Alat Pendeteksi Kebocoran Gas Beracun Pada Kabin Mobil Menggunakan Sensor MQ-7 Berbasis
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1
Karakteristik Gas berbahaya
Gas yang bersifat berbahaya salah satunya adalah gas CO. Gas CO
berasal dari hasil pembakaran tidak sempurna dari bahan fosil, hasil industri dan
materi lain yang mengandung gasolin, kerosen, minyak, propana, batu bara dan
hasil pembakaran mesin kendaraan bermotor dan industri. Di udara, gas CO
terdapat dalam jumlah sangat rendah yaitu sekitar 0,1 ppm, tetapi di wilayah
perkotaan dengan lalu lintas padat dapat mencapai 10–15 ppm. Sektor
transportasi menyumbangkan polutan gas CO yaitu 59% dari mobil bensin; 0,2%
dari mobil diesel; 2,4% dari pesawat terbang; 0,1% dari kereta api; 0,3% dari
kapal laut dan sepeda motor serta lainnya sebesar 1,8% .
Gas CO adalah penyebab utama dari kematian akibat keracunan dan
lebih dari setengah penyebab keracunan fatal lainnya di seluruh dunia.
Terhitung sekitar 40.000 kunjungan pasien pertahun di unit gawat darurat di yang
berhubungan dengan kasus intoksikasi gas CO dengan angka kematian sekitar
500-600 pertahun yang terjadi pada 1990an. Sekitar 25.000 kasus keracunan
gas CO pertahun dilaporkan terjadi . Dengan angka kematian sekitar 50 orang
pertahun dan 200 orang menderita cacat berat akibat keracunan gas CO.
Untuk itu dalam perancangan alat ini diperlukan sensor pengukur gas CO
MQ-7. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas CO (karbon
monoksida) yang merupakan hasil pembakaran rokok, kendaraan bermotor dll.
Sensor ini terdiri dari keramik Al2O3, lapisan tipis SnO2, elektroda serta heater
yang digabungkan dalam suatu lapisan kerak yang terbuat dari plastik dan
stainless.
Ketika terjadi perubahan resistensi sensor maka arus elektrik akan
mengalir melewati daerah sambungan dari kristal SnO2. Pada daerah grain
boundary, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Apabila
terdeteksi gas CO maka tegangan output pada sensor akan naik, sehingga
konsentrasi gas akan menurun dan terjadi proses deoksidasi. Akibatnya
permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, ketinggian permukaan
sambungan penghalang pun akan ikut terjadi. Hal ini mengakibatkan penurunan
1
Universitas Sumatera Utara
resistansi sensor yang juga memiliki sebuah heater, yang berfungsi sebagai
pembersih dari kontaminasi udara di dalam ruangan sensor.
2.2
Hardware Arduino
Arduino adalah platform prototyping berbasis open-source elektronik
yang mudah digunakan (fleksibel) baik dari perangkat keras (hardware) maupun
perangkat lunaknya (software). Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer,
penggemar, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek interaktif
didalam lingkungan pengembang. Arduino mempunyai input yang dapat
menerima input dari berbagai sensor dan outputnya sebagai pengendali seperti
lampu, motor, dan aktuator lainnya. Arduino board mikrokontroler dapat
diprogram menggunakan bahasa pemrograman Arduino (berdasarkan Wiring) dan
dalam lingkup pengembang berdasarkan Processing.
Arduino dapat bekerja mandiri atau dapat juga berkomunikasi dengan
perangkat keras yang lain seperti komputer melalui perangkat lunak (misalnya
Flash, Pengolahan, MaxMSP). Arduino Board dapat dibuat/dirangkai sendiri atau
membeli preassembled, kemudian perangkat lunak dapat didownload secara
gratis. Referensi desain hardware (CAD file) Arduino Board berada di bawah
lisensi open-source sehingga Anda bebas membuat atau membeli menyesuaikan
dengan kebutuhan Anda.
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil
atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang
didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Arduino
didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada
software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan
untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat
objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di
Ivrea, Italia.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum
digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.
Pada Gambar dibawah dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa
bagian komponen didalamnya.
2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Hardware Arduino
Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau
output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca
nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka
antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin
tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara
membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan
menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan
menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat
power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil
daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara
bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui
AC adapter secara otomatis. Arduino Uno R3 adalah sebuah board mikrokontroler
yang didasarkan pada IC Atmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital
input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, sebuah osilator kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack,
sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang
3
Universitas Sumatera Utara
dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke
sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah
adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Arduino UNO
dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power supply eksternal.
Suplai eksternal (nonUSB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau
battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive
plug yang panjangnya 2,1mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah
battery dapat dimasukkan dalam header /kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin
dari konektor POWER. Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplay
eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya
pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa
menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt,
voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO.
Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
2.3
ATMega 328
ATMega328
adalah
mikrokontroller
keluaran
dari
atmel
yang
mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer ) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed
Instruction Set Computer ).
Mikrokontroller
ATmega328
memiliki
arsitektur
Harvard,
yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori
program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi
dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep
inilah yang memungkinkan instruksi -instruksi dapat dieksekusi dalam setiap
satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung
operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu
siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register
pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data
pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register
X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register
4
Universitas Sumatera Utara
Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain
register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik
memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk
fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi,
ADC, USART, SPI, EEPROM dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini
menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Arsitektur ATmega328 dapat
dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Arsitektur ATmega328
2.4
Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih
ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino.
IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu
komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan
Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:
5
Universitas Sumatera Utara
1.
Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit
program dalam bahasa processing
2.
Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner
bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa
processing.
3.
Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di
dalam papan Arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu :
a.
Struktur Program Arduino
1) Kerangka Program
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.
Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
Blok Void setup () : Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali
sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian
persiapan atau instalasi program.
Blok void loop() : Berisi kode program yang akan dijalankan terus
menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
2)
Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda
kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan
kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.
b.
Variabel : Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai
instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan
menggunakan sebuah varibel.
c.
Fungsi :Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output
analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi
komunikasi.
Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman
yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan
6
Universitas Sumatera Utara
disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian
penting untuk software bersifat open source.
Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa
pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat
penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses
pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah. Berikut ini merupakan
gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1.
Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2.
Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam
papan Arduino.
3.
Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan
kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan
Arduino.
4.
Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah
dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.5
Masing-masing Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial
Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke
kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih
salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan.
Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari
adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada
arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai
dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika
arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan
tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika
diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan
menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang
diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
7
Universitas Sumatera Utara
2.6
Sensor MQ-7
Sensor MQ-7 adalah sensor yang dapat mendeteksi gas monoksida (CO)
dengan sensitivitas yang tinggi.(9) Bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar 1.
Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi
untuk mengetahui konsentrasi gas karbon monoksida (CO), dimana sensor ini
salah satunya dipakai dalam memantau gas karbon monoksida (CO).
Sensor ini mempunyai sensitivitas yang tinggi dan respon yang cepat.
Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog, sensor ini
juga membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5V.
Sensor MQ-7
merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap gas CO dan hasil
kalibrasinya stabil serta tahan lama.
Sensor MQ-7 tersusun oleh tabung keramik mikro Al2O3, lapisan sensitif
timah dioksida (SnO2), elektroda pengukur dan pemanas sebagai lapisan kulit
yang terbuat dari plastik dan permukaan jaring stainless steel. Alat pemanas
(heater ) menyediakan kondisi kerja yang diperlukan agar komponen sensitif dapat
bekerja.
Pada sensor ini terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang dapat berubah bila
terkena gas dan juga sebuah pemanas yang digunakan sebagai pembersihan
ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. CO Gas Sensor Module (#27930,
#27931, 27932) merupakan sebuah modul sensor gas yang berbasiskan MQ-7.
Sensor ini yang bereaksi terhadap kadar gas karbon monoksida yang
terdapat dalam udara. Modul ini memiliki keluaran data analog serta desain
hardware minimalis yang ditujukan untuk memudahkan proses penggunaan sensor
MQ-7. Modul ini dapat diaplikasikan sebagai alarm peringatan dini, ataupun gas
detector untuk membantu proses industri yang melibatkan gas karbon monoksida.
Gambar 2.3 Bentuk fisik sensor MQ-7
Sensor ini membutuhkan rangkaian sederhana serta memerlukan tegangan
pemanas (Power heater) sebesar 5V, resistansi beban (Load resistance/RL), dan
output sensor dihubungkan ke analog digital converter (ADC), sehingga keluaran
8
Universitas Sumatera Utara
dapat ditampilkan dalam bentuk sinyal digital. Maka nilai digital yang berupa
output sensor ini dapat ditampilkan pada sebuah liquid crystal display (LCD).
Untuk karakteristik sensivitas sensor MQ-7 ada pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Karakteristik sensitifitas sensor MQ-7
2.7
Buzzer
Buzzer dalam hal ini dapat disebut dengan “bel listrik”. Buzzer yang kecil
didasarkan pada suatu alat penggetar yang terdiri atas bahan lempengan (disk)
buzzer yang tipis (membran) dan lempengan logam tebal (piezzoelektrik). Bila
kedua lempengan diberi tegangan maka elektron akan mengalir dari lempengan
satu ke lempengan lain, demikian juga dengan proton.
Keadaan ini menunjukkan bahwa gaya mekanik dan dimensi dapat diganti
oleh muatan listrik. Bila buzzer diberi tegangan maka lempengan 1 dan
lempengan 2 bermuatan listrik. Dengan adanya muatan tersebut maka kedua
lempengan mengalami beda potensial. Adanya beda potensial menyebabkan
lempengan 1 bergerak saling bersentuhan dengan lempengan 2 (bergetar).
Diantara lempengan 1 dan lempengan 2 terdapat rongga udara, sehingga apabila
terjadi proses bergetar akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Proses
bergetarnya lempengan 1 dan lempengan 2 terjadi sangat cepat sehingga jeda
suara tidak bisa terdengar oleh telinga.
Buzzer berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.
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
9
Universitas Sumatera Utara
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 ini digunakan sebagai
indikator (alarm).
(a )
Gambar 2.5 Buzzer a. Simbol Buzzer
2.8
(b )
b. Bentuk Buzzer
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,
ataupun layar komputer. Pada bagian ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah
LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai
penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
2. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
3. Terdapat karakter generator terprogram
4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
8. Catu daya +5 Volt DC dan Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low
Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.
10
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain :
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.
4.
Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika
Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau 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.
Tabel 1. Deskripsi Pin Pada LCD
Pin
Deskripsi
1
Ground
2
Vcc
3
Pengatur kontras
11
Universitas Sumatera Utara
4
“RS” Instruction/Register Select
5
“R/W” Read/Write LCD Registers
6
“EN” Enable
7-14
Data I/O Pins
15
Vcc
16
Ground
Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display) pada aplikasi umumnya RW
diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit
maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada
table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini
sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari
atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD
secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu.
Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk
membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan
pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu
LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke
LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua
jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat
(tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur
RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai
sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).
Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII
yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar
maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low
(0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada
dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data
dari LCD.
12
Universitas Sumatera Utara
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status
LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang
menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur
(tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5,
DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2
mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan
mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display.
Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini,
dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks
ke modul LCD itu sendiri.
Gambar 2.7 Peta Memory LCD character 16x2
Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d
4F) adalah display yang tampak. Jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris
dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang
bersesuaian dengan posisi dari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter
pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan
karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.
Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus
terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian
untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan
dengan 80h. Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris
kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan peta memory, posisi
karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga
sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set
posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat
80h + 4Ah = 0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan
menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 10.
13
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
2.1
Karakteristik Gas berbahaya
Gas yang bersifat berbahaya salah satunya adalah gas CO. Gas CO
berasal dari hasil pembakaran tidak sempurna dari bahan fosil, hasil industri dan
materi lain yang mengandung gasolin, kerosen, minyak, propana, batu bara dan
hasil pembakaran mesin kendaraan bermotor dan industri. Di udara, gas CO
terdapat dalam jumlah sangat rendah yaitu sekitar 0,1 ppm, tetapi di wilayah
perkotaan dengan lalu lintas padat dapat mencapai 10–15 ppm. Sektor
transportasi menyumbangkan polutan gas CO yaitu 59% dari mobil bensin; 0,2%
dari mobil diesel; 2,4% dari pesawat terbang; 0,1% dari kereta api; 0,3% dari
kapal laut dan sepeda motor serta lainnya sebesar 1,8% .
Gas CO adalah penyebab utama dari kematian akibat keracunan dan
lebih dari setengah penyebab keracunan fatal lainnya di seluruh dunia.
Terhitung sekitar 40.000 kunjungan pasien pertahun di unit gawat darurat di yang
berhubungan dengan kasus intoksikasi gas CO dengan angka kematian sekitar
500-600 pertahun yang terjadi pada 1990an. Sekitar 25.000 kasus keracunan
gas CO pertahun dilaporkan terjadi . Dengan angka kematian sekitar 50 orang
pertahun dan 200 orang menderita cacat berat akibat keracunan gas CO.
Untuk itu dalam perancangan alat ini diperlukan sensor pengukur gas CO
MQ-7. Sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas CO (karbon
monoksida) yang merupakan hasil pembakaran rokok, kendaraan bermotor dll.
Sensor ini terdiri dari keramik Al2O3, lapisan tipis SnO2, elektroda serta heater
yang digabungkan dalam suatu lapisan kerak yang terbuat dari plastik dan
stainless.
Ketika terjadi perubahan resistensi sensor maka arus elektrik akan
mengalir melewati daerah sambungan dari kristal SnO2. Pada daerah grain
boundary, penyerapan oksigen mencegah muatan untuk bergerak bebas. Apabila
terdeteksi gas CO maka tegangan output pada sensor akan naik, sehingga
konsentrasi gas akan menurun dan terjadi proses deoksidasi. Akibatnya
permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, ketinggian permukaan
sambungan penghalang pun akan ikut terjadi. Hal ini mengakibatkan penurunan
1
Universitas Sumatera Utara
resistansi sensor yang juga memiliki sebuah heater, yang berfungsi sebagai
pembersih dari kontaminasi udara di dalam ruangan sensor.
2.2
Hardware Arduino
Arduino adalah platform prototyping berbasis open-source elektronik
yang mudah digunakan (fleksibel) baik dari perangkat keras (hardware) maupun
perangkat lunaknya (software). Arduino ditujukan bagi para seniman, desainer,
penggemar, dan siapapun yang tertarik dalam menciptakan objek interaktif
didalam lingkungan pengembang. Arduino mempunyai input yang dapat
menerima input dari berbagai sensor dan outputnya sebagai pengendali seperti
lampu, motor, dan aktuator lainnya. Arduino board mikrokontroler dapat
diprogram menggunakan bahasa pemrograman Arduino (berdasarkan Wiring) dan
dalam lingkup pengembang berdasarkan Processing.
Arduino dapat bekerja mandiri atau dapat juga berkomunikasi dengan
perangkat keras yang lain seperti komputer melalui perangkat lunak (misalnya
Flash, Pengolahan, MaxMSP). Arduino Board dapat dibuat/dirangkai sendiri atau
membeli preassembled, kemudian perangkat lunak dapat didownload secara
gratis. Referensi desain hardware (CAD file) Arduino Board berada di bawah
lisensi open-source sehingga Anda bebas membuat atau membeli menyesuaikan
dengan kebutuhan Anda.
Papan Arduino merupakan papan mikrokontroler yang berukuran kecil
atau dapat diartikan juga dengan suatu rangkaian berukuran kecil yang
didalamnya terdapat komputer berbentuk suatu chip yang kecil. Arduino
didefinisikan sebagai sebuah platform elektronik yang open source, berbasis pada
software dan hardware yang fleksibel dan mudah digunakan, yang ditujukan
untuk seniman, desainer, hobbies dan setiap orang yang tertarik dalam membuat
objek atau lingkungan yang interaktif. Arduino pada awalnya dikembangkan di
Ivrea, Italia.
Bahasa pemrograman arduino adalah bahasa pemrograman yang umum
digunakan untuk membuat perangkat lunak yang ditanamkan pada arduino board.
Pada Gambar dibawah dapat dilihat sebuah papan Arduino dengan beberapa
bagian komponen didalamnya.
2
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1 Hardware Arduino
Pada hardware arduino terdiri dari 20 pin yang meliputi:
a. 14 pin IO Digital (pin 0–13)
Sejumlah pin digital dengan nomor 0–13 yang dapat dijadikan input atau
output yang diatur dengan cara membuat program IDE.
b. 6 pin Input Analog (pin 0–5)
Sejumlah pin analog bernomor 0–5 yang dapat digunakan untuk membaca
nilai input yang memiliki nilai analog dan mengubahnya ke dalam angka
antara 0 dan 1023.
c. 6 pin Output Analog (pin 3, 5, 6, 9, 10 dan 11)
Sejumlah pin yang sebenarnya merupakan pin digital tetapi sejumlah pin
tersebut dapat diprogram kembali menjadi pin output analog dengan cara
membuat programnya pada IDE.
Papan Arduino Uno dapat mengambil daya dari USB port pada komputer dengan
menggunakan USB charger atau dapat pula mengambil daya dengan
menggunakan suatu AC adapter dengan tegangan 9 volt. Jika tidak terdapat
power supply yang melalui AC adapter, maka papan Arduino akan mengambil
daya dari USB port. Tetapi apabila diberikan daya melalui AC adapter secara
bersamaan dengan USB port maka papan Arduino akan mengambil daya melalui
AC adapter secara otomatis. Arduino Uno R3 adalah sebuah board mikrokontroler
yang didasarkan pada IC Atmega328. Arduino UNO mempunyai 14 pin digital
input/output (6 di antaranya dapat digunakan sebagai output PWM), 6 input
analog, sebuah osilator kristal 16 MHz, sebuah koneksi USB, sebuah power jack,
sebuah ICSP header, dan sebuat tombol reset. Arduino UNO memuat semua yang
3
Universitas Sumatera Utara
dibutuhkan untuk menunjang mikrokontroler, mudah menghubungkannya ke
sebuah computer dengan sebuah kabel USB atau mensuplainya dengan sebuah
adaptor AC ke DC atau menggunakan baterai untuk memulainya. Arduino UNO
dapat disuplai melalui koneksi USB atau dengan sebuah power supply eksternal.
Suplai eksternal (nonUSB) dapat diperoleh dari sebuah adaptor AC ke DC atau
battery. Adaptor dapat dihubungkan dengan mencolokkan sebuah center-positive
plug yang panjangnya 2,1mm ke power jack dari board. Kabel lead dari sebuah
battery dapat dimasukkan dalam header /kepala pin Ground (Gnd) dan pin Vin
dari konektor POWER. Board Arduino UNO dapat beroperasi pada sebuah suplay
eksternal 6 sampai 20 Volt. Jika disuplai dengan yang lebih kecil dari 7 V, kiranya
pin 5 Volt mungkin mensuplai kecil dari 5 Volt dan board Arduino UNO bisa
menjadi tidak stabil. Jika menggunakan suplai yang lebih dari besar 12 Volt,
voltage regulator bisa kelebihan panas dan membahayakan board Arduino UNO.
Range yang direkomendasikan adalah 7 sampai 12 Volt.
2.3
ATMega 328
ATMega328
adalah
mikrokontroller
keluaran
dari
atmel
yang
mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer ) yang dimana
setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada arsitektur CISC (Completed
Instruction Set Computer ).
Mikrokontroller
ATmega328
memiliki
arsitektur
Harvard,
yaitu
memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk data sehingga dapat
memaksimalkan kerja dan parallelism.
Instruksi – instruksi dalam memori
program dieksekusi dalam satu alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi
dikerjakan instruksi berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep
inilah yang memungkinkan instruksi -instruksi dapat dieksekusi dalam setiap
satu siklus clock. 32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung
operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan dalam satu
siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan sebagai 3 buah register
pointer 16-bit pada mode pengalamatan tidak langsung untuk mengambil data
pada ruang memori data. Ketiga register pointer 16-bit ini disebut dengan register
X ( gabungan R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register
4
Universitas Sumatera Utara
Z ( gabungan R30 dan R31 ). Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16bit. Setiap alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit. Selain
register serba guna di atas, terdapat register lain yang terpetakan dengan teknik
memory mapped I/O selebar 64 byte. Beberapa register ini digunakan untuk
fungsi khusus antara lain sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi,
ADC, USART, SPI, EEPROM dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini
menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh. Arsitektur ATmega328 dapat
dilihat pada Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Arsitektur ATmega328
2.4
Software Arduino
Software arduino yang digunakan adalah driver dan IDE, walaupun masih
ada beberapa software lain yang sangat berguna selama pengembangan arduino.
IDE atau Integrated Development Environment suatu program khusus untuk suatu
komputer agar dapat membuat suatu rancangan atau sketsa program untuk papan
Arduino. IDE arduino merupakan software yang sangat canggih ditulis dengan
menggunakan java. IDE arduino terdiri dari:
5
Universitas Sumatera Utara
1.
Editor Program
Sebuah window yang memungkinkan pengguna menulis dan mengedit
program dalam bahasa processing
2.
Compiler
Sebuah modul yang mengubah kode program menjadi kode biner
bagaimanapun sebuah mikrokontroler tidak akan bisa memahami bahasa
processing.
3.
Uploader
Sebuah modul yang memuat kode biner dari komputer ke dalam memory di
dalam papan Arduino
Dalam bahasa pemrograman arduino ada tiga bagian utama yaitu :
a.
Struktur Program Arduino
1) Kerangka Program
Kerangka program arduino sangat sederhana, yaitu terdiri atas dua blok.
Blok pertama adalah void setup() dan blok kedua adalah void loop.
Blok Void setup () : Berisi kode program yang hanya dijalankan sekali
sesaat setelah arduino dihidupkan atau di-reset. Merupakan bagian
persiapan atau instalasi program.
Blok void loop() : Berisi kode program yang akan dijalankan terus
menerus. Merupakan tempat untuk program utama.
2)
Sintaks Program
Baik blok void setup loop () maupun blok function harus diberi tanda
kurung kurawal buka “{“ sebagai tanda awal program di blok itu dan
kurung kurawal tutup “}” sebagai tanda akhir program.
b.
Variabel : Sebuah program secara garis besar dapat didefinisikan sebagai
instruksi untuk memindahkan angka dengan cara yang cerdas dengan
menggunakan sebuah varibel.
c.
Fungsi :Pada bagian ini meliputi fungsi input output digital, input output
analog, advanced I/O, fungsi waktu, fungsi matematika serta fungsi
komunikasi.
Pada proses Uploader dimana pada proses ini mengubah bahasa pemrograman
yang nantinya dicompile oleh avr-gcc (avr-gcc compiler) yang hasilnya akan
6
Universitas Sumatera Utara
disimpan kedalam papan arduino. Avr-gcc compiler merupakan suatu bagian
penting untuk software bersifat open source.
Dengan adanya avr-gcc compiler, maka akan membuat bahasa
pemrogaman dapat dimengerti oleh mikrokontroler. Proses terakhir ini sangat
penting, karena dengan adanya proses ini maka akan membuat proses
pemrogaman mikrokontroler menjadi sangat mudah. Berikut ini merupakan
gambaran siklus yang terjadi dalam melakukan pemrogaman Arduino:
1.
Koneksikan papan Arduino dengan komputer melalui USB port.
2.
Tuliskan sketsa rancangan suatu program yang akan dimasukkan ke dalam
papan Arduino.
3.
Upload sketsa program ke dalam papan Arduino melalui kabel USB dan
kemudian tunggu beberapa saat untuk melakukan restart pada papan
Arduino.
4.
Papan Arduino akan mengeksekusi rancangan sketsa program yang telah
dibuat dan di-upload ke papan Arduino.
2.5
Masing-masing Sumber Daya dan Pin Tegangan Arduino
Arduino uno dapat diberi daya melalui koneksi USB (Universal Serial
Bus) atau melalui power supply eksternal. Jika arduino uno dihubungkan ke
kedua sumber daya tersebut secara bersamaan maka arduino uno akan memilih
salah satu sumber daya secara otomatis untuk digunakan.
Power supplay external (yang bukan melalui USB) dapat berasal dari
adaptor AC ke DC atau baterai. Adaptor dapat dihubungkan ke soket power pada
arduino uno. Jika menggunakan baterai, ujung kabel yang dibubungkan ke baterai
dimasukkan kedalam pin GND dan Vin yang berada pada konektor POWER.
Arduino uno dapat beroperasi pada tegangan 6 sampai 20 volt. Jika
arduino uno diberi tegangan di bawah 7 volt, maka pin 5V akan menyediakan
tegangan di bawah 5 volt dan arduino uno munkin bekerja tidak stabil. Jika
diberikan tegangan melebihi 12 volt, penstabil tegangan kemungkinan akan
menjadi terlalu panas dan merusak arduino uno. Tegangan rekomendasi yang
diberikan ke arduino uno berkisar antara 7 sampai 12 volt.
7
Universitas Sumatera Utara
2.6
Sensor MQ-7
Sensor MQ-7 adalah sensor yang dapat mendeteksi gas monoksida (CO)
dengan sensitivitas yang tinggi.(9) Bentuk fisiknya dapat dilihat pada gambar 1.
Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi
untuk mengetahui konsentrasi gas karbon monoksida (CO), dimana sensor ini
salah satunya dipakai dalam memantau gas karbon monoksida (CO).
Sensor ini mempunyai sensitivitas yang tinggi dan respon yang cepat.
Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog, sensor ini
juga membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5V.
Sensor MQ-7
merupakan sensor yang memiliki kepekaan tinggi terhadap gas CO dan hasil
kalibrasinya stabil serta tahan lama.
Sensor MQ-7 tersusun oleh tabung keramik mikro Al2O3, lapisan sensitif
timah dioksida (SnO2), elektroda pengukur dan pemanas sebagai lapisan kulit
yang terbuat dari plastik dan permukaan jaring stainless steel. Alat pemanas
(heater ) menyediakan kondisi kerja yang diperlukan agar komponen sensitif dapat
bekerja.
Pada sensor ini terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang dapat berubah bila
terkena gas dan juga sebuah pemanas yang digunakan sebagai pembersihan
ruangan sensor dari kontaminasi udara luar. CO Gas Sensor Module (#27930,
#27931, 27932) merupakan sebuah modul sensor gas yang berbasiskan MQ-7.
Sensor ini yang bereaksi terhadap kadar gas karbon monoksida yang
terdapat dalam udara. Modul ini memiliki keluaran data analog serta desain
hardware minimalis yang ditujukan untuk memudahkan proses penggunaan sensor
MQ-7. Modul ini dapat diaplikasikan sebagai alarm peringatan dini, ataupun gas
detector untuk membantu proses industri yang melibatkan gas karbon monoksida.
Gambar 2.3 Bentuk fisik sensor MQ-7
Sensor ini membutuhkan rangkaian sederhana serta memerlukan tegangan
pemanas (Power heater) sebesar 5V, resistansi beban (Load resistance/RL), dan
output sensor dihubungkan ke analog digital converter (ADC), sehingga keluaran
8
Universitas Sumatera Utara
dapat ditampilkan dalam bentuk sinyal digital. Maka nilai digital yang berupa
output sensor ini dapat ditampilkan pada sebuah liquid crystal display (LCD).
Untuk karakteristik sensivitas sensor MQ-7 ada pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Karakteristik sensitifitas sensor MQ-7
2.7
Buzzer
Buzzer dalam hal ini dapat disebut dengan “bel listrik”. Buzzer yang kecil
didasarkan pada suatu alat penggetar yang terdiri atas bahan lempengan (disk)
buzzer yang tipis (membran) dan lempengan logam tebal (piezzoelektrik). Bila
kedua lempengan diberi tegangan maka elektron akan mengalir dari lempengan
satu ke lempengan lain, demikian juga dengan proton.
Keadaan ini menunjukkan bahwa gaya mekanik dan dimensi dapat diganti
oleh muatan listrik. Bila buzzer diberi tegangan maka lempengan 1 dan
lempengan 2 bermuatan listrik. Dengan adanya muatan tersebut maka kedua
lempengan mengalami beda potensial. Adanya beda potensial menyebabkan
lempengan 1 bergerak saling bersentuhan dengan lempengan 2 (bergetar).
Diantara lempengan 1 dan lempengan 2 terdapat rongga udara, sehingga apabila
terjadi proses bergetar akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi tinggi. Proses
bergetarnya lempengan 1 dan lempengan 2 terjadi sangat cepat sehingga jeda
suara tidak bisa terdengar oleh telinga.
Buzzer berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara.
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
9
Universitas Sumatera Utara
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 ini digunakan sebagai
indikator (alarm).
(a )
Gambar 2.5 Buzzer a. Simbol Buzzer
2.8
(b )
b. Bentuk Buzzer
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan
diberbagai bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator,
ataupun layar komputer. Pada bagian ini aplikasi LCD yang dugunakan ialah
LCD dot matrik dengan jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai
penampil yang nantinya akan digunakan untuk menampilkan status kerja alat.
Adapun fitur yang disajikan dalam LCD ini adalah :
1. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
2. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
3. Terdapat karakter generator terprogram
4. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit
5. Dilengkapi dengan back light.
6. Tersedia VR untuk mengatur kontras.
7. Pilihan konfigurasi untuk operasi write only atau read/write.
8. Catu daya +5 Volt DC dan Kompatibel dengan DT-51 dan DT-AVR Low
Cost Series serta sistem mikrokontroler/mikroprosesor lain.
10
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.6 LCD (Liquid Crystal Display)
Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain :
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.
4.
Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika
Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau 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.
Tabel 1. Deskripsi Pin Pada LCD
Pin
Deskripsi
1
Ground
2
Vcc
3
Pengatur kontras
11
Universitas Sumatera Utara
4
“RS” Instruction/Register Select
5
“R/W” Read/Write LCD Registers
6
“EN” Enable
7-14
Data I/O Pins
15
Vcc
16
Ground
Cara kerja LCD (Liquid Crystal Display) pada aplikasi umumnya RW
diberi logika rendah “0”. Bus data terdiri dari 4-bit atau 8-bit. Jika jalur data 4-bit
maka yang digunakan ialah DB4 sampai dengan DB7. Sebagaimana terlihat pada
table diskripsi, interface LCD merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini
sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari
atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8-bit dikirim ke LCD
secara 4-bit atau 8 bit pada satu waktu.
Jika mode 4-bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk
membuat sepenuhnya 8-bit (pertama dikirim 4-bit MSB lalu 4-bit LSB dengan
pulsa clock EN setiap nibblenya). Jalur kontrol EN digunakan untuk memberitahu
LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD. Untuk mengirim data ke
LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan kemudian menset dua
jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu beberapa saat
(tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”. Ketika jalur
RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD dianggap sebagai
sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar, posisi kursor dll).
Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan adalah data ASCII
yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan huruf “A” pada layar
maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus berada dalam kondisi low
(0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke LCD. Apabila R/W berada
dalam kondisi high “1”, maka program akan melakukan query (pembacaan) data
dari LCD.
12
Universitas Sumatera Utara
Instruksi pembacaan hanya satu, yaitu Get LCD status (membaca status
LCD), lainnya merupakan instruksi penulisan. Jadi hampir setiap aplikasi yang
menggunakan LCD, R/W selalu diset ke “0”. Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur
(tergantung mode yang dipilih pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5,
DB6 dan DB7. Mengirim data secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2
mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan
mode operasi merupakan hal yang paling penting.
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display.
Semua teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini,
dan modul LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks
ke modul LCD itu sendiri.
Gambar 2.7 Peta Memory LCD character 16x2
Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d
4F) adalah display yang tampak. Jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris
dengan dua baris. Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang
bersesuaian dengan posisi dari layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter
pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan
karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.
Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus
terlebih dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian
untuk menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan
dengan 80h. Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “A” pada baris
kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan peta memory, posisi
karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga
sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set
posisi kursor, dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat
80h + 4Ah = 0Cah. Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan
menempatkan kursor pada baris kedua dan kolom ke 10.
13
Universitas Sumatera Utara