Rancang Bangun Sistem Monitoring Level Tangki BBM dengan Sensor Ultrasonik Via Smartphone Android Berbasis Mikrokontroler ATmega8
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor
Sensor adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah
suatu besaran tertentu menjadi besaran lain dengan cara “merasakan / mendeteksi”
dalam bahasa inggris disebut to sense, artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu
atau benda yang lewat pada jangkauannya (terukur) maka sensor akan
merasakan/mendeteksi sesuatu tersebut tanpa harus mengetahui benda apa yang
melewatinya. Kemudian setelah merasakan atau mendeteksi maka hasilnya
dikirim ke rangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referansi masukan pada
rangkaian tersebut. Secara umum sistem kerja sensor mirip dengan kerrjanya
suatu switch pada kondisi NO/NC dan Common.
Sensor adalah suatu perangkat yang dapat mengubah besaran non-elektrik
menjadi elektrik. Atau dapat disebut juga sebagai alat untuk mendeteksi /
mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan
kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri
dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam
satu sistem pengindera. Sensor merupakan transducer yang digunakan untuk
mendeteksi kondisi suatu proses. Yang dimaksud transducer yaitu perangkat keras
untuk mengubah informasi suatu bentuk energi ke informasi bentuk energi yang
lain secara proporsional. D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu
peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang
berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi
kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
2.1.1 Sensor Ultrasonik HC SR-04
Sensor ultrasonik adalah gelombang ultrasonik dengan besar frekuensi
diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah
disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik
Universitas Sumatera Utara
yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver .
Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik.
Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan
diterima oleh receiver ultrasonik.Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver
dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk
menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).
Sensor jarak ultrasonik SR-04 adalah sensor 40 hz produksi parallax yang
banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini
adalah hanya membutuhkan 1 sinyal ( SIG ) selain jalur 5 v dan ground. Sensor
SR-04 mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik
kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor SR-04 memancarkan gelombang
ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali.
Spesifikasi sensor ultrasonik SR-04 :
1. Kisaran pengukuran 2 cm – 4 m
2. Dimensi 45mm x 20mm x 15mm
3. Sudut pancaran 15°
Gambar 2.1 Sensor Ultrassonik SR-04
Sensor ultrasonic SR-04 akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5
V DC. Dimana tegangan 5 V DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan
ground pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan
mikrokontroler. Konektor SIG adalah sebagai control sensor dalam
pendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor.
(Budiharjo,2007)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Instalasi Sensor Jarak Ultrasonik SR-04
Ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya
di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri
dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.
Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi mengembang
atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan
efek piezoelectric. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar
sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara.
Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan
pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima.
Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan
bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan
frekuensi yang sama.
Gambar 2.3 Prinsip kerja sensor ultrasonik
Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung
dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan
sensor penerima. Proses sensoring dilakukan menggunakan metode pantulan
Universitas Sumatera Utara
untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor
tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh
sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sampai diterima
oleh rangkaian penerima, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut
pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara. Prinsip kerja dari sensor
ultrasonik adalah sebagai berikut :
1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi
diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda
adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar
ultrasonik.
2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal
/ gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal
tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh
bagian penerima Ultrasonik.
Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal
tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Dengan kata lain
kecepatan adalah perpindahan selama selang waktu tertentu. Apabila
kecepatan, kelajuan dinyatakan dengan v, perpindahan, jarak dinyatakan s
dan waktu tempuh t secara matematis dirumuskan :
.....................................................................................(2.1)
dengan :
v = kelajuan (m/s)
s = jarak (m)
t = waktu tempuh (s)
Kecepatan dan kelajuan hanya dibedakan oleh arahnya saja, sehingga keduanya
mempunyai satuan yang sama yaitu m/s. Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi
perpindahan dan selang waktu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Kedudukan awal benda A berpindah ke B
Misal dari gambar di atas perpindahaan Δx (delta x) ditempuh dalam selang waktu
Δt (delta t), maka kecepatan rata-rata v dirumuskan :
.....................................................................................(2.2)
dengan :
v = Kecepatan rata-rata (m/s)
Δx= jarak (m)
Δx = x2 – x1
Δt = Selisih waktu tempuh (s)
2.1.1.1 Pemancar Ultrasonik (Transmitter)
Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal
sinusoidal berfrekuensi diatas 20 KHz menggunakan sebuah transducer
transmitter ultrasonik Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang
ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk
pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan
transistor.
3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang
merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan
melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias
transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan
besar sesuai dari penguatan dari transistor.
5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati
dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2,
sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari
Universitas Sumatera Utara
penguatan dari transistor.
Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga
pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak
adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V)
2.1.1.2 Penerima Ultrasonik (Receiver)
Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang
dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai.
Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan
menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai
frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan
dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan
tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat
jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak
minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi
ini adalah high (logika „1‟) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low
(logika‟0‟). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali
(mikrokontroler).
2.2 Mikrokontroller ATMega 8
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya
terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya
digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator
eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu
kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada
tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara
otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat
beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 bytesampai dengan
512 byte.AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR
RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash.
Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi
instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya
tegangan yang diperlukanuntuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler
ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 5,5 V sedangkan untuk ATmega8
hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 –5,5 V
Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analog (fitur
ADC pada seri AVR) dalam level tegangan maksimum 5V. Keunggulan
mikrokontroller dibanding microprocessor yaitu lebih murah dan didukung
dengan software compiler yang sangat beragam seperti software compailer
C/C++, basic, pascal, bahkan assembler. Sehingga penggunaan dapat memilih
program yang sesuai dengan kemampuannya. Dalam hal penggunaan,
mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti mikrokontroller atmega
8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain. ATMEGA 8 adalah mikrokontroler
CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan
instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput
mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi
konsumsi daya versus kecepatan proses.Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler
ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin
yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
Mikrokontroller
AVR
merupakan
keluarga
mikrokontroller
RISC
(Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR
pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwgian institute of
Technology (NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penggunaan
mikrokontroller ATMega8 ada dua pilihan ,dengan menggunakan board
ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat
rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia
dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya
tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip
yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain
(TQPF, QFN / MLF) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk
ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebihsering dikenal, hal ini
berguna untuk penggunaan pheripheral internal.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMega 8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang
berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan
dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 :
a. VCC
Merupakan supply tegangandigital.
b. GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B
adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat igunakan
sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O
dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7yang terdapat pada port B
yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up
resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting
oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada
pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan
untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier)
bergantung pada pengaturan Fuse bityang digunakan untuk memilih sumber
clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat
Universitas Sumatera Utara
digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2
maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5...PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directionalI/O port yang di dalam masingmasing pin terdapat pull-upresistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin
C.0 sampai dengan pinC.6. Sebagai keluaran/output portC memiliki karakteristik
yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
e. RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fusediprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pinI/O.
Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pinyang terdapat pada port
C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan
berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini
rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa 8 minimum, maka akan
menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
f. Port D (PD7...PD0)
Port D merupakan 8-bit bit-directionalI/O dengan internal pullupresistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port
initidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada portini hanya berfungsi
sebagai masukan dan keluaran saja atau biasadisebut dengan I/O.
g. AVcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus
dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog
saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk
menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka
AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
h. AREF
Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.2.2 Fitur ATmega8
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 :
a. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
b. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
Universitas Sumatera Utara
c. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
d. CPU dengan 32 buah register
e. Watchdog timer dan oscillator internal.
f. SRAM sebesar 1K byte.
g. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash
h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka
j. EEPROM sebesar 512 byte.
k. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter ) untuk komunikasi serial.
2.3 Bluetooth Module HC-05
Bluetooth merupakan spesifikasi industri untuk jaringan kawasan pribadi
(Personal Area Network atau PAN) tanpa kabel. Bluetooth menghubungkan dan
dapat digunakan untuk melakukan tukar-menukar informasi diantara peralatanperalatan. Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz dengan
menggunakan sebuah frequency hopping traceeiver yang mampu menyediakan
layanan komunikasi data dan suara secara real time atau host-host bluetooth
dengan jarak terbatas. Kelemahan dari teknologi ini adalah jangakauannya yang
pendek dan kemampuan transfer data yang rendah.
Bluetooth module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada
frekuensi 2.4 GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai
master. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi
wireless.
Gambar 2.6 Bluetooth HC-05
Universitas Sumatera Utara
Sistem bluetooth terdiri dari sebuah radio transceiver, baseband link Management
dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface),
flash dan voice codec. Baseband link controller menghubungkan perangkat keras
radio ke baseband processing dan layer protokol fisik. Link manager melakukan
aktivitas aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan link setup, autentikasi
dan konfigurasi. Protokol bluetooth menggunakan sebuah kombinasi antara circuit
switching dan packet switching. Sebuah perangkat yang memiliki teknologi
wireless akan mempunyai kemampuan untuk melakukan pertukaran informasi
dengan jarak jangkauan sampai dengan 10 meter (~30 feet), bahkan untuk daya
kelas 1 bisa sampai pada jarak 100 meter. Bluetooth merupakan chip radio yang
dimasukkan ke dalam komputer, printer, handphone dan peralatan lainnya. Chip
bluetooth ini dirancang untuk menggantikan kabel. Informasi yang biasanya
dibawa oleh kabel dengan Bluetooth ditransmisikan pada frekuensi tertentu
kemudian diterima oleh chip Bluetooth kemudian informasi tersebut diterima oleh
komputer, handphone dan peralatan lainnya.
Interface yang digunakan adalah serial RXD,TXD,VCC dan GND. Built in LED
sebagai indikator koneksi bluetooth. Tegangan intput antara 3.6-6 V, jangan
menguhubungkan dengan sumber daya lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar
30mA, dan saat paired (terhubung) sebesar 10 mA. 4 pin interface 3.3V dapat
langsung dihubungkan ke berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino,
8051, 8535, AVR,PIC,ARM,MSP430). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter,
namun meskipun bisa mencapai lebih dari 10 meter kualitas koneksi makin
berkurang.
2.4. Sistem Android
Android adalah sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis Linux.
Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang buat menciptakan
aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.
Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat
peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android,
dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras,
Universitas Sumatera Utara
peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola,
Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia. Pengembang aplikasi Android diperbolehkan
untuk mendistribusikan aplikasi mereka di bawah skema lisensi apapun yang
mereka inginkan. Sistem Android menggunakan database untuk menyimpan
informasi penting yang diperlukan agar tetap tersimpan meskipun device
dimatikan. Untuk melakukan penyimpanan data pada database, sistem Android
menggunakan SQLite yang merupakan suatu open source database yang cukup
stabil dan banyak digunakan pada banyak device berukuran kecil. Aplikasi
Android dikembangkan dalam bahasa pemrograman Java dengan menggunakan
kit pengembangan perangkat lunak Android (SDK). SDK ini terdiri dari
seperangkat perkakas pengembangan, termasuk debugger, perpustakaan perangkat
lunak, emulator handset yang berbasis QEMU, dokumentasi, kode sampel, dan
tutorial. Didukung secara resmi oleh lingkungan pengembangan terpadu (IDE)
Eclipse, yang menggunakan plugin Android Development Tools (ADT). Perkakas
pengembangan lain yang tersedia di antaranya adalah Native Development Kit
untuk aplikasi atau ekstensi dalam C atau C++, Google App Inventor, lingkungan
visual untuk pemrogram pemula, dan berbagai kerangka kerja aplikasi web seluler
lintas platform. Platform perangkat keras utama pada Android adalah arsitektur
ARM. Ada juga dukungan untuk x86 dari proyek Android-x86, dan Google TV
menggunakan Universitas Sumatera Utara 26 versi x86 khusus Android. Pada
tahun 2013, Freescale mengumumkan melibatkan Android dalam prosesor i. MX
buatannya, yakni seri i.MX5X dan i.MX6X. Pada 2012, prosesor Intel juga mulai
muncul pada platform utama Android, misalnya pada telepon seluler. Beberapa
komponen perangkat keras tidak diperlukan, namun sudah menjadi standar di
perangkat tertentu. Beberapa fitur awalnya dibutuhkan sebagai persyaratan,
namun kemudian ditiadakan. Setelah Android menjadi OS telepon pintar,
beberapa perangkat keras, seperti mikrofon, lambat laun berubah menjadi
perangkat opsional. Selain itu, kamera ditetapkan sebagai perangkat wajib bagi
ponsel-ponsel Android. Perangkat Android menggabungkan berbagai komponen
perangkat keras opsional, termasuk kamera video, GPS, sensor orientasi perangkat
keras, kontrol permainan, akselerometer, giroskop, barometer, magnetometer,
sensor proksimitas, sensor tekanan, termometer, dan layar sentuh. Android
Universitas Sumatera Utara
mendukung OpenGL ES 1.1, 2.0, dan 3.0. Beberapa aplikasi secara eksplisit
mengharuskan versi tertentu dari OpenGL ES, sehingga perangkat keras GPU
yang cocok diperlukan bagi perangkat Android untuk menjalankan aplikasi
tertentu. Antarmuka pengguna Android didasarkan pada manipulasi langsung,
menggunakan masukan sentuh yang serupa dengan tindakan di dunia nyata,
seperti menggesek, mengetuk, mencubit, dan membalikkan cubitan untuk
memanipulasi obyek di layar.
2.5 LCD
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih),
maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan,
tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor
CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD
Gambar 2.7 LCD
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan
Universitas Sumatera Utara
baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane),
yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang
ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang
digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan
berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar
dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa
microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat
menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di
bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu
(berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris
tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan
3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses
internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter
dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter
(membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah
utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display
Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng
kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada
beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri
agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil
Universitas Sumatera Utara
pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka,
atau gambar sesuai bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain
seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter
digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan
mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam
satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom
dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan
suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.
Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan
untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD,
mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film
Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah
ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan
warna.
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
2.1 Sensor
Sensor adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah
suatu besaran tertentu menjadi besaran lain dengan cara “merasakan / mendeteksi”
dalam bahasa inggris disebut to sense, artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu
atau benda yang lewat pada jangkauannya (terukur) maka sensor akan
merasakan/mendeteksi sesuatu tersebut tanpa harus mengetahui benda apa yang
melewatinya. Kemudian setelah merasakan atau mendeteksi maka hasilnya
dikirim ke rangkaian selanjutnya untuk dijadikan suatu referansi masukan pada
rangkaian tersebut. Secara umum sistem kerja sensor mirip dengan kerrjanya
suatu switch pada kondisi NO/NC dan Common.
Sensor adalah suatu perangkat yang dapat mengubah besaran non-elektrik
menjadi elektrik. Atau dapat disebut juga sebagai alat untuk mendeteksi /
mengukur suatu besaran fisis berupa variasi mekanis, magnetis, panas, sinar dan
kimia dengan diubah menjadi tegangan dan arus listrik. Sensor itu sendiri terdiri
dari transduser dengan atau tanpa penguat/pengolah sinyal yang terbentuk dalam
satu sistem pengindera. Sensor merupakan transducer yang digunakan untuk
mendeteksi kondisi suatu proses. Yang dimaksud transducer yaitu perangkat keras
untuk mengubah informasi suatu bentuk energi ke informasi bentuk energi yang
lain secara proporsional. D Sharon, dkk (1982), mengatakan sensor adalah suatu
peralatan yang berfungsi untuk mendeteksi gejala-gejala atau sinyal-sinyal yang
berasal dari perubahan suatu energi seperti energi listrik, energi fisika, energi
kimia, energi biologi, energi mekanik dan sebagainya.
2.1.1 Sensor Ultrasonik HC SR-04
Sensor ultrasonik adalah gelombang ultrasonik dengan besar frekuensi
diatas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari 20 KHz. Seperti telah
disebutkan bahwa sensor ultrasonik terdiri dari rangkaian pemancar ultrasonik
Universitas Sumatera Utara
yang disebut transmitter dan rangkaian penerima ultrasonik yang disebut receiver .
Sinyal ultrasonik yang dibangkitkan akan dipancarkan dari transmitter ultrasonik.
Ketika sinyal mengenai benda penghalang, maka sinyal ini dipantulkan, dan
diterima oleh receiver ultrasonik.Sinyal yang diterima oleh rangkaian receiver
dikirimkan ke rangkaian mikrokontroler untuk selanjutnya diolah untuk
menghitung jarak terhadap benda di depannya (bidang pantul).
Sensor jarak ultrasonik SR-04 adalah sensor 40 hz produksi parallax yang
banyak digunakan untuk aplikasi atau kontes robot cerdas. Kelebihan sensor ini
adalah hanya membutuhkan 1 sinyal ( SIG ) selain jalur 5 v dan ground. Sensor
SR-04 mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik
kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor SR-04 memancarkan gelombang
ultrasonik sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali.
Spesifikasi sensor ultrasonik SR-04 :
1. Kisaran pengukuran 2 cm – 4 m
2. Dimensi 45mm x 20mm x 15mm
3. Sudut pancaran 15°
Gambar 2.1 Sensor Ultrassonik SR-04
Sensor ultrasonic SR-04 akan bekerja jika mendapat suplay tegangan sebesar 5
V DC. Dimana tegangan 5 V DC dihubungkan dengan konektor Vcc dan
ground pada sensor. Untuk konektor SIG dapat dihubungkan dengan
mikrokontroler. Konektor SIG adalah sebagai control sensor dalam
pendeteksian objek sekaligus pembacaan jarak objek dengan sensor.
(Budiharjo,2007)
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Instalasi Sensor Jarak Ultrasonik SR-04
Ultrasonik bekerja berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara dan digunakan
untuk mendeteksi keberadaan suatu objek tertentu di depannya, frekuensi kerjanya
di atas gelombang suara dari 40 KHz hingga 400 KHz. Sensor ultrasonik terdiri
dari dari dua unit, yaitu unit pemancar dan unit penerima.
Struktur atom dari kristal piezoelectric akan berkontraksi mengembang
atau menyusut terhadap polaritas tegangan yang diberikan dan ini disebut dengan
efek piezoelectric. Kontraksi yang terjadi diteruskan ke diafragma penggetar
sehingga terjadi gelombang ultrasonik yang dipancarkan ke udara.
Pantulan gelombang ultrasonik akan terjadi bila ada objek tertentu dan
pantulan gelombang ultrasonik akan diterima kembali oleh unit sensor penerima.
Selanjutnya unit sensor penerima akan menyebabkan diafragma penggetar akan
bergetar dan efek piezoelectric menghasilkan sebuah tegangan bolak-balik dengan
frekuensi yang sama.
Gambar 2.3 Prinsip kerja sensor ultrasonik
Besar amplitudo sinyal elekrik yang dihasilkan unit sensor penerima tergantung
dari jauh dekatnya objek yang dideteksi serta kualitas dari sensor pemancar dan
sensor penerima. Proses sensoring dilakukan menggunakan metode pantulan
Universitas Sumatera Utara
untuk menghitung jarak antara sensor dengan obyek sasaran. Jarak antara sensor
tersebut dihitung dengan cara mengalikan setengah waktu yang digunakan oleh
sinyal ultrasonik dalam perjalanannya dari rangkaian pengirim sampai diterima
oleh rangkaian penerima, dengan kecepatan rambat dari sinyal ultrasonik tersebut
pada media rambat yang digunakannya, yaitu udara. Prinsip kerja dari sensor
ultrasonik adalah sebagai berikut :
1. Sinyal dipancarkan oleh pemancar ultrasonik. Sinyal tersebut berfrekuensi
diatas 20kHz, biasanya yang digunakan untuk mengukur jarak benda
adalah 40kHz. Sinyal tersebut di bangkitkan oleh rangkaian pemancar
ultrasonik.
2. Sinyal yang dipancarkan tersebut kemudian akan merambat sebagai sinyal
/ gelombang bunyi dengan kecepatan bunyi yang berkisar 340 m/s. Sinyal
tersebut kemudian akan dipantulkan dan akan diterima kembali oleh
bagian penerima Ultrasonik.
Setelah sinyal tersebut sampai di penerima ultrasonik, kemudian sinyal
tersebut akan diproses untuk menghitung jaraknya. Dengan kata lain
kecepatan adalah perpindahan selama selang waktu tertentu. Apabila
kecepatan, kelajuan dinyatakan dengan v, perpindahan, jarak dinyatakan s
dan waktu tempuh t secara matematis dirumuskan :
.....................................................................................(2.1)
dengan :
v = kelajuan (m/s)
s = jarak (m)
t = waktu tempuh (s)
Kecepatan dan kelajuan hanya dibedakan oleh arahnya saja, sehingga keduanya
mempunyai satuan yang sama yaitu m/s. Kecepatan rata-rata adalah hasil bagi
perpindahan dan selang waktu.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.4 Kedudukan awal benda A berpindah ke B
Misal dari gambar di atas perpindahaan Δx (delta x) ditempuh dalam selang waktu
Δt (delta t), maka kecepatan rata-rata v dirumuskan :
.....................................................................................(2.2)
dengan :
v = Kecepatan rata-rata (m/s)
Δx= jarak (m)
Δx = x2 – x1
Δt = Selisih waktu tempuh (s)
2.1.1.1 Pemancar Ultrasonik (Transmitter)
Pemancar Ultrasonik ini berupa rangkaian yang memancarkan sinyal
sinusoidal berfrekuensi diatas 20 KHz menggunakan sebuah transducer
transmitter ultrasonik Prinsip kerja dari rangkaian pemancar gelombang
ultrasonik tersebut adlah sebagai berikut :
1. Sinyal 40 kHz dibangkitkan melalui mikrokontroler.
2. Sinyal tersebut dilewatkan pada sebuah resistor sebesar 3kOhm untuk
pengaman ketika sinyal tersebut membias maju rangkaian dioda dan
transistor.
3. Kemudian sinyal tersebut dimasukkan ke rangkaian penguat arus yang
merupakan kombinasi dari 2 buah dioda dan 2 buah transistor.
4. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (+5V) maka arus akan
melewati dioda D1 (D1 on), kemudian arus tersebut akan membias
transistor T1, sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T1 akan
besar sesuai dari penguatan dari transistor.
5. Ketika sinyal dari masukan berlogika tinggi (0V) maka arus akan melewati
dioda D2 (D2 on), kemudian arus tersebut akan membias transistor T2,
sehingga arus yang akan mengalir pada kolektotr T2 akan besar sesuai dari
Universitas Sumatera Utara
penguatan dari transistor.
Resistor R4 dan R6 berfungsi untuk membagi tengangan menjadi 2,5 V. Sehingga
pemancar ultrasonik akan menerima tegangan bolak – balik dengan Vpeak-peak
adalah 5V (+2,5 V s.d -2,5 V)
2.1.1.2 Penerima Ultrasonik (Receiver)
Penerima Ultrasonik ini akan menerima sinyal ultrasonik yang
dipancarkan oleh pemancar ultrasonik dengan karakteristik frekuensi yang sesuai.
Sinyal yang diterima tersebut akan melalui proses filterisasi frekuensi dengan
menggunakan rangkaian band pass filter (penyaring pelewat pita), dengan nilai
frekuensi yang dilewatkan telah ditentukan. Kemudian sinyal keluarannya akan
dikuatkan dan dilewatkan ke rangkaian komparator (pembanding) dengan
tegangan referensi ditentukan berdasarkan tegangan keluaran penguat pada saat
jarak antara sensor kendaraan mini dengan sekat/dinding pembatas mencapai jarak
minimum untuk berbelok arah. Dapat dianggap keluaran komparator pada kondisi
ini adalah high (logika „1‟) sedangkan jarak yang lebih jauh adalah low
(logika‟0‟). Logika-logika biner ini kemudian diteruskan ke rangkaian pengendali
(mikrokontroler).
2.2 Mikrokontroller ATMega 8
AVR merupakan salah satu jenis mikrokontroler yang di dalamnya
terdapat berbagai macam fungsi. Perbedaannya pada mikro yang pada umumnya
digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR tidak perlu menggunakan oscillator
eksternal karena di dalamnya sudah terdapat internal oscillator. Selain itu
kelebihan dari AVR adalah memiliki Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada
tombol reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan supply, maka secara
otomatis AVR akan melakukan reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat
beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar 128 bytesampai dengan
512 byte.AVR ATmega8 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR
RISC yang memiliki 8K byte in-System Programmable Flash.
Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah ini mampu mengeksekusi
instruksi dengan kecepatan maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika
Universitas Sumatera Utara
dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya terletak pada besarnya
tegangan yang diperlukanuntuk bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler
ini dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 5,5 V sedangkan untuk ATmega8
hanya dapat bekerja pada tegangan antara 4,5 –5,5 V
Mikrokontroller merupakan alat pengolahan data digital dan analog (fitur
ADC pada seri AVR) dalam level tegangan maksimum 5V. Keunggulan
mikrokontroller dibanding microprocessor yaitu lebih murah dan didukung
dengan software compiler yang sangat beragam seperti software compailer
C/C++, basic, pascal, bahkan assembler. Sehingga penggunaan dapat memilih
program yang sesuai dengan kemampuannya. Dalam hal penggunaan,
mikrokontroller dapat dibedakan jenis dan tipenya, seperti mikrokontroller atmega
8, atmega 8535, atmega 16 dan lain-lain. ATMEGA 8 adalah mikrokontroler
CMOS 8-bit daya rendah berbasis arsitektur RISC yang ditingkatkan. Kebanyakan
instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, ATMEGA 8 mempunyai throughput
mendekati 1 MPS per MHz membuat disain dari sistem untuk mengoptimasi
konsumsi daya versus kecepatan proses.Susunan pin – pin dari IC mikrokontroler
ATMEGA 8 diperlihatkan pada gambar dibawah ini. IC ini tersusun dari 28 pin
yang memiliki beberapa fungsi tertentu.
Mikrokontroller
AVR
merupakan
keluarga
mikrokontroller
RISC
(Reduced Instruction Set Computing) keluaran Atmel. Konsep arsitektur AVR
pada mulanya dibuat oleh dua orang mahasiswa di Norwgian institute of
Technology (NTH ) yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Penggunaan
mikrokontroller ATMega8 ada dua pilihan ,dengan menggunakan board
ATMega8 develompment board yang sudah ada diparaan atau dengan membuat
rangkaian sendiri. Jika menggunakan rangkaian mikrokonter yang sudah tersedia
dipasaran maka akan memepersingkat waktu pembuatan sistem, karena hanya
tinggal membeli rangkaian berupa kit dan hanya tinggal menggunakannya. Chip
yang dijelaskan di sini menggunakan kemasan PDIP, untuk kemasan yang lain
(TQPF, QFN / MLF) tidak jauh berbeda. Untuk lebih jelasnya silahkan merujuk
ke data sheet. Nama nama pin di atas usahakan lebihsering dikenal, hal ini
berguna untuk penggunaan pheripheral internal.
Universitas Sumatera Utara
2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega 8
Gambar 2.5 Konfigurasi Pin ATMega 8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin nya memiliki fungsi yang
berbeda-beda baik sebagai port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan
dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8 :
a. VCC
Merupakan supply tegangandigital.
b. GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang membutuhkan grounding.
c. Port B (PB7...PB0)
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1, TOSC2. Jumlah Port B
adalah 8 buah pin, mulai dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin dapat igunakan
sebagai input maupun output. Port B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O
dengan internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin 7yang terdapat pada port B
yang secara eksternal diturunkan, maka akan mengeluarkan arus jika pull-up
resistor diaktifkan. Khusus PB6 dapat digunakan sebagai input Kristal (inverting
oscillator amplifier) dan input ke rangkaian clock internal, bergantung pada
pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk memilih sumber clock. Sedangkan
untuk PB7 dapat digunakan sebagai output Kristal (output oscillator amplifier)
bergantung pada pengaturan Fuse bityang digunakan untuk memilih sumber
clock. Jika sumber clock yang dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat
Universitas Sumatera Utara
digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan Asyncronous Timer/Counter2
maka PB6 dan PB7 (TOSC2 dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
d. Port C (PC5...PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directionalI/O port yang di dalam masingmasing pin terdapat pull-upresistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari pin
C.0 sampai dengan pinC.6. Sebagai keluaran/output portC memiliki karakteristik
yang sama dalam hal menyerap arus (sink) ataupun mengeluarkan arus (source).
e. RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fusediprogram, maka PC6 akan berfungsi sebagai pinI/O.
Pin ini memiliki karakteristik yang berbeda dengan pin-pinyang terdapat pada port
C lainnya. Namun jika RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini akan
berfungsi sebagai input reset. Dan jika level tegangan yang masuk ke pin ini
rendah dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa 8 minimum, maka akan
menghasilkan suatu kondisi reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
f. Port D (PD7...PD0)
Port D merupakan 8-bit bit-directionalI/O dengan internal pullupresistor.
Fungsi dari port ini sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada port
initidak terdapat kegunaan-kegunaan yang lain. Pada portini hanya berfungsi
sebagai masukan dan keluaran saja atau biasadisebut dengan I/O.
g. AVcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan untuk ADC. Untuk pin ini harus
dihubungkan secara terpisah dengan VCC karena pin ini digunakan untuk analog
saja. Bahkan jika ADC pada AVR tidak digunakan tetap saja disarankan untuk
menghubungkannya secara terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka
AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass filter.
h. AREF
Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.2.2 Fitur ATmega8
Berikut ini adalah fitur-fitur yang dimiliki oleh ATMega8 :
a. Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.
b. ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 saluran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.
Universitas Sumatera Utara
c. Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.
d. CPU dengan 32 buah register
e. Watchdog timer dan oscillator internal.
f. SRAM sebesar 1K byte.
g. Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash
h. Unit interupsi internal dan eksternal.
i. Port antarmuka
j. EEPROM sebesar 512 byte.
k. Port USART ( Universal Syncronous and Asycronous Serial Receiver and
Transmitter ) untuk komunikasi serial.
2.3 Bluetooth Module HC-05
Bluetooth merupakan spesifikasi industri untuk jaringan kawasan pribadi
(Personal Area Network atau PAN) tanpa kabel. Bluetooth menghubungkan dan
dapat digunakan untuk melakukan tukar-menukar informasi diantara peralatanperalatan. Bluetooth beroperasi dalam pita frekuensi 2,4 GHz dengan
menggunakan sebuah frequency hopping traceeiver yang mampu menyediakan
layanan komunikasi data dan suara secara real time atau host-host bluetooth
dengan jarak terbatas. Kelemahan dari teknologi ini adalah jangakauannya yang
pendek dan kemampuan transfer data yang rendah.
Bluetooth module HC-05 merupakan module komunikasi nirkabel pada
frekuensi 2.4 GHz dengan pilihan koneksi bisa sebagai slave, ataupun sebagai
master. Sangat mudah digunakan dengan mikrokontroler untuk membuat aplikasi
wireless.
Gambar 2.6 Bluetooth HC-05
Universitas Sumatera Utara
Sistem bluetooth terdiri dari sebuah radio transceiver, baseband link Management
dan Control, Baseband (processor core, SRAM, UART, PCM USB Interface),
flash dan voice codec. Baseband link controller menghubungkan perangkat keras
radio ke baseband processing dan layer protokol fisik. Link manager melakukan
aktivitas aktivitas protokol tingkat tinggi seperti melakukan link setup, autentikasi
dan konfigurasi. Protokol bluetooth menggunakan sebuah kombinasi antara circuit
switching dan packet switching. Sebuah perangkat yang memiliki teknologi
wireless akan mempunyai kemampuan untuk melakukan pertukaran informasi
dengan jarak jangkauan sampai dengan 10 meter (~30 feet), bahkan untuk daya
kelas 1 bisa sampai pada jarak 100 meter. Bluetooth merupakan chip radio yang
dimasukkan ke dalam komputer, printer, handphone dan peralatan lainnya. Chip
bluetooth ini dirancang untuk menggantikan kabel. Informasi yang biasanya
dibawa oleh kabel dengan Bluetooth ditransmisikan pada frekuensi tertentu
kemudian diterima oleh chip Bluetooth kemudian informasi tersebut diterima oleh
komputer, handphone dan peralatan lainnya.
Interface yang digunakan adalah serial RXD,TXD,VCC dan GND. Built in LED
sebagai indikator koneksi bluetooth. Tegangan intput antara 3.6-6 V, jangan
menguhubungkan dengan sumber daya lebih dari 7V. Arus saat unpaired sekitar
30mA, dan saat paired (terhubung) sebesar 10 mA. 4 pin interface 3.3V dapat
langsung dihubungkan ke berbagai macam mikrokontroler (khusus Arduino,
8051, 8535, AVR,PIC,ARM,MSP430). Jarak efektif jangkauan sebesar 10 meter,
namun meskipun bisa mencapai lebih dari 10 meter kualitas koneksi makin
berkurang.
2.4. Sistem Android
Android adalah sistem operasi untuk telepon seluler yang berbasis Linux.
Android menyediakan platform terbuka bagi para pengembang buat menciptakan
aplikasi mereka sendiri untuk digunakan oleh bermacam peranti bergerak.
Awalnya, Google Inc. membeli Android Inc., pendatang baru yang membuat
peranti lunak untuk ponsel. Kemudian untuk mengembangkan Android,
dibentuklah Open Handset Alliance, konsorsium dari 34 perusahaan peranti keras,
Universitas Sumatera Utara
peranti lunak, dan telekomunikasi, termasuk Google, HTC, Intel, Motorola,
Qualcomm, T-Mobile, dan Nvidia. Pengembang aplikasi Android diperbolehkan
untuk mendistribusikan aplikasi mereka di bawah skema lisensi apapun yang
mereka inginkan. Sistem Android menggunakan database untuk menyimpan
informasi penting yang diperlukan agar tetap tersimpan meskipun device
dimatikan. Untuk melakukan penyimpanan data pada database, sistem Android
menggunakan SQLite yang merupakan suatu open source database yang cukup
stabil dan banyak digunakan pada banyak device berukuran kecil. Aplikasi
Android dikembangkan dalam bahasa pemrograman Java dengan menggunakan
kit pengembangan perangkat lunak Android (SDK). SDK ini terdiri dari
seperangkat perkakas pengembangan, termasuk debugger, perpustakaan perangkat
lunak, emulator handset yang berbasis QEMU, dokumentasi, kode sampel, dan
tutorial. Didukung secara resmi oleh lingkungan pengembangan terpadu (IDE)
Eclipse, yang menggunakan plugin Android Development Tools (ADT). Perkakas
pengembangan lain yang tersedia di antaranya adalah Native Development Kit
untuk aplikasi atau ekstensi dalam C atau C++, Google App Inventor, lingkungan
visual untuk pemrogram pemula, dan berbagai kerangka kerja aplikasi web seluler
lintas platform. Platform perangkat keras utama pada Android adalah arsitektur
ARM. Ada juga dukungan untuk x86 dari proyek Android-x86, dan Google TV
menggunakan Universitas Sumatera Utara 26 versi x86 khusus Android. Pada
tahun 2013, Freescale mengumumkan melibatkan Android dalam prosesor i. MX
buatannya, yakni seri i.MX5X dan i.MX6X. Pada 2012, prosesor Intel juga mulai
muncul pada platform utama Android, misalnya pada telepon seluler. Beberapa
komponen perangkat keras tidak diperlukan, namun sudah menjadi standar di
perangkat tertentu. Beberapa fitur awalnya dibutuhkan sebagai persyaratan,
namun kemudian ditiadakan. Setelah Android menjadi OS telepon pintar,
beberapa perangkat keras, seperti mikrofon, lambat laun berubah menjadi
perangkat opsional. Selain itu, kamera ditetapkan sebagai perangkat wajib bagi
ponsel-ponsel Android. Perangkat Android menggabungkan berbagai komponen
perangkat keras opsional, termasuk kamera video, GPS, sensor orientasi perangkat
keras, kontrol permainan, akselerometer, giroskop, barometer, magnetometer,
sensor proksimitas, sensor tekanan, termometer, dan layar sentuh. Android
Universitas Sumatera Utara
mendukung OpenGL ES 1.1, 2.0, dan 3.0. Beberapa aplikasi secara eksplisit
mengharuskan versi tertentu dari OpenGL ES, sehingga perangkat keras GPU
yang cocok diperlukan bagi perangkat Android untuk menjalankan aplikasi
tertentu. Antarmuka pengguna Android didasarkan pada manipulasi langsung,
menggunakan masukan sentuh yang serupa dengan tindakan di dunia nyata,
seperti menggesek, mengetuk, mencubit, dan membalikkan cubitan untuk
memanipulasi obyek di layar.
2.5 LCD
LCD merupakan salah satu perangkat penampil yang sekarang ini mulai
banyak digunakan.Penampil LCD mulai dirasakan menggantikan fungsi dari
penampil CRT (Cathode Ray Tube), yang sudah berpuluh-puluh tahun digunakan
manusia sebagai penampil gambar/text baik monokrom (hitam dan putih),
maupun yang berwarna.Teknologi LCD memberikan keuntungan dibandingkan
dengan teknologi CRT, kaena pada dasarnya, CRT adalah tabung triode yang
digunakan
sebelum
transistor
ditemukan.
Beberapa
keuntungan
LCD
dibandingkan dengan CRT adalah konsumsi daya yang relative kecil, lebih ringan,
tampilan yang lebih bagus, dan ketika berlama-lama di depan monitor, monitor
CRT lebih cepat memberikan kejenuhan pada mata dibandingkan dengan LCD
Gambar 2.7 LCD
LCD memanfaatkan silicon atau gallium dalam bentuk Kristal cair sebagai
pemendar cahaya.Pada layar LCD, setiap matrik adalah susunan dua dimensi
piksel yang dibagi dalam baris dan kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan
Universitas Sumatera Utara
baris dan kolom adalah sebuah LED terdapat sebuah bidang latar (backplane),
yang merupakan lempengan kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang
ditutupi oleh lapisan elektroda trasparan.Dalam keadaan normal, cairan yang
digunakan memiliki warna cerah. Daerah-daerah tertentu pada cairan akan
berubah warnanya menjadi hitam ketika tegangan diterapkan antara bidang latar
dan pola elektroda yang terdapat pad sisi dalam lempeng kaca bagian depan.
Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa
microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat
menggunakan catu daya yang kecil.Keunggulan lainnya adalah tampilan yang
diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari.Di
bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu
(berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan.
LCD yang digunakan adalah jenis LCD yang mena mpilkan data dengan 2 baris
tampilan pada display. Keuntungan dari LCD ini adalah :
1. Dapat menampilkan karakter ASCII, sehingga dapat memudahkan untuk
membuat program tampilan.
2. Mudah dihubungkan dengan port I/O karena hanya mengunakan 8 bit data dan
3 bit control.
3. Ukuran modul yang proporsional.
4. Daya yang digunakan relative sangat kecil.
Operasi dasar pada LCD terdiri dari empat, yaitu instruksi mengakses proses
internal, instruksi menulis data, instruksi membaca kondisi sibuk, dan instruksi
membaca data. ROM pembangkit sebanyak 192 tipe karakter, tiap karakter
dengan huruf 5x7 dot matrik.Kapasitas pembangkit RAM 8 tipe karakter
(membaca program), maksimum pembacaan 80x8 bit tampilan data. Perintah
utama LCD adalah Display Clear, Cursor Home, Display ON/OFF, Display
Character Blink, Cursor Shift, dan Display Shift.
Lapisan film yang berisis Kristal cair diletakkan di antara dua lempeng
kaca yang telah ditanami elektroda logam transparan. Saat teganga dicatukan pada
beberapa pasang elektroda, molekul – molekul Kristal cair akan menyusun diri
agar cahaya yang mengenainya akan dipantulkan atau diserap. Dari hasil
Universitas Sumatera Utara
pemantulan atau penyerapan cahaya tersebut akan terbentuk pola huruf, angka,
atau gambar sesuai bagian yang di aktifka.
LCD membutuhkan tegangan dan daya yang kecil sehingga sangat popular
untuk aplikasi pada kalkulator, arloji digital, dan instrument elektronika lain
seperti Global Positioning System (GPS), baragraph display dan multimeter
digital. LCD umumnya dikemas dalam bentuk Dual In Line Package (DIP) dan
mempunyai kemampuan untuk menampilkan beberapa kolom dan baris dalam
satu panel. Untuk membentuk pola, baik karakter maupun gambar pada kolom
dan baris secara bersamaan digunakan metode Screening.
Metode screening adalah mengaktifkan daerah perpotongan suatu kolo dan
suatu baris secara bergantian dan cepat sehingga seolah-olah aktif semua.
Penggunaan metode ini dimaksudkan untuk menghemat jalur yang digunakan
untuk mengaktifkan panel LCD. Saat ini telah dikembangkan berbagai jenis LCD,
mulai jenis LCD biasa, Passive Matrix LCD (PMLCD), hingga Thin-Film
Transistor Active Matrix (TFT-AMLCD). Kemampuan LCD juga telah
ditingkatkan daru yang monokrom hingga yang mampu menampilkan ribuan
warna.
Universitas Sumatera Utara