2.8.2 Timercounter  ATmega8
Mikrokontroler  ATmega8  memiliki  3  buah  jenis  dari  fitur  timercounter  yaitu timer
counter  0  8bit,  timercounter  1  16bit,  dan  timercounter  2  8bit  [14].  Fitur timer
counter  pada  umumnya  digunakan  untuk  generator  gelombangfrekuensi, penghitungan waktu suatu siklus, dan PWM Pulse Width Modulation.
2.8.2.1 Timercounter 1 ATmega8
Timer Counter  1  adalah  TimerCounter  16  bit  yang  memungkinkan  program
pewaktuan lebih akurat. Berbagai fitur dari TimerCounter 1 adalah [14]: 1.  Desain 16 bit memungkinkan 16bit PWM.
2.  Dua buah compare unit. 3.  Dua buah register pembanding.
4.  Satu buah input capture unit. 5.  Timer terseting nol saat match compare auto reload.
6.  Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glitch-free. 7.  Periode PWM dapat diubah-ubah.
8.  Pembangkit frekuensi. 9.  Empat buah sumber interupsi TOV1,OCF1A,OCF1B, dan ICF1.
2.8.2.1.1 Pengaturan fitur PWM pada
timercounter 1
Pengaturan  seluruh  register  timercounter1  perlu  diperhatikan  saat  mengaktifkan fitur  PWM.  Register  yang  diatur  untuk  mengaktifkan  fitur  PMW  yaitu  TCCR1A  dan
TCCR1B.  Gambar  susunan  bit  pada  register  TCCR1A  dan  TCCR1B  ditunjukkan  pada Gambar 2.15 dan Gambar 2.16.
Gambar 2.15. Susunan Register TCCR1A [14]
Gambar 2.16. Susunan Register TCCR1B [14]
Pengaturan mode operasi PWM yang digunakan diatur pada bit WGM13:0. Mode operasi mempengaruhi bagaimana cara pengendalian PWM dilakukan. Pemilihan mode
operasi yang digunakan dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Pemilihan Mode Operasi dengan Waveform Generation Mode
Sumber  clock  yang  digunakan  dalam  timercounter1  diatur  pada  bit  CS2:0. Pemilihat bit ini akan mempengaruhi clock yang akan dieksekusi saat proses counter. Nilai
prescaler clock  akan  dimasukkan  pada  register  TCNT1.  Pemilihan  sumber  clock  dapat
mengacu pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Pengaturan Sumber Clock TimerCounter 1
Pengaturan  bit  COM1A1:0  dan  COM1B1:0  digunakan  untuk  mengontrol  pin OC1A dan pin OC1B. Jika salah satu bit dari COM1A1:0 diatur menjadi 1 atau mungkin
keduanya, maka kaki pin OC1A tidak berfungsi normal sebagai Port IO. Hal tersebut juga serupa  pengaruhnya  pada  pengaturan  bit  COM1B1:0.  Pengaturan  bit  COM1A1:0  dan
COM1B1:0  memiliki  perbedaan  kegunaan  berdasarkan  mode  operasi  yang  dipakai. Pengaruh  mode  operasi  teradap  pengaturan  bit  COM1A1:0  dan  COM1B1:0  ditunjukan
pada Tabel 2.4, Tabel 2.5, dan Tabel 2.6. Tabel 2.4. Konfigurasi Compare Output Mode untuk non-PWM [14]
Tabel 2.5. Konfigurasi Compare Output Mode untuk Fast PWM [14]
Tabel 2.6. Konfigurasi Compare Output Mode untuk Phase Correct and Frequency Correct
PWM [14]
Pengisian  data  pada  register  OCR1A  dan  OCR1B  akan  mempengaruhi  batasan nilai  counter  yang  dilakukan  TCNT1.  Gambar  susunan  bit  pada  register  OCR1A  dan
OCR1B  ditunjukkan  pada  Gambar  2.17  dan  Gambar  2.18.  Register  ini  bertugas  secara kontinyu  untuk  membandingkan  nilai  OCR1x  terhadap  nilai  TCNT1.  Saat  nilai  OCR1x
mendapat  kondisi  yang  sama  terhadap  TCNT1,  maka  kondisi  tersebut  dapat  digunakan untuk  membangkitkan  Output  Compare  Interrupt,  atau  untuk  membangkitkan  bentuk
gelombang output pada pin OC1x. kapasitas data maksimal register OCR1A dan OCR1B ditentukan saat pengaturan WGM1:0 pada Tabel 2.2 kolom nomor 7.
Gambar 2.17. Susunan Register OCR1A [14]
Gambar 2.18. Susunan Register OCR1B [14]
2.8.2.1.2 Mode operasi
fast PWM
Mode  ini  melakukan  pengendalian  lama  waktu  on  T
on
dan  waktu  off    T
off
berdasarkan  nilai  dari  register  pembanding  OCR1A  atau  OCR1B.  Pengendalian  lama waktu on dan off tersebut berdampak pada perubahan duty cycle. Pencacahan pada register
TCNT1  berlangsung  single  slope  satu  arah,  yakni  dilakukan  counting-up  yang  dimulai dari BOTTOM 0x0000 hingga nilai TOP kemudian diulang kembali. Besarnya nilai TOP
dapat  ditentukan  sesuai  dengan  resolusi  yang  diinginkan  dan  dibutuhkan.  Resolusi  nilai yang tersedia yang tercatat pada tabel pemilihan mode operasi seperti 8-bit, 9-bit, dan 10-
bit ,  akan  tetapi  dapat  pula  ditentukan  secara  manual  melalui  register  ICR1  atau  OCR1A.
Resolusi minimal yang diperbolehkan yaitu 2-bit pengaturan nilai pada penggunaan ICR1 atau OCR1A yaitu 0x0003, sedangakan resolusi maksimal yang diperbolehkan adalah 16-
bit pengaturan  nilai  pada  penggunaan  ICR1  atau  OCR1A  yaitu  yaitu  0xFFFF.  Nilai
resolusi PWM dalam bentuk bit dapat dirumuskan sebagi berikut [14]:
Gambar  2.18  adalah  gambar  timming  diagram  penggunaan  mode  Fast  PWM. Gambar  tersebut  akan  terlihat  pola  pencacahan  dan  output    dalam  penggunaan  mode
operasinya.
Gambar 2.19. Diagram Pewaktuan Fast PWM Mode [14] Gambar 2.19 menunjukan nilai OCR1A atau ICR1 didefinisikan sebagai nilai TOP.
Pola  diagram  pada  TCNTn  mengilustrasikan  bentuk  pencacahan  single-slope.  Gambar diagram  tersebut  memunculkan  output  compare  OCnx  dalam  2  bentuk  yaitu  inverting
dan  non-inverting.  Garis  pendek  pada  pola  TCNTn  menunjukan  kondisi  compare  match antara  OCR1x  dan  TCNT1.  Bit  register  TOV1  interrupt  flag  akan  bernilai  1  saat  terjadi
compare match.
Perubahan duty cycle terlihat pada hasil output dari oleh OCnx. Output pada posisi inverting
akan  terkondisikan  set  high1  saat  terjadi  compare  match,  sedangkan  pada posisi non-inverting akan terkondisikan clear low0 saat terjadi compare match. Kondisi
tersebut waktu on dan off pada pulsa yang dikeluarkan pin OCnx. Pengaturan lama waktu on
terlihat  pada  posisi  non-inverting,  sedangan  pengaturan  lama  waktu  off  terlihat  pada posisi inverting.
Nilai frekuensi Fast PWM Mode dapat dihitung dengan persamaan berikut [14]:
Dimana variabel N adalah nilai prescaler  sumber clock. Nilai prescaler sudah tersedia yaitu 1, 8, 64, 256, dan 1024. Variabel f
clk_IO
adalah nilai frekuensi clock yang kita gunakan pada chip mikrokontroler.
2.8.3. USART Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver
and Transmitter
USART  Universal  Synchronous  Asynchronous  serial  Receiver  and  Transmitter merupakan  protokol  komunikasi  serial  yang  terdapat  pada  mikrokontroler  AVR.  Fitur  ini
berguna  dalam  pengiriman  data  secara  serial  antar  mikrokontroler,  namun  dapat  juga dilakukan antara mikrokontroler terhadap hardware lain contohnya seperti PC.
Komunikasi  serial  pada  fitur  USART  ini  mempunyai  2  cara  yaitu  sinkron  dan asinkron.  Penggunaan  mode  sinkron  harus  melakukan  fase  sinkronisasi  data  dengan
pengiriman data pulsaclock terlebih dahulu. Berbeda dengan penggunaan mode asinkron tidak  perlu  melakukan  pengiriman  data  terlebih  dahulu,  tetapi  sinkronisasi  dilakukan
dengan  inisialisasi  data  pada  program.  Proses  inisialisasi  dilakukan  terhadap  perangkat yang  akan  melakukan  pengiriman  data  secara  serial  dengan  menyamakan  kecepatan  laju
data  baud  rate.  Pada  mikrokontroler  AVR  untuk  mengaktifkan  fitur  USART  harus melakukan pengaturan bit pada register-register yang mempengaruhi komunikasi USART.
2.8.3.1. Pengaturan USART
Pengaturan register-register USART perlu diperhatikan saat melakukan komunikasi serial.  Pengaturan  bit  RXEN  bernilai  1  akan  mengaktifkan  fungsi  penerimaan  data,
saedangkan  pengaturan  TXEN  akan  mengaktifkan  fungsi  pengiriman  data.  Besarnya ukuran data yang dikirim atau diterima dapat diatur melalui bit UCSZ2:0 dengan mengacu
pada Tabel 2.7. Tabel 2.7. Pengaturan Ukuran Data [14]
Komunikasi serial dapat dilakukan dalam 2 mode yaitu sinkron dan asinkron. Mode komunikasi diatur melalui bit UMSEL dengan mengacu pada Tabel 2.8.
Tabel 2.8. Pengaturan Mode Komunikasi Serial [14]
Paritas dan stop bit diatur melalui bit UPM1:0 dan bit USBS pada register UCSRC. Pengaturan paritas dan stop bit mengacu pada Tabel 2.9 dan Tabel 2.10.
Tabel 2.9. Pengaturan Paritas [14]
Tabel 2.10. Pengaturan Stop Bit [14]
Nilai baudrate yang digunakan dalam komunikasi serial diatur oleh bit UBRR11:0. Rumus  perhitungan  nilai  baudrate  mengacu  pada  mode  komunikasi  serial  yang  dipakai.
Tabel 2.11 menunjukkan rumus perhitungan baudrate berdasarkan mode komunikasi yang dipakai.
Tabel 2.11. Rumus Perhitungan Baudrate [14]
Data  pengiriman  dan  penerimaan  terletak  pada  register  UDR.  Register  UDR  terbagi menjadi  2  bagian  yaitu  RXB  dan  TXB,  tetapi  berada  pada  alamat  yang  sama.  Gambar
susunan register UDR ditunjukkan pada Gambar 2.20.
Gambar 2.20. Susunan Register UDR [14] Kapasitas  bit  pada  register  ini  sebesar  8-bit.  RXB  digunakan  sebagai  tempat
penyimpanan  data  yang  akan  dikirim,  sedangkan  TXB  digunakan  sebagai  tempat penerimaan  data  sebelum  data  akan  di  baca.  Data  dengan  ukuran  5-bit,  6-bit,  dan  7-bit
akan  diabaikan  oleh  transmitter  dan  ditambah  logika  0  pada  bit  bagian  atas  hingga berukuran 8-bit.
2.9 PWM
Pulse Width Modulation
PWM  merupakan  metode  yang  digunakan  untuk  mengatur  duty  cycle  pada tegangan DC sehingga bentuk gelombangnya berbentuk seperti pulsa-pulsa tegangan. Cara
yang dilakukan dengan mengatur lama waktu lebar pulsa tegangan on dan off pada satu periode secara terus menerus. Semakin lama waktu teganan on dibandingkan dengan lama
waktu  tegangan  off  memberikan  duty  cycle  yang  besar.  Nilai  duty  cycle  50  diperoleh dengan memberi lebar pulsa yang sama pada waktu on dan off . Perbedaan nilai duty cycle
dijelaskan pada Gambar 2.21.
Gambar 2.21. Bentuk Pulsa pada Perubahan Duty Cycle [15] Besarnya nilai duty cycle dapat diperoleh dengan menggunakan rumus berikut [15]:
2.8 T
ON
merupakan  lama  waktu  lebar  pulsa  saat  tegangan  on,  sedangkan  T
OFF
merupakan lama waktu lebar pulsa saat tegangan off.
2.10  IC Driver L298
IC  Driver  L298  digunakan  sebagai  driver  komponen  berbeban  induktif  seperti relay
,  solenoids,  motor  DC  dan  motor  stepper.  IC  ini  dapat  dioperasikan  hingga  nilai maksimum  tegangan  sebesar  46  Volt  dan  nilai  arus  maksimum  sebesar  4  Ampere  [16].
Bentuk IC Driver L289 ditunjukkan pada Gambar 2.22.
Gambar 2.22. IC Driver L298 [16] Pin  Enable
A  dan  B  digunakan  sebagai  trigger  agar  tegangan  pada  pin  Vs  dapat mengalir  menuju  output.  Pemberian  PWM  Pulse  Width  Modulation  pada  pin  Enable
dapat  digunakan  untuk  pengaturan  kecepatan  putar  motor  DC.  Pin  Output  1  dan 2  aliran tegangannya diatur oleh Enable A, sedangkan Output 3 dan 4 diatur oleh Enable B  Blok
diagram rangkaian IC Driver L298 ditunjukan pada Gambar 2.23.
Gambar 2.23. Blok Diagram IC Driver L298 [16]
2.11  IC Regulator Tegangan
IC  regulator  digunakan  untuk  meregulasi  tegangan  agar  tegangan  output  yang didapat lebih stabil. IC LM78xx adalah salah satu jenis IC regulator tegangan tetap bernilai
positif.  Pada  IC  LM78xx  terdapat  3  kaki  sebagi  terminal,  yaitu  Vin,  GND,  dan  Vout.
Besarnya  nilai  output  tegangan  positif  yang  mampu  dihasilkan,  ditentukan  pada  kode angka kemasannya.
Meskipun  dirancang  sebagai  regulator  tegangan  tetap,  namun  regulator  ini  dapat dimodifikasi  agar  tegangan  output  dan  arusnya  dapat  diatur  [17].  Rangkaian  dasar  dari
regulator tegangan dengan IC LM78xx ditunjukkan pada Gambar 2.24.
Gambar 2.24. Rangkaian Dasar IC LM78xx [17] Nilai tegangan input harus lebih besar dari pada tegangan output yang dihasilkan
dan tidak lebih dari tegangan input maksimalnya sesuai datasheet. Kapasitor masukan C1 diperlukan sebagai perata tegangan, sedangkan kapasitor keluaran C2 digunakan
untuk memperbaiki tanggapan peralihan trancient response [18].
2.12  Motor DC
Motor  adalah  mesin  listrik  yang  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi  mekanik berupa gerak  putar  motor.  Motor  DC  adalah  salah  satu  jenis  motor  yang  mengunakan
tegangan  searah  DC  sebagai  sumber tegangan.  Dua  bagian  utama  pada  motor  DC  yaitu rotor  sebagai  bagian  yang  berputar  dan  stator  sebagai  bagian  yang  diam.  Bagian  rotor
berupa koil  yang akan dialiri arus listrik.  Bagian  stator menghasilkan medan magnet dari pengaruh elektromangetik koil ataupun magnet permanen [19].
Gambar 2.25. Susunan Komponen pada Motor DC [19]
Arah  putaran  pada  motor  DC  dapat  diatur  dengan  mengubah  polaritas  tegangan pada terminalnya,  sehingga  gerak  putaran  motor  berupa  clockwise atau  counterclockwise.
Kecepatan putaran motor DC berbanding lurus dengan besar beda potensial yang diberikan pada  terminalnya  [19].  Pemberian  beda  potensial  yang  semakin  meningkat  akan
berdampak  pada  kenaikan  nilai  arus  listrik.  Hal  tersebut  akan  meningkatnya  pula  gaya Lorentz yang dihasilkan, sehingga motor berputar semakin cepat.
2.13 Light Emitting Diode LED
Light  Emitting  Diode  LED  adalah  dioda  semikonduktor  yang  dapat  melepaskan cahaya saat diberi tegangan prasikap. Diode semikonduktor pada umumnya menggunakan
bahan silicon dan germanium, sehingga beberapa energi dilepas dalam bentuk panas.  Pada umumnya LED menggunakan elemen Gallium Arsenide Phosphide GaAsP atau Gallium
Phosphide GaP.  Elemen-elemen  tersebut  dapat  memproduksi  sumber  cahaya,  sehingga
beberapa energi akan dilepaskan dalam bentuk cahaya [20]. Prinsip  kerja  LED  sama  seperti  dioda  yaitu  jika  diberi  tegangan  bias  maju  akan
aktif sehingga mengeluarkan cahaya, tetapi saat diberi  tegangan bias balik akan terkondisi off
seperti  didoda  pada  umumnya  sehingga  tidak  mengeluarkan  cahaya.  Tiap  jenis  LED memiliki spesifikasi forward voltage minimum dan maksimum yang berbeda dan memiliki
kemampuan arus yang bervariasi, sehingga penggunaan datasheet sangat diperlukan. Konfigurasi rangkaian LED terlihat pada Gambar 2.26. Terdapat 3 jenis rangkaian
yaitu rangkaian satu LED, rangkaian LED secara seri, dan rangkaian LED secara paralel.
Gambar 2.26. Konfigurasi Rangkaian LED [21]
Nilai komponen resistor R diperlukan agar LED dapat memenuhi spesifikasi kemampun arusnya. Perhitungan nilai resistor pada tiap konfigurasi rangkaian dapat dilihat
pada rumus berikut [21]: 1.  Rangkaian satu LED
2.  Rangkaia LED secara seri
3.  Rangkaian LED secara parallel
dengan keterangan : R
= nilai resistor Ohm Vcc   = nilai catu daya yang dipakai Volt
Vf = forward voltage sesuai datasheet Volt
If = forward current sesuai datasheet Ampere
2.14  Modul RC-Timer Radio Telemetry 915 Mhz
Modul  ini  merupakan  hardware  yang  dapat  melakukan  komunikasi  data  melalui media  udara  wireless.  Komunikasi  data  dilakukan  pada  frekuensi  915  Mhz.  fitur  yang
disediakan pada modul ini yaitu [22,23]:   FSK modulation dengan 2 jalur komunikasi half-duplex
  Anti-inteference   Komunikasi serial UART
  Komunikasi data up to 250 kbps   Frequency hopping spread spectrum FHSS
  Adaptive Time Division Multiplexing TDM   Pemakaian arus untuk pengiriman 100mA
  Pemakaian arus untuk penerimaan 25mA   Pemakaian arus saat sleep mode
1μA   Sumber tegangan 2,4-3.6 Vdc
  Terkonfigurasi regulator tegangan 3,3Vdc   Terkonfigurasi dengan IC FT232RQ
  Jarak transmisi data di alam terbuka lebih dari 1Km   LED indikator
Paket  modul  ini  terdapat  2  rangkaian  yaitu  air  module  dan  ground  modul.  Kedua rangakaian  tersebut  dapat  digunakan  sebagai  pengirim  maupun  penerima.  Pada  ground
module  sudah  terkonfigurasi  dengan  konektor  USB,  sehingga  dapat  langsung  digunakan pada  PClaptop.  Rangkaian  air  module  terkonfigurasi  dalam  bentuk  pin  yang  dapat
langsung  disambungkan  pada  mikrokontroler.  Terdapat  pin  TX  dan  RX  yang  langsung dapat dipakai untuk komunikasi data serial [22].
Gambar 2.7. Modul RC-Timer Radio Telemetry 915Mhz [22]
2.15  Sound Card
Sound Card atau kartu suara adalah perangkat keras pada PClaptop yang berguna
untuk  mengolah  audio  atau  suara  [24].  Perangkat  ini  dapat  mengkonversi  sinyal  audio, mengeluarkan  sinyal  audio,  merekam  sinyal  audio,  dan  menyimpan  sinyal  audio.
Kemampuan  pengolahan  audio  sangat  banyak  sehingga  banyak  perangkat  lain  dari
PClaptop  yang terhubung pada  sound card. Secara umum sound card memiliki beberapa fungsi [24]:
1. Digital Signal Processing
Berfungsi  untuk  mengolah  sinyal  audio  baik  analog  maupun  digital.  Proses pengolahan  dibagi  dalam  2  bentuk  yaitu  Analog  to  Digital  Converter  ADC  dan
Digital to Analog Converter DAC. Proses ADC biasa dilakukan saat menangkap
sinyal listrik dari microphone, sedangkan proses DAC dilakukan saat mengeluarkan output
sinyal analog ke speaker. 2.  Synthesizersintesis
Melalui  teknologi  sintesis  Frequency  Modulation  FM  dapat  menghasilkan suara  yang  jernih.  Sinyal  suara  disimulasikan  menggunakan  algoritma  tertentu
sehingga  menghasilkan  sine  wave.  Hal  tersebut  menghasilkan  suara  yang  mirip dengan suara sumber aslinya.
3.  MIDI Musical Instrument Digital Interface MIDI  adalah  standar  protokol  yang  memungkinkan  perangkat  elektronik
dapat melakukan sinkronisasi sehingga dapat saling berkomunikasi [25]. Ada  3  jenis  Sound  Card  berdasarkan  kondisi  pemasangan  yaitu  Sound  Card  On  Board,
Sound  Card  Off  Board ,  dan  Sound  Card  External.  Sound  card  pada  perangkat  PClaptop
biasanya  sudah  terpasang  langsung  pada  motherboard  atau  biasa  disebut  Sound  Card  On Board.  Sound  Card  Off  Board  pemasangannya  pada  slot  ISAPCI  pada  motherboard.
Sound Card  External    pemasangannya    dihubungkan  ke  komputer  melalui  port  eksternal
seperti USB atau FireWire [24].
Gambar 2.28. Bentuk Sound Card PCLaptop [24]