabel 2.3.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.3. Penjelasan pin pada port D
Pin Keterangan
PD.0 RDX UART input line
PD.1 TDX UART output line
PD.2 INT0 external interrupt 0 input
PD.3 INT1 external interrupt 1 input
PD.4 OC1B TimerCounter1 output compareB match output
PD.5 OC1A TimerCounter1 output compareA match output
PD.6 ICP TimerCounter1 input capture pin
PD.7 OC2 TimerCounter2 output compare match output
2.1.5.3. Peta Memori ATMega 8535
ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Data Memori dan Program
Memori ditambah satu fitur tambahan yaitu EEPROM Memori untuk penyimpan data.
1. Program Memori
ATMEGA 8535 memiliki On-Chip In-Sistem Reprogrammable Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk alasan keamanan, program memori dibagi menjadi
dua bagian, yaitu Boot Flash Section dan Application Flash Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus
dijalankan pada saat AVR reset atau pertama kali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program aplikasi yang
dibuat user. AVR tidak dapat menjalakan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128
word sampai 1024 word tergantung setting pada konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section juga sudah
aman. Adapun peta memori ATmega8535 dapat diperlihatkan pada gambar 2.9.
Universitas Sumatera Utara
2. Data Memori
Gambar 2.10. menunjukkan peta memori SRAM pada ATMEGA 8535. Terdapat 608 lokasi address data memori. 96 lokasi address digunakan untuk Register
File dan IO Memori sementara 512 lokasi address lainnya digunakan untuk internal data SRAM. Register file terdiri dari 32 general purpose working register, IO register
terdiri dari 64 register.
Gambar 2.10. Peta Memori Data
3. EEPROM Data Memori
ATMEGA 8535 memiliki EEPROM 8 bit sebesar 512 byte untuk menyimpan data. Loaksinya terpisah dengan sistem address register, data register dan control
register yang dibuat khusus untuk EEPROM. Alamat EEPROM dimulai dari 000 sampai 1FF. Peta eprom dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.9. Peta Memori ATMega8535
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.11. EEPROM Data Memori
2.1.5.4. Status Register SREG ATMega8535
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti
CPU mikrokontroler. Gambar 2.12 menunjukkan status register atmega8535.
Gambar 2.12. Status Register ATMega 8535
1. Bit 7-I : Global Interrupt Enable
Bit harus diset untuk meng-enable interupsi. Setelah itu anda dapat mengaktifkan interupsi mana yang akan digunakan dengan cara meng-enable bit kontrol register
yang bersangkutan secara individu. Bit akan di-clear apabila terjadi suatu interupsi yang dipicu oleh hardware, dan bit tidak akan mengizinkan terjadinya interupsi,
serta akan diset kembali oleh instruksi RETI. 2.
Bit 6-T : Bit Copy Storage Instruksi BLD dan BST menggunakan bit-T sebagai sumber atau tujuan dalam
operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BTS, dan sebaliknya bit-T dapat disalin kembali ke suatu
bit dalam register GPR menggunakan instruksi BDL. 3.
Bit 5-H : half Carry Flag 4.
Bit 4-S : Sigh Bit
Universitas Sumatera Utara
Bit-S merupakan hasil operasi EOR antara Flag-N negatif dan flag V komplemen dua overflow.
5. Bit 3-V :
Two’s Complement Overflow Flag Bit berguna untuk mendukung operasi aritmatika.
6. Bit 2-N : Negative Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan bilangan negatif, maka flag-N akan di-set. 7.
Bit 1-Z : Zero Flag Bit akan di-set bila hasil operasi yang diperoleh adalah nol.
8. Bit 0-C : Carry Flag
Apabila suatu operasi menghasilkan carry, maka bit akan di-set.
Port IO pada mikrokontroler ATMega8535 dapat difungsikan sebagai input ataupun dengan keluaran high atau low. Untuk mengatur fungsi port IO sebagai input
ataupun output perlu dilakukan setting pada DDR dan Port. Logika port IO dapat berubah-ubah dalam program secara byte atau hanya bit tertentu. Mengubah sebuah
keluaran bit IO dapat dilakukan menggunakan perintah cbi clear bit IO untuk menghasilkan output low atau perintah sbi set bit IO untuk menghasilkan output high.
Perubahan secara byte dilakukan dengan perintah in atau out yang menggunakan register bantu.
2.1.6. Tactile Push Button
Push button switch saklar tombol tekan adalah perangkat saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan
sistem kerja tekan unlock tidak mengunci. Sistem kerja unlock disini berarti saklar akan bekerja sebagai device penghubung atau pemutus aliran arus listrik saat tombol
ditekan, dan saat tombol tidak ditekan dilepas, maka saklar akan kembali pada kondisi normal. Bentuk fisik push button dapat dilihat pada gambar 2.13.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.13. Bentuk Fisik Push Button Switch
Sebagai device penghubung atau pemutus, push button switch hanya memiliki 2 kondisi, yaitu On dan Off 1 dan 0. Istilah On dan Off ini menjadi sangat penting
karena semua perangkat listrik yang memerlukan sumber energi listrik pasti membutuhkan kondisi On dan Off.
Karena sistem kerjanya yang unlock dan langsung berhubungan dengan operator, push button switch menjadi device paling utama yang biasa digunakan untuk
memulai dan mengakhiri kerja mesin di industri. Secanggih apapun sebuah mesin bisa dipastikan sistem kerjanya tidak terlepas dari keberadaan sebuah saklar seperti push
button switch atau perangkat lain yang sejenis yang bekerja mengatur pengkondisian On dan Off.
2.1.7. Water Pump