TUGAS AKHIR - Pengendalian spektrofotometer berbasis mikrokontroler ATMega8535 - USD Repository

  TUGAS AKHIR PENGENDALIAN SPEKTROFOTOMETER BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

  Oleh :

DAVID ROBINSON

  NIM : 075114002

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2011

  FINAL PROJECT SPECTROPHOTOMETER CONTROLLING BASED MICROCONTROLLER ATMEGA8535 Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree in Electrical Engineering Study Program DAVID ROBINSON

  NIM: 075114002

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2011

HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP

  Motto : Practice, Practice and Practice Skripsi ini kupersembahkan untuk......

  Tuhan Yang Maha Esa Papa dan Mama tercinta Orang yang selalu menemaniku

  

INTISARI

  Pengukuran konsentrasi senyawa di dalam suatu sampel banyak dilakukan di berbagai bidang. Untuk keperluan tersebut diperlukan instrumen yang sesuai, seperti spektrofotometer. Namun, belum ada yang meneliti aplikasi spektrofotometer untuk mengukur konsentrasi senyawa di bidang obat-obatan, sekaligus membuat otomasinya. Hal ini membuat para peneliti di bidang obat-obatan harus memiliki suatu sistem spektrofotometer yang sudah diotomasi. Pengendalian spektrofotometer berbasis ATMega8535 bisa mengukur lima konsentrasi senyawa sekaligus secara otomatis dan melakukan komunikasi data dengan PC (personal

  

computer ). Penelitian ini memberikan solusi untuk memudahkan dan menghemat waktu user

dalam mengukur beberapa sampel karena sudah dikendalikan secara otomatis.

  Pengendalian spektrofotometer berbasis ATMega8535 terdiri dari dua sistem pengendalian, yaitu sistem lokal dan sistem remote. Sistem lokal adalah sistem yang penyetelan set point dan pengendalian dilakukan oleh mikrokontroler tanpa melakukan komunikasi dengan peralatan lain. Sistem remote adalah sistem yang penyetelan set point dilakukan dari PC yang dihubungkan secara serial ke mikrokontroler. Untuk sistem lokal pengolahan data akan dilakukan di dalam mikrokontroler dan akan ditampilkan pada LCD grafik. Untuk sistem remote, diperlukan komunikasi serial antara mikrokontroler dan PC. Mikrokontroler juga akan mengirim data hasil scanning ke PC. Data ini akan ditampilkan dalam bentuk grafik pada PC dan mikrokontroler akan menampilkan data pada LCD grafik.

  Pengendalian spektrofotometer berbasis ATMega8535 sudah berhasil dibuat dan dapat bekerja dengan baik. Sistem pengendalian lokal dan remote dapat menjalankan proses pengukuran dengan baik sesuai dengan perancangan dan dapat menampilkan data-data yang diinginkan. LCD grafik dapat menampilkan grafik hasil pengukuran dengan benar.

  Kata kunci : pengendalian spektrofotometer, LCD grafik, mikrokontroler

  

ABSTRACT

Measurement of the concentration of compounds in a sample is mostly done in various

fields. For this purpose a suitable instrument is needed, such as the spectrophotometer.

However, no one has examined the application spectrophotometer to measure the

concentration of compounds in the field of medicine, while making automation. This makes the

researchers in the field of medicine should have a system to an automatic spectrophotometer.

Spectrophotometer controlling based microcontroller ATMega8535 can measure the five

concentrations of compounds at once automatically and perform data communication with a

PC. This research provides a solution to simplify and save time user in measuring some of the

samples because it is controlled automatically.

  Spectrophotometer controlling based microcontroller ATMega8535 consists of two

control systems, which are the local system and remote system. Local system is a system set

point adjustment and control carried out by the microcontroller without any communication

with other equipment. Remote system is a system set point adjustment is done from a PC

serially connected to the microcontroller. For the local system of data processing will be done

in the microcontroller and the will be displayed on LCD graphic. For remote systems, serial

communication is required between the microcontroller and PC. Microcontroller will send

data scanning to PC. This data will be displayed graphically on PC and microcontroller will

display data on LCD graphic.

  Spectrophotometer controlling based microcontroller ATMega8535 has been

successfully established and can work well. Local and remote system can perform

measurements process well according to the plan and can display data. Graphic LCD can

display graphs of measurement results correctly.

  Keyword : spectrophotometer controlling, graphic LCD, microcontroller.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan anugerah- Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul “Pengontrolan

  Spektrofotometer Berbasis ATMEGA8535” Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

  Teknik Elektro di Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma sekaligus sebagai upaya untuk memperdalam dan memperkaya wawasan berpikir serta menambah wacana di bidang elektronika khususnya sains dan teknologi pada umumnya.

  Pembuatan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan berbagai pihak, untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :

  1. Kedua orang tua yang tercinta atas doa dan materi yang telah diberikan.

  2. Bernadeta Wuri Harini, S.T., M,T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, masukan, waktu dan perhatiannya selama penyusunan tugas akhir ini.

  3. Segenap dosen dan laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma.

  4. Segenap karyawan sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi.

  5. Teman-teman TE angkatan 2007 terima kasih atas dukungan dan kekompakannya.

  6. Semua pihak yang telah membantu dan tidak dapat disebutkan satu persatu sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.

  Penulis dengan penuh kesadaran memahami dalam pembuatan tugas akhir ini masih banyak terdapat kekurangannya. Oleh karenanya sumbang saran yang bersifat membangun dari pembaca sangat diharapkan. Akhirnya penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi pembaca khususnya dan dunia elektronika umumnya.

  Yogyakarta, 23 Januari 2011 Penulis

  David Robinson

  

DAFTAR ISI

Halaman

  ......................... .....................i

  HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INDONESIA HALAMAN JUDUL DALAM BAHASA INGGRIS .............................. .....................ii HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................. .....................iii

  .................................................................. .....................iv

  HALAMAN PENGESAHAN HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN KARYA .............................. .....................v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO ...................................... .....................vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA

  ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ................................. .....................vii

  INTISARI ................................................................................................. .....................viii ABSTRAK ................................................................................................ .....................ix

  .............................................................................. .....................x

  KATA PENGANTAR DAFTAR ISI ............................................................................................ .....................xi DAFTAR GAMBAR ................................................................................ .....................xiv

  .................................................................................... .....................xvi

  DAFTAR TABEL

  BAB I: PENDAHULUAN ........................................................................ .....................1

  1.1. Latar Belakang Masalah ........................................................ .....................1

  1.2. Tujuan dan Manfaat .............................................................. .....................2

  1.3. Batasan Masalah ................................................................... .....................2

  1.4. Metodologi Penelitian ........................................................... .....................3

  1.4.1. Variabel Penelitian............................................................................3

  1.4.2. Prosedur Penelitian...........................................................................3

  1.5. Sistematika Penulisan ........................................................... .....................4

  BAB II: DASAR TEORI .......................................................................... .....................6

  2.1. Mikrokontroler ATMega8535 ............................................ .....................6

  2.1.1. Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega8535.. ...... .....................6

  2.1.2. Fitur-fitur ATMega8535................................................................7

  2.1.3. Peta Memori ATMega8535...........................................................8

  3.4. Perancangan Subsistem Hardware............................................................29

  4.1. Hasil Perancangan dan Tampilan Luar Alat........................ ....................38

  BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................. ....................38

  3.7. Perhitungan Nilai ADC.............................................................................36

  3.6. Perancangan Tampilan LCD Grafik..........................................................35

  3.5.4. Perancangan Program Penampilan Kurva Baku...........................35

  3.5.3. Perancangan Program Sistem Remote..........................................33

  3.5.2. Perancangan Program Sistem Lokal.............................................32

  3.5.1. Perancangan Program Utama.......................................................31

  3.5. Perancangan Subsistem Software..............................................................31

  3.4.3. Perancangan RS232......................................................................31

  3.4.2. Perancangan LCD Grafik.............................................................30

  3.4.1. Perancangan Minimum System Mikrokontroler ATMega8535.....29

  3.3. Kalibrasi Panjang Gelombang Spektrofotometer ................ ....................29

  2.1.4. Timer / Counter.............................................................................9

  3.2.2. Sistem Remote ....................................................... ....................27

  3.2.1. Sistem Lokal .......................................................... ....................26

  3.2. Sistem Pengendalian .......................................................... ....................26

  3.1. Arsitektur Sistem ............................................................... ....................24

  BAB III: PERANCANGAN ..................................................................... ....................24

  2.5. Sistem Pengendalian Lokal dan Remote....................................................23

  2.4. Spektrum Cahaya dan Gelas Dydinium....................................................21

  2.3. Penampil Grafik ................................................................ ....................20

  2.2.2. IC MAX232 ........................................................... ....................19

  2.2.1. Konektor DB9 ........................................................ ....................18

  2.2. Komunikasi Serial.............................................................. ....................17

  2.1.6. Analog to Digital Converter (ADC).............................................16

  2.1.5. Komunikasi Serial dengan UART................................................14

  4.2. Pengujian Hardware .......................................................... ....................39

  4.2.1 Pengujian Rangkaian Minimum System Mikrokontroler ATMega8535................................................................................39

  4.2.2 Pengujian Rangkaian LCD Grafik..... ..................... ....................41

  4.2.3 Pengujian Rangkaian RS232.........................................................42

  4.2.4 Pengujian Pengiriman Data dari Mikrokontroler AVR ATMega8535 ke Personal Computer (PC)...............................42

  4.3. Pengujian Software...............................................................................43

  4.3.1 Pengujian Program Utama........................................................43

  4.3.2 Pengujian Tampilan LCD Grafik.............................................45

  4.4 Pengujian Sistem Pengendalian............................................................47

  4.4.1 Sistem Lokal.............................................................................48

  4.4.2 Sistem Remote..........................................................................53

  4.5 Pengujian Pengukuran Larutan Sampel................................................55

  4.6 Pengujian Stabilitas Sistem...................................................................56

  BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN ................................................... ................58

  5.1. Kesimpulan ........................................................................ ................58

  5.2. Saran.................................................................................. ................58

  DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................................60 LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1.1 Blok Model Perancangan ...................................................... ....................3Gambar 2.1 Konfigurasi Pin ATMega8535 .............................................. ....................6Gambar 2.2 Peta Memori ATMega8535 ................................................... ....................8Gambar 2.3 Memori Data ATMega8535 .................................................. ....................9Gambar 2.4 Register TCCR0 ................................................................... ....................10Gambar 2.5 Register TCCR1A ................................................................. ....................11Gambar 2.6 Register TCCR1B ................................................................. ....................12Gambar 2.7 Register TCCR2.................................................................... ....................13Gambar 2.8 Register USR ........................................................................ ....................14Gambar 2.9 Register UCR ........................................................................ ....................15Gambar 2.10 Konektor DB9....................................................................... ....................18Gambar 2.11 IC MAX232 .......................................................................... ....................19Gambar 2.12 LCD Grafik 240x64 pixel ..................................................... ....................20Gambar 2.13 Spektrum Gelas Dydinium............................................................................22Gambar 2.14 Proses Pemilihan Sistem Pengendalian........................................................23Gambar 3.1 Arsitektur Umum .................................................................. ....................24Gambar 3.2 Alur Komunikasi Mikrokontroler dan PC .............................. ....................28Gambar 3.3 Rangkain Minimum System ................................................... ....................29Gambar 3.4 Rangkaian LCD Grafik ......................................................... ....................30Gambar 3.5 Rangkaian RS232 ................................................................. ....................31Gambar 3.6 Flowchart Program Utama .................................................... ....................32Gambar 3.7 Flowchart Program Sistem Lokal .......................................... ....................33Gambar 3.8 Flowchart Program Sistem Remote ....................................... ....................34Gambar 3.9 Flowchart Program Penampilan Kurva Baku ........................ ....................35Gambar 3.10 Tampilan Kurva Baku pada LCD Grafik ............................... ....................36Gambar 4.1 Hasil Perancangan................................................................. ....................38Gambar 4.2 Tampilan Luar Alat ............................................................... ....................39Gambar 4.3 Rangkaian LCD Character. .................................................. ....................40Gambar 4.4 Hasil Pengujan pada LCD Character .................................... ....................40Gambar 4.5 Hasil Pengujian Rangkaian LCD Grafik ................................ ....................41Gambar 4.6 Hasil Pengujian Komunikasi dari Mikrokontroler #1 ke PC .. ....................43Gambar 4.7 Tampilan Menu ..................................................................... ....................44Gambar 4.8 Hasil Pengujian Program Tampilan LCD Grafik ................... ....................47Gambar 4.9 Hasil Pengukuran Satu Kuvet Kosong Sebanyak 10 Kali ...... ....................48Gambar 4.10 Hasil Pengukuran Sepuluh Kuvet Kosong yang Berbeda ....... ....................49Gambar 4.11 Hasil Tampilan LCD Grafik Pengujian 1............................... ....................52Gambar 4.12 Hasil Pengujian Sistem Remote pada Program Hyperterminal....................54

  

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Tabel Keterangan dan Fungsi Pin Konektor DB9 ........................ ....................18Tabel 2.2 Keterangan Pin IC MAX232....................................................... ....................19Tabel 2.3 Tabel Pin LCD Grafik WG24064c .............................................. ....................20Tabel 2.4 Warna Cahaya Tampak............................................................... ....................22Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian RS232.............................................. ....................42Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Kuvet Referensi ............................................. ....................50Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Kuvet untuk Menghasilkan Kurva Baku ......... ....................51Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Larutan Sampel .............................................. ....................55Tabel 4.5 Hasil Pengujian Panjang Gelombang Maksimum untuk Stabilitas Sistem........57Tabel 4.6 Hasil Pengujian Nilai Serapan untuk Stabilitas Sistem......................................57

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Pengukuran konsentrasi senyawa di dalam suatu sampel banyak dilakukan di dalam berbagai bidang seperti fisika, kimia, farmasi, kedokteran, biologi, pertanian, teknik dan lingkungan. Untuk keperluan tersebut diperlukan instrumen yang sesuai, seperti spektrofotometer.

  Banyak penelitian yang memanfaatkan spektrofotometer ini untuk pengujian logam, namun belum ada yang meneliti aplikasi spektrofotometer untuk mengukur konsentrasi senyawa di bidang obat-obatan, sekaligus membuat otomasinya. Beberapa penelitian yang sudah ada adalah Diawati, C. dalam penelitian berjudul

  ”Penentuan logam besi dan seng dalam alga coklat sorgasum duplicatum di perairan Pantai Gading secara spektrofotometer serapan atom” dan “Studi penentuan logam berat Pb (II) dan Cu (II) dalam alga merah di perairan Pantai G

  eucheuma Sp ading secara spektrofotometer atom”, dan Supriyanto, R.

  dalam penelitian berjudul “Studi analisis spesial fe(II) dan (III) menggunakan (Asam Tanat) ekstrak getah gambir dengan spektrofotometer ultra ungu- tampak” [ 1 ].

  Berdasarkan hal di atas, penulis ingin membuat suatu otomasi sistem spektrofotometer dan melakukan komunikasi data dengan sebuah PC (Personal Computer). Sistem ini dikembangkan dari sistem yang telah ada sebelumnya, yaitu spektrofotometer Vis manual. Pada perancangan tugas akhir ini, kuvet dan monokromator pada sistem akan dijalankan secara otomatis, dengan memasukkan input yang diinginkan. Penambahan lain yang akan diberikan adalah LCD ( Liquid Cell Display ) grafik yang akan menampilkan grafik hasil pengukuran sampel.

  Sistem ini akan bekerja dengan dua pilihan pengendalian yaitu sistem lokal dan sistem . User bisa memilih salah satu dari 2 pilihan tersebut. Sistem lokal ini akan bekerja

  remote

  setelah user menekan keypad 1. Kuvet dan monokromator akan dikendalikan secara otomatis oleh mikrokontroler. Kuvet yang berisi sampel akan di-scan satu per satu. Data yang dihasilkan akan diolah dalam mikrokontroler. Hasil pengolahan data akan ditampilkan dalam bentuk kurva pada LCD grafik.

  Untuk sistem remote, sistem akan bekerja seperti sistem lokal, hanya saja sistem akan berjalan apabila mikrokontroler memberikan instruksi / tanda terlebih dahulu ke PC melalui komunikasi serial. Kemudian, mikrokontroler akan mendapatkan instruksi / tanda dari PC. Setelah itu, mikrokontroler mengendalikan kuvet dan monokromator secara otomatis. Kuvet akan di-scan dan akan diperoleh data. Data hasil pengukuran untuk sistem ini akan dikirim kembali oleh mikrokontroler ke PC untuk diolah di dalam PC melalui program visual. Di program ini hasil pengukuran akan ditampilkan dalam bentuk grafik dan beberapa tampilan besaran yang ingin ditampilkan. Data hasil scanning selain di kirim ke PC juga akan diolah oleh mikrokontroler. Data akan diolah dan ditampilkan pada LCD grafik. Ini dilakukan agar bisa membandingkan grafik hasil pengolahan oleh PC dan grafik hasil pengolahan mikrokontroler sehingga bisa didapatkan hasil yang diharapkan.

  1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian

  Tujuan penelitian ini adalah mengendalikan suatu sistem spektrofotometer yang mampu mengukur lima sampel secara otomatis. Manfaat dari penelitian ini adalah untuk memudahkan dan menghemat waktu user dalam mengukur beberapa sampel karena sudah dikendalikan secara otomatis.

  1.3 Batasan Masalah

  Untuk membatasi cakupan serta menghindari melebarnya pembahasan dalam pembuatan tugas akhir ini maka dilakukan pembatasan masalah sebagai berikut :

  1. Pengukuran untuk dua senyawa, masing-masing senyawa mempunyai lima konsentrasi yang berbeda.

  2. Sistem spektrofotometer ini bisa mengukur lima sampel sekaligus.

  3. Pemograman mikrokontroler AVR ATMega8535 menggunakan bahasa basic.

  4. Sensor yang digunakan adalah phototransistor untuk pengukuran konsentrasi yang menggunakan sumber cahaya tampak (Visible).

  5. Menggunakan LCD character sebagai tampilan pilihan.

  6. Menggunakan LCD grafik sebagai tampilan hasil pengukuran sampel.

  7. Menggunakan motor stepper untuk mengendalikan dan menjalankan kuvet dan monokromator.

1.4 Metodologi Penelitian

  1.4.1 Variabel Penelitian

  Variabel terikat adalah variabel yang menjadi titik pusat penelitian. Variabel bebas adalah variabel yang diselidiki pengaruhnya terhadap variabel terikat. Variabel terikat pada penelitian ini adalah sistem spektrofotometer dan bagian-bagiannya, sedangkan variabel bebas yang digunakan adalah dua senyawa murni.

  1.4.2 Prosedur Penelitian

  Langkah

• – langkah dalam pengerjaan tugas akhir :

1. Pengumpulan bahan – bahan referensi berupa buku – buku dan artikel.

  2. Perancangan sistem hardware dan software. Tahap ini bertujuan untuk mencari suatu sistem yang akan dibuat dengan mempertimbangkan dari berbagai faktor- faktor permasalahan dan kebutuhan yang telah ditentukan.

Gambar 1.1. Blok Model Perancangan

  LCD

  3. Pembuatan sistem hardware dan software. Berdasarkan gambar 1.1, untuk sistem lokal pengolahan data akan dilakukan di dalam mikrokontroler dan akan ditampilkan pada LCD grafik berbentuk kurva. Untuk sistem remote, diperlukan komunikasi serial dengan PC. Mikrokontroler akan memberikan instruksi terlebih dahulu. Ini menandakan mikrokontroler siap untuk melakukan komunikasi. Mikrokontroler juga akan mengirim data hasil scanning dan data diolah pada PC melalui program visual. Data ini akan ditampilkan dalam bentuk grafik pada program visual tersebut dan mikrokontroler juga akan mengolah data hasil scanning dan akan menampilkan pada LCD grafik.

  4. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara mengambil nilai ADC yang sudah diproses oleh mikrokontroler setelah mendapatkan nilai tegangan yang dikeluarkan oleh sensor phototransistor. Data tersebut digunakan untuk mengetahui besar perbedaan serapan yang terjadi. Dan, dari data serapan tersebut dapat dibuat kurva baku suatu senyawa dengan konsentrasi yang berbeda.

  5. Analisa dan kesimpulan hasil perancangan. Analisa data dilakukan dengan mengecek keakuratan data dengan cara membandingkan data hasil perhitungan teori dan data hasil keluaran perancangan. Penyimpulan hasil perancangan dilakukan dengan menghitung presentase error yang terjadi.

1.5 Sistematika Penulisan

  BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian serta sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Bab ini berisi dasar teori yang berkaitan dengan mikrokontroler, LCD grafik, dan dasar teori lainnya.

  BAB III PERANCANGAN Bab ini berisi tentang perancangan hardware dan perancangan software dalam perancangan tugas akhir ini. BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi hasil pengamatan dan pembahasan dari pengujian yang telah dilakukan. BAB V PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega8535

2.1.1 Arsitektur dan Konfigurasi Pin ATMega8535 [2]

  Mikrokontroler ATMega8535 adalah mikrokontroler berjenis RISC 8 bit dengan delapan kilobyte flash memori, high performance dan low power. Piranti dapat diprogram secara in-system programming (ISP) dan dapat diprogram berulang-ulang selama 10.000 kali baca / tulis di dalam sistem. Gambar 2.1 menunjukkkan konfigurasi pin dan blok diagram ATMega8535.

Gambar 2.1 Konfigurasi pin ATMega8535

  Konfigurasi pin ATMega8535 dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. VCC merupakan kaki masukan catu daya positif.

  2. GND merupakan kaki masukan catu daya negatif (ground).

  3. AVCC merupakan kaki masukan tegangan untuk ADC.

  4. AREF merupakan kaki masukan tegangan untuk referensi ADC.

  5. XTAL 1 dan XTAL 2 merupakan kaki masukan untuk kristal luar.

  6. RESET merupakan kaki untuk me-reset mikrokontroler.

  7. PORT A merupakan kaki saluran I/O dua arah dan kaki masukan ADC.

  8. PORT B merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, timer / counter, dan SPI.

  9. PORT C merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, timer oscillator, dan TWI.

  10. PORT D merupakan kaki saluran I/O dua arah dengan fungsi khusus seperti komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

2.1.2 Fitur-fitur ATMega8535

  1. Berperformen tinggi dan dengan konsumsi daya rendah (low power)

  2. Fitur Peripheral

  a. Dua Timer/Counter 8-bit dengan Separate Prescaler (sumber clock yang dapat diatur) dan Mode pembanding b. Satu Timer/Counter 16-bit dengan Separate Prescaler, Mode pembanding dan

  Capture Mode

  c. Real Time Counter dengan sumber osilator terpisah

  d. Terdapat delapan saluran ADC dengan resolusi sepuluh bit ADC

  e. Empat saluran Pulse Width Modulation (PWM)

  f. Terdapat Two Serial Interface

  g. Programmable serial USART

  h. Master/Serial SPI Serial Interface i. Programmable Watchdog Timer dengan On-Chip Oscillator j.

   On-Chip Analog Comparator

3. I/O dan kemasan

  a. 32 programmable saluran I/O

  b. 40 pin PDIP, 44 pin TQFP, 44 PIN PLCC dan 44 pin MLF

4. Tegangan Kerja

  a. 2,7

• – 5,5V untuk ATmega8535L

  b. 4,5

• – 5,5V untuk ATmega8535

5. Kelas Kecepatan

  a. 0

• – 8 Mhz untuk ATmega8535L b.
• – 16 Mhz untuk ATmega8535

2.1.3 Peta Memori ATMega8535

  ATMega8535 memilki ruang memori sebesar 8KByte. Karena seluruh instruksi yang terdapat pada ATMega8535 memiliki lebar 16-bit atau 32-bit, Flash PEROM memori disusun dengan konfigurasi 4KByte x 16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memilki 12-bit Program Counter (PC) sehingga dapat mengalamati isi

  

Flash Memory , untuk menghindari kerusakan pada software, pada Flash memory ruang

  memorinya dibagi menjadi dua bagian, yaitu Boot program dan Application program. Gambar 2.2 menunjukkan pembagian peta memori ATMega 8535.

Gambar 2.2 Peta memori ATMega 8535

  ATMega8535 memiliki ruang memori data dan program yang terpisah. Pada ATMega8535 memori data terbagi atas tiga bagian, yaitu terdapat 32 buah register umum dan 64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM internal.

  Register-register yang terdapat pada ATMega8535 tersebut menempati alamat yang bebeda-beda, untuk register keperluan umum, register ini menempati alamat memori terbawah dari $00 sampai $1F. Sementara itu, register yang digunakan untuk menangani I/O dan kontrol terhadap peripheral mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, dari $20 hingga $5F, dan alamat berikutnya ditempati oleh SRAM 512 byte dari lokasi $60 sampai $25F.

Gambar 2.3 menunjukkan konfigurasi memori data ATMega8535.Gambar 2.3 Memori data ATMega8535

2.1.4 Timer / Counter

  AVR ATMega8535 memiliki tiga buah timer, yaitu Timer/Counter 0(8 bit), Timer/Counter 1 (16 bit), dan Timer/Counter 2(8 bit).

  1. Timer/Counter 0 adalah 8 bit Timer/Counter yang multi fungsi. Deskripsi untuk

  Timer/Counter 0

  pada ATMega8535 adalah sebagai berikut:

  Timer/Counter 0

  a. Sebagai Counter 1 kanal b. Timer dinolkan saat match compare (auto reload)

  c. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glitch-free

  d. Frekuensi Generator e.

   Prescaler 10 bit untuk timer f. Interupsi timer yang disebabkan timer overflow dan match compare

  Pengaturan Timer/Counter 0 diatur oleh TCCR0 (Timer/Counter Control Register ) yang dapat dilihat pada gambar 2.4 :

  Bit

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1 FOC0 WGM00 COM01 COM00 WGM01 CS02 CS01 CS00 TCCR0 Read/Write W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Initial Value

Gambar 2.4 Register TCCR0

  Penjelasan untuk tiap - tiap bit adalah sebagai berikut:

  a. Bit 7 - FOC0 : Force Output Compare

  b. Bit 6, 3 - WGM01, WGM00 : Waveform Generation Mode Bit ini mengatur kenaikan dari counter, sumber dari nilai maksimum

  counter , dan tipe dari jenis counter / timer yang dihasilkan, yaitu mode

  normal, clear timer, compare match, dan dua tipe dari PWM (Pulse Width ).

  Modulation

  c. Bit 5, 4 - COM01, COM00 : Compare Match Output Mode Bit ini mengontrol pin OC0 (pin Output Compare). Apabila kedua bit ini nol atau clear, maka pin OC0 berfungsi sebagai pin biasa. Bila salah satu bit set, maka fungsi pin ini tergantung pada pengaturan bit WGM00 dan WGM01.

  d. Bit 2, 1, 0 - CS02, CS01, CS00 : Clock Select Ketiga bit ini untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh

  Timer/Counter 0.

2. Timer/Counter 1

  Timer/Counter 1 adalah 16 bit Timer/Counter yang memungkinkan program

  pewaktuan lebih akurat. Berbagai fitur dari Timer/Counter 1 adalah:

  a. Desain 16 bit (juga memungkinkan 16 bit PWM)

  b. Dua buah compare unit

  c. Dua buah register pembanding

  d. Satu buah input capture unit

  e. Timer dinolkan saat match compare (auto reload)

  f. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glitch free

  g. Periode PWM yang dapat diubah-ubah

  h. Pembangkit frekuensi i. Empat buah sumber interupsi (TOV1, OCF1A,OCF1B, dan ICF1)

  Pengaturan pada Timer/Counter 1 diatur melalui TCCR1A yang dapat dilihat pada gambar 2.5:

  Bit

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1 COM1A1 COM1A0 COM1B1 COM1B0 FOC1A FOC1B WGM11 WGM10 TCCR1A Read/Write R/W R/W R/W R/W W W R/W R/W Initial Value

Gambar 2.5 Register TCCR1A

  Penjelasan untuk tiap - tiap bit adalah sebagai berikut:

  a. Bit 7, 6 – COM1A1, COM1A0 : Compare Output Mode untuk kanal A.

  Bit 5, 4 – COM1B1, COM1B0 : Compare Output Mode untuk kanal B. Bit

• – bit ini mengatur pin pembanding keluaran (pin Output Compare), yaitu pin OC1A dan OC1B.

  b. Bit 3, 2 – FOC1A, FOC1B : Force Output Compare untuk kanal A dan B.

  Bit ini harus diset 0 ketika TCRR1A dioperasikan sebagai fungsi PWM. c. Bit 1, 0

• – WGM11, WGM10 : Waveform Generation Mode Bit ini mengatur urutan perhitungan dari counter, menentukan nilai maksimal dari pengaturan counter dan menentukan pilihan tipe pengoperasian Timer/Counter1.

  Pengaturan Timer 1 juga dapat diatur melalui TCCR1B yang dapat dilihat pada gambar 2.6:

  Bit

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1

  ICES1 WGM13 WGM12 CS12 CS11 CS10 TCCR1B Read/Write R/W R/W R R/W R/W R/W R/W R/W Initial Value

• ICNC1

Gambar 2.6 Register TCCR1B

  Penjelasan untuk tiap - tiap bit adalah sebagai berikut:

  a. Bit 2, 1, 0 - CS12, CS11, CS10 : Clock Select Ketiga bit ini untuk memilih sumber clock yang digunakan oleh Timer/Counter1.

  b. Bit 4, 3 - WGM13, WGM12 : Waveform Generation Mode Bit ini mengatur urutan perhitungan dari counter, menentukan nilai maksimal dari pengaturan counter dan menentukan pilihan tipe pengoperasian Timer/Counter1.

  3. Timer/Counter 2 adalah 8 bit Timer/Counter yang multifungsi. Deskripsi untuk

  Timer/Counter 2

  pada ATMega8535 adalah sebagai berikut:

  Timer/Counter 2

  a. Sebagai Counter 1 kanal

  b. Timer dinolkan saat match compare (auto reload)

  c. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glitch-free

  d. Frekuensi Generator

  e.

   Prescaler 10 bit untuk timer f. Interupsi timer yang disebabkan timer overflow dan match compare

  Pengaturan Timer/Counter 2 diatur oleh TCCR2 (Timer/Counter Control Register

  2 ) yang dapat dilihat pada gambar 2.7: Bit

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1 FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20 TCCR2 $ W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W Initial Value

Gambar 2.7 Register TCCR2

  Penjelasan untuk tiap - tiap bit adalah sebagai berikut:

  a. Bit 7 - FOC2 : Force Output Compare

  b. Bit 6, 3 - WGM21, WGM20 : Waveform Generation Mode Bit ini mengatur kenaikan dari counter, sumber dari nilai maksimum

  counter , dan tipe dari jenis counter / timer yang dihasilkan, yaitu mode

  normal, clear timer, compare match, dan dua tipe dari PWM (Pulse Width ).

  Modulation

  c. Bit 5, 4 - COM21, COM20 : Compare Match Output Mode Bit ini mengontrol pin OC2 (pin Output Compare). Apabila kedua bit ini nol atau clear, maka pin OC2 berfungsi sebagai pin biasa. Bila salah satu bit set, maka fungsi pin ini tergantung pada pengaturan bit WGM20 dan WGM21.

  d. Bit 2, 1, 0

• – CS22, CS21, CS20 : Clock Select Ketiga bit ini untuk memilih sumber clock yang akan digunakan oleh

  Timer/Counter 2.

2.1.5 Komunikasi Serial dengan UART [3]

  AVR ATMega8535 memiliki 4 buah register I/O yang berkaitan dengan komunikasi UART, yaitu UART I/O Data Register (UDR), UART Baud Rate Register (UBRR), UART Status Register (USR), dan UART Control Register (UCR).

  1. UART I/O Data Register (UDR)

  Proses pengiriman data secara serial dapat dimulai setelah UDR diberi karakter data. Pada sisi penerima, UART memiliki buffer sehingga UDR dapat dibaca ketika sebuah data baru sedang digeser masuk.

  2. UART I/O Data Register (UDR)

  UBRR digunakan untuk menentukan clock yang dibangkitkan oleh baud rate Nilai baud rate ditentukan dengan mengisi register UBRR sesuai generator. persamaan 2.1

  (2.1) Misal, diinginkan baud rate sebesar 9600 bps dengan kristal 11059200 Hz maka register UBRR akan bernilai 71.

  3. UART Status Register (USR)

  USR menyimpan berbagai flag status seperti interupsi, overflow, dan framing Susunan bit USR dapat dilihat pada gambar 2.8 : error.

  Bit

  7

  6

  5

  4

  3

  2

  1

• TXC UDRE FE OR - - RXC

Gambar 2.8 Register USR

  Penjelasan bit

• – bit USR adalah sebagai berikut :

  a. RXC (Receive Complete) ; bernilai 1 otomatis setelah UART menerima sebuah karakter secara lengkap.

4. UART Control Register (UCR) UCR mengendalikan berbagai fungsi penerima dan pengirim, serta interupsinya.

  6

  c. UDRE (UART Data Register Empty) ; bernilai 1 jika UDR kosong.

  d. FE (Framing Error) ; bernilai 1 jika stop bit tidak diterima dengan benar, yaitu stop bit terbaca 0.

  e. OR (OverRun) ; bernilai 1 jika ada karakter yang dipindahkan dari register geser terima ke UDR sebelum karakter yang diterima sebelumnya dibaca.

  Susunan bit UCR dapat dilihat pada gambar 2.9:

Gambar 2.9 Register UCR

  Penjelasan bit

  1 RXCIE TXCIE UDRIE REXN TXEN CHR9 RXB8 TXB8

  2

  3

  b. TXC (Transmit Complete) ; bernilai 1 jika sebuah karakter telah selesai digeser keluar dari register geser kirim.

  4

  5

  Bit

  7

• – bit USR adalah sebagai berikut :

  f. CHR9 (9-bit Characters) ; jika bernilai 1, ukuran karakter yang dikirim menjadi 9-bit, dan bit ke 9 berada pada bit RXB8 dan TXB8.

  e. TEXN (Transmitter Enable) ; jika bernilai 1 pengirim UART diaktifkan dan pin TxD menjadi pin output yang terhubung ke UART.

  c. UDRIE (UART Data Register Empty Interrupt Enable) ; jika bernilai 1, sebuah interupsi terjadi ketika UDR kosong.

  b. TXCIE (Transmit Complete Interrupt Enable) ; bernilai 1 setelah karakter terkirim dan membangkitkan interupsi.

  a. RXCIE (Receive Complete Interrupt Enable) ; jika bernilai 1, UART akan membangkitkan interupsi ketika sebuah karakter selesai diterima.

  d. REXN (Receiver Enable) ; jika bernilai 1 penerima UART diaktifkan dan pin RxD menjadi pin input yang terhubung ke UART. g. RXB8 (Receive Data Bit 8) ; jika CHR9, bernilai 1 bit ini adalah bit ke 9 dari data yang diterima.

  h. TXB8 (Transmit Data Bit 8) ; jika CHR9, bernilai 1 bit ini adalah bit ke 9 dari data yang dikirim, jadi TXB8 harus diisi sebelum pengiriman.

2.1.6 Analog to Digital Converter (ADC) [3]

  ADC pada AVR ATMega8535 merupakan ADC 10-bit tipe Successive Approximation, yang terhubung ke sebuah multiplekser analog yang akan memilih satu dari delapan kanal. Terdapat 8 kanal ADC masing

• – masing selebar 10 bit. ADC dapat digunakan dengan memberikan masukan tegangan pada port ADC yaitu port A.0 sampai dengan portA.7. Ada 2 mode ADC yang dapat digunakan, yaitu single conversion dan free running. Pada mode single

  , pengguna harus mengaktifkan setiap kali ADC akan digunakan. Sedangkan pada

  conversion

  mode free running, pengguna cukup sekali mengaktifkan, sehimgga ADC akan terus mengkonversi tanpa henti.

  ADC mempunyai rangkaian untuk mengambil sampel dan hold (menahan) tegangan ADC sehingga dalam keadaan konstan selama proses konversi. ADC mempunyai catu

  input

  daya yang terpisah yaitu pin AVcc – AGND. AVcc tidak boleh berbeda ± 0.3 V dari Vcc. Sinyal input ADC tidak boleh melebihi tegangan referensi. Nilai digital sinyal input :

  a. Untuk resolusi 10 bit (1024) : (2.2)

  b. Untuk resolusi 8 bit (256) : (2.3)

2.2 Komunikasi Serial RS-232

  Standar RS232 ditetapkan oleh Electronic Industry Association and Telecomunication

  

Industry Association pada tahun 1962. Nama lengkapnya adalah EIA/TIA-232 Interface

Between Data Terminal Equipment and Data Circuit-Terminating Equipment Employing

  . Meskipun namanya cukup panjang tetapi standar ini hanya

  Serial Binary Data Interchange menyangkut komunikasi data antara PC dengan alat-alat pelengkap komputer.