chapter ii

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Dasar Teori

Data logger yang didapatkan dari sensor-sensor pendukung stasiun cuaca diolah oleh

badan terkait kemudian dianalisa sehingga dapat dimanfaatkan masyarakat luas untuk

berbagai kepentingan. Pada penulisan ini, akan dibahas teori yang berhubungan langsung

dengan instrumentasi dalam perancangan ”Sistem Monitoring Suhu dan Kecepatan

Angin” yang meliputi perangkat keras dan perangkat lunak, antara lain yaitu teori

Mikrokontroller AVR ATmega8535, sensor Infrared Fotodioda, sensor SHT-11, LCD,

komunikasi serial RS232, bahasa program yang digunakan.

2.2 Anemometer

Anemometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur arah dan kecepatan angin.

Umumnya pengamatan angin permukaan (horizontal wind speed) adalah rata-rata

pengamatan selama periode 10 s/d 60 menit sesuai dengan kebutuhan Forecast. Statistik

klimatologi biasanya memerlukan data rata-rata pengamatan untuk setiap jam, rata-rata

periode siang hari dan periode malam hari. Untuk laporan sypnotic pengamatan

dilakukan dalam rata-rata 10 menit.

Satuan meteorologi dari kecepatan angin adalah Knots (Skala Beaufort).

Sedangkan satuan meteorologi dari arah dan mata angin adalah 0o – 360o. Anemometer

Universitas Sumatera Utara

harus ditempatkan di daerah terbuka. Alat ini juga dapat digunakan untuk mengukur

kecepatan angin dalam satuan m/s, km/jam, mil/jam, knots. Hubungan antara masing-

masing satuan ini adalah:

1. 6.28 m/s = 22.08 km/jam =2.25 mil/jam.

2. 1 m/s = 3.6 km/jam = 2 knots.

3. 1 km/jam = 10.36 m/s = 0.62 mil/jam.

4. 1 mil/jam = 0.447 m/s = 1.6 km/jam.

5. 1 knots = 0.5 m/s = 1.8 km/jam.

2.2.1 Prinsip Kerja Anemometer

Angin mengadakan tekanan yang kuat pada bagian tekanan yang kuat pada baling-baling

yang berbentuk cekung (mangkuk). Bagian yang cekung akan berputar ke satu arah.

Poros yang berputar dihubungkan dengan dynamo kecil. Bila baling-baling berputar

maka terjadi arus listrik yang besarnya sebanding dengan kecepatan putaran. Besarnya

arus listrik dihubungkan dengan galvanometer yang telah ditera dengan satuan kecepatan

dalam knots, m/s, km/h dan beaufort.

Berikut contoh perhitungan sederhana kecepatan angin yang diukur dengan

anemometer tiga mangkok. Panjang lingkaran susunan mangkok-mangkok adalah 3 m

dan susunan itu berputar pada suatu waktu berputar 20 kali dalam waktu 10 detik, maka

kecepatan angin dapat dihitung [(20x3)/10] = 6 m/s, untuk memudahkan menghitung

putaran dari pada piringan anemometer maka salah satu mangkok di beri warna lain.

Perhitungan juga dapat disederhanakan dengan persamaan sebagai berikut:

T = Waktu yang diperlukan untuk menyelesaikan 1 putaran.


Besar Kecepatan = uSelangWakt

asanPanjangL int

w = banyak putaran

r = jari-jari lingkaran.

2.3 Sensor Infrared Fotodioda

Pengertian : piranti semikonduktor dengan struktur p-n atau p-i-n untuk mendeteksi

cahaya.

Fotodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Fotodioda adalah piranti

semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik

antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atau PIN

fotodioda. Cahaya diserap di daerah penggambungan atau daerah intrinsik menimbulkan

pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal

dari cahaya.


Mode operasi

Fotodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

1. Mode fotovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada fotodioda menghasilkan

tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga

cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil.

2. mode fotokonduktivitas : disini, fotodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers

(tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda

tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan

arus foto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol).

Ketergantungan arus foto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier .

Karakteristik bahan fotodioda:

1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus

antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik

antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).

3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi

sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai

1600nm).

Gambar fotodioda ditunjukkan pada gambar 2.1 berikut:

Gambar 2.1 Fotodioda


2.4 DT - Sense SHT11 Module

SHT11 adalah sebuah single chip sensor suhu dan kelembaban relative dengan multi

modul sensor yang outputnya telah dikalibrasi secara digital. Dibagian dalamnya terdapat

kapasitas polimer sebagai eleman untuk sensor kelembaban relative dan sebuah pita

regangan yang digunakan sebagai sensor temperatur. Output kedua sensor digabungkan

dan dihubungkan pada ADC 14 bit dan sebuah interface serial pada satu chip yang sama.

Sensor ini menghasilkan sinyal keluaran yang baik dengan waktu respon yang cepat.

SHT11 ini dikalibrasi pada ruangan dengan kelembaban yang teliti menggunakan

hygrometer sebagai referensinya. Koefisien kalibrasinya telah diperogram kedalam OTP

memory. Koefisien tersebut akan digunakan untuk mengkalibrasi keluaran dari sensor

selama proses pengukuran.

Spesifikasi SHT11 Module

Spesifikasi dari SHT11 adalah sebagai berikut:

1. Berbasis sensor suhu dan kelembaban relatif Sensirion SHT11.

2. Mengukur suhu dari -40°C hingga +123,8°C, atau dari -40°F hingga +254,9°F

dan kelembaban relative dari 0% RH hingga 1%RH.

3. Memiliki ketetapan (akurasi) pengukuran suhu hingga ±0,5°C pada suhu 25°C

dan ketetapan (akurasi) pengukuran kelembaban relatif hingga ±3,5%RH.

4. Jalur antarmuka yang telah dilengkapi dengan rangkaian pencegah kondisi

sensor lock-up.

5. Membutuhkan catu daya ±5V DC dengan konsumsi daya rendah 30µW.

6. Memiliki antarmuka serial synchronous 2-wire, bukan 12C.

7. Modul ini memiliki faktor bentuk 8 pin DIP 0,6 sehingga memudahkan

pemasangannya.


Bentuk fisik dari SHT11 dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2.2 Bentuk fisik SHT11

2.4.1 Prinsip Kerja Sensor SHT11

Sistem sensor yang digunakan untuk mengukur suhu dan kelembaban adalah SHT11

dengan sumber tegangan 5V dan komunikasi bidirectional 2-wire. Sistem sensor ini

mempunyai 1 jalur data yang digunakan untuk perintah pengalamatan dan pembacaan

data. Pengambilan data untuk masing-masing pengukuran dilakukan dengan memberikan

perintah pengalamatan oleh mikrokontroller. Kaki serial data yang terhubung dengan

mikrokontroller memberikan perintah pengelamatan pada PIN SHT11 ”00000101” untuk

mengukur kelembaban relatif dan ”00000011” untuk pengukuran temperatur. SHT11

memberikan keluaran data kelembaban dan temperatur pada pin Data secara bergantian

sesuai dengan clock yang diberikan mikrokontroller agar sensor dapat bekerja. Sensor

SHT11 memiliki ADC (Analog to Digital Converter) di dalamnya sehingga keluaran data

SHT11 sudah terkonversi dalam bentuk data digital dan tidak memerlukan ADC

eksternal dalam pengolahan data pada mikrokontroller.

Skema pengambilan data SHT11 dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut ini:

Gambar 2.3 Hubungan mikrokontroller dengan Pin SHT11


Tabel 2.1 Konfigurasi pin SHT11 Pin Name Comment

1 GND Ground

2 DATA Serial data bidirectional

3 SCK Serial clock input

4 VDD Supply 2.4-5.5V

2.4.2 Konversi Keluaran Sensor

SHT11 adalah sebuah single chip multisensor yang berfungsi sebagai sensor kelembaban

dan temperature yang terkalibrasi sempurna. Sensor ini bekerja berdasarkan prinsip

kelembaban kapasitif dan semikonduktor.

2.4.2.1 Kelembaban Relative Adanya kompensasi ketidaklinieran nilai data keluaran terhadap kelembaban dan untuk

mendapatkan ketelitian yang akurat, maka mengkonversikan data keluaran yang

merupakan data digital disederhanakan dengan persamaan sebagai berikut:

RHlinear = C1 + C2 x SORH + C3 x SORH

2

Dimana niai C1, C2 dan C3 pada tabel berikut.

Tabel 2.2 Konstanta Konversi Pengukuran Kelembaban

SORH C1 C2 C3

12 bit -4 0.0405 -2.8*10-6

8 bit -4 0.648 -7.2*10-4


Dari rumus persamaan konversi diatas, dapat diketahui bahwa hubungan RH dan

Temperatur tidak linearitas dan kelembaban sensor tidak dipengaruhi oleh tegangan.nilai

yang terbaca sensor akan dikonversikan kedalam tegangan.

2.4.2.2 Temperatur Relative

Berdasarkan PTAT (Proportional To Absolute Temperature), nilai sensor terhadap

temperatur sudah sangat linear. Untuk mengkonversi nilai suhu terhadap nilai keluaran

sensor mengikuti persamaan:

Temperatur = d1 + d2 x SOT

Dimana :

d1 dan d2 : konstanta nilai konversi temperatur

SOT : data keluaran digital sensor

Nilai d1 , d2 dipengaruhi tegangan power sensor yang digunakan dan jumlah bit yang

dikeluarkan oleh sensor. Nilai d1 , d2 dapat dilihat pada tabel 2.3 berikut.

Tabel 2.3 Konstanta Konversi Pengukuran Temperatur


2.5 Mikrokontroller AVR ATmega8535

ATmega8535 adalah mikrokontroler CMOS 8-bit daya-rendah berbasis arsitektur RISC

(Reduce Instruction Set Computing) yang ditingkatkan. Instruksi dikemas dalam kode 16

bit dan kebanyakan instruksi dikerjakan pada satu siklus clock, Struktur I/O yang baik

dengan sedikit komponen tambahan diluar. Fasilitas internal yang terdapat pada

mikrokontroller ini adalah oscilators, timers, UART, SPI, pull-up resistors, pulse width

modulation (PWM), ADC, analog comparator dan watch-dog timers. AVR merupakan

singkatan dari Alf (Egil Bogen) and Vegard (Wollan)’s Risc processor.

2.5.1 Konfigurasi PIN ATmega8535

IC mikrokontroller dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada

dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Pin-pin pada ATmega8535

dengan kemasan 40-pin DIP (dual in-line package) ditunjukkan oleh gambar 2.4.

Gambar 2.4 Pin ATmega8535


Berikut penjelasan umum fungsi susunan kaki ATmega8535:

1. VCC merupakan Pin masukan positif catu daya. Setiap peralatan elektronika

digital membutuhkan sumber catu daya yang umumnya sebesar 5V, itulah

sebabnya di PCB kit mikrokontroller selalu ada IC regulator 7805.

2. GND merupakan Pin Ground.

3. Port A (PA.0…PA.7) merupakan Pin I/O dua arah dan Pin masukan ADC.

Setiap Pinnya menyediakan internal pull up resistor yang dapat diatur per bit.

Outputnya dapat menyalakan LED secara langsung.

4. Port B (PB.0…PB.7) merupakan Pin I/O dua arah dan Pin fungsi khusus yaitu,

Timer/Counter, Komperator Analog dan SPI.

Tabel 2.4 Fungsi Tiap Pin pada PortB Port Pin Fungsi Alternatif

P.B0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input) XCK (Usart External

Clock Input/Output)

P.B1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

P.B2 AIN0(Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt2 Input)

P.B3 AIN1(Analog Comparator Negative input)

OC0(Timer/Counter0 Output Compare Match, Output)

P.B4 SS (SPI Slave Selec Input)

P.B5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

P.B6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

P.B7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

5. Port C (PC.0…PC.7) merupakan port I/O dan Pin fungsi khusus, yaitu TWI,

Komperator Analog dan Timer Oscillator.

Tabel 2.5 Fungsi Pin khusus pada PortC Port Pin Fungsi Alternatif

P.C0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

P.C1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

P.C6 TOSC1 (Timer Oscilator Pin1)

P.C7 TOSC2 (Timer Oscilator Pin 2)


6. Port D (PD.0...PD.7) merupakan port I/O dan Pin fungsi khusus, yaitu

Komperator Analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

Tabel 2.6 Fungsi Pin khusus pada Port D Port Pin Fungsi Alternatif

P.D0 RXD (USART Input Pin)

P.D1 TXD (USART Output Pin)

P.D2 INT0 (External Interupt 0 Input)

P.D3 INT1 (External Interrupt 1 input)

P.D4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match Output)

P.D5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match Output)

P.D6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

P.D7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

7. RESET merupakan pin 9 digunakan untuk mereset mikrokontroller. Aktif low.

Artinya jika pin ini di beri input logika 0, maka mikrokontroller akan ter-reset.

8. XTAL1 merupakan pin yang tersambung ke kristal eksternal. Dilihat dari

rangkaian internal, pin ini sebagai input ke inverting Oscilator amplifier dan

input ke rangkaian operasional clock internal.

9. XTAL2 merupakan pin yang tersambung ke kristal eksternal. Merupakan

keluaran dari inverting Oscilator amplifier.

10. AVCC merupakan kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus

secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

11. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi bagi A/D Converter. Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara GND dan Avcc harus

diberikan ke kaki ini.

12. AGND merupakan pin analog Ground.


2.6 Komunikasi Serial

Komunikasi data serial ialah komunikasi dilakukan per bit dengan mengirimkan dan

menerima data 8 bit secara satu per satu, sedangkan komunikasi data parallel dilakukan

dengan mengirimkan dan menerima data 8 bit secara bersamaan atau sekaligus. Dikenal 2

cara komunikasi data secara serial, yaitu komunikasi data serial sinkron dan komunikasi

data serial asinkron. Pada komunikasi data serial asinkron, clock dikirimkan bersama-

sama dengan data serial tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi

pengirim maupun sisi penerima. Sedangkan komunikasi data serial asinkron tidak

diperlukan clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu. Baik pada pengirim

maupun penerima.

2.6.1 Port Komunikasi Serial

Untuk menghubungkan antara 2 buah PC, biasanya digunakan format null mode, dimana

Pin TxD dihubungkan dengan RxD pasangan, Pin Sinyal Ground (5) dihubungkan

dengan SG dipasangan, dan masing-masing Pin DTR, DSR dan CD dihubung singkat,

dan Pin RTS dan CTS dihubung singkat di setiap Devaice.

Gambar 2.5 Susunan Pin Konektor DB9


Tabel 2.4 Funsi Susunan Pin Konektor DB9 Pin

DB9

Pin

DB25

Nama Signal Fungsi

1 8 DCD (Data Carrier

Detect)

Saat modem mendeteksi suatu ”carier” dari modem lain maka sinyal ini akan

diaktifkan

2 3 RD (Received Data) Untuk penerimaan data serial (RDX)

3 2 TD (Transmitte Data) Untuk pengiriman data serial (TDX)

4 20 DTR (Data Terminal

Ready)

Untuk memberitahukan bahwa UART siap melakukan hubungan komunikasi dan

mengaktifkan modem

5 7 SG (Signal Ground) Sinyal Ground

6 6 DSR (Data Set

Ready)

Memberitahukan UART bahwa modem siap untuk melakukan pengiriman dan

menerima data

7 4 RTS (Request To

Send)

Sinyal untuk menginformasikan modem bahwa UART siap menerima data

8 5 CTS (Clear To Send) Digunakan untuk memberitahukan bahwa modem siap untuk melakukan

pertukaran data.

9 22 RI (Ring Indicator) Akan aktif jika modem mendeteksi adanya sinyal dering dari saluran telepon

Untuk dapat menggunakan port serial harus di ketahui dahulu alamat dari port

serial tersebut, biasanya disebut COM1 dan COM2. Alamat yang digunakan untuk

menentukan tujuan dari saluran data yang digunakan adalah sebagai berikut.


Tabel 2.8 Alamat Register dari COM1 dan COM2

Alamat Register Alamat Register Sifat

COM1 COM2 Read / Write

3F8 H 2F8 H TX Buffer W

3F8 H 2F8 H RX Buffer, Rx R

3F8 H 2F8 H Divisor Latch LSB R/W

3F9 H 2F9 H Divisor Latch MSB R/W

3F9 H 2F9 H Interrupt Enable Register W

3FA H 2FA H Interrupt Identification Register R

3FB H 2FB H Line Control Register R/W

3FC H 2FC H Modem Control Register R/W

3FD H 2FD H Line Status Register R

3FE H 2FE H Modem Status Register R

2.6.2 Komunikasi Serial RS232

Standar komunikasi serial untuk komputer ialah RS-232, mempunyai standar tegangan

yang berbeda dengan serial port mikrokontroller. Devais pada komunikasi serial port

dibagi menjadi 2(dua) kelompok, yaitu Data Communication Equipment (DCE) dan Data

Terminal Equipment (DTE). Ada dua hal pokok yang diatur standar RS232, antara lain

adalah :

1. Bentuk sinyal dan level tegangan yang dipakai.

2. Penentuan jenis sinyal dan konektor yang dipakai, serta susunan sinyal pada kaki-

kaki di konektor. Beberapa parameter yang ditetapkan EIA (Electronics Industry

Association) antara lain:

1. Logika ”0” disebut ”spasi (space)” antara tegangan +3 s/d +25 volt.

2. Logika ”1” disebut ”tanda (mark)” antara tegangan -3 s/d -25 volt.

3. Tegangan rangkaian terbuka tidak boleh lebih dari 25 volt (dengan acuan ground)

4. Arus hubung singkat rangkaian tidak boleh lebih dari 500 mA.


Syarat sinyal RS232 dapat berfungsi adalah dengan hubungan ke ground antara PC

dengan alat (commond ground). Jarak maksimal jalur komunikasi sangat terbatas hanya

100/200 kaki untuk komunikasi data secara asinkron dan hanya 50 kaki untuk

komunikasi sinkron. Kecepatan transfer data RS232 cukup rendah, kecepatan maksimal

hanya 19200 bits/detik. Pengiriman data dilakukan secara bit per bit, kecepatan transfer

data harus sama antara pengirim dan penerima. Kecepatan transmisi transfer data sering

disebut dengan baudrate. Baudrate yang umum dipakai adalah 300, 600, 1200, 2400,

9600, dsb (bit/detik). Panjang data bit yang sering digunakan diantaranya adalah 4, 5, 6,

7, dan 8 bit.

Format transmisi satu byte pada RS232 Data yang ditransmisikan pada format

diatas adalah 8 bit, sebelum data tersebut ditransmisikan maka akan diawali oleh start bit

dengan logik 0 (0 Volt), kemudian 8 bit data dan diakhiri oleh satu stop bit dengan logika

1 (5 Volt).

2.6.3 Komunikasi Serial Max232

Konverter level untuk saat ini tersedia dalam bentuk IC, contoh adalah ICL232

dari Harris semikonduktor, Max232 dari Maxim. Pada receiver dari IC MAX232

diberikan resistor pull-up, resistor ini berfungsi ketika hubungan antara IC MAX232 dan

IC MAX491 berada dalam keadaan transmit, karena pada saat ini LM555 tertrigger dan

mengaktifkan driver enable dan mematikan receice enable pada IC MAX491. Dengan

dimatikannya receiver enable (RE), maka receiver RS-485 berada dalam kondisi tri-

state. Hal ini mengakibatkan jalur receiver mengambang, maka kondisi input yang

diterima oleh PC dalam keadaan iddle-nya, yaitu kondisi logika 1. Sehingga untuk

menjaga supaya kondisi logika ini tetap 1(iddle) digunakan resistor pull-up tersebut. IC

MAX232 berfungsi untuk mensinkronkan komunikasi serial antara mikrokontroller

dengan komputer.


Gambar 2.9 IC MAX232 dalam rangkaian.

2.6.4 Komunikasi Serial pada ATmega8535

Peralatan komunikasi Serial pada ATmega8535 sudah terintegrasi pada system Chip. Dan

masing-masing registernya baik data maupun kontrol dihubungkan dengan register Input-

Output atau Port, sebagaimana peralatan lainnya. Sehingga User (kita) cukup hanya

mengakses register-register yang berhubungan dengan Serial inilah untuk mempengaruhi

atau memanipulasi peralatan tersebut. Pada prisipnya register-register peralatan ini hanya

5 buah. UDR, UCSRA, UCSRB, UCSRC, dan UBRR.

1. UDR (USART Data Register)

Merupakan tempat tampungan data yang digunakan saat proses pengiriman dan

penerimaan data. Kita harus menuliskan data byte-demi-byte pada UDR ini

untuk mengirimkan data menggunakan USART ini. Termasuk juga saat proses

penerimaan data. Data yang diterima dari USART akan ditampung ke dalam

UDR. USART kemudian memberitahukan kepada user (kita) melalui beberapa

bendera, maupun interupsi, saat 1 byte data yang diterima sudah lengkap, dan

hendak bersiap untuk menerima 1-byte data berikutnya. User (kita) diminta

untuk segera mengambil data pada UDR sebelum UDR ditimpa oleh data byte


yang baru. Demikian tansfer data pada Serila ini, dilakukan byte demi byte

dengan menggunakan UDR.

2. UCSRA, UCSRB, UCSRC (Usart Control and Status Register)

3 register ini adalah register-register untuk mengontrol panampilan dari USART.

Bagaimana data ditangani, jumlah bit setiap datanya, apakah mengguunakan

paritas, jumlah stop bitnya, dan lain sebagainya yang berhubungan dengan

pengaturan. Termasuk juga berisi bendera-bendera yang digunakan untuk

mengatahui smapai di mana proses yang sedang terjadi. Setiap bit dalam 3

register tersebut mengandung sebuah arti yang khusus, dan berpengaruh yang

khusus pula.

3. UBRR (Usart Baud Rate Register)

Register ini pencacah (counter) yang digunakan untuk membentuk baud rate.

Beberapa mikro-kontroller membutuhkan sebuah timer untuk membuat baud

rate, namun dalam AVR keperluan tersebut didapat dari sebuah peralatan

khusus sehingga tidak perlu menggangu peralatan lain.

UBRR ini mirip dengan sebuah counter Auto reload yang setiap overflownya

akan menghasilkan clock untuk baud rate. Dengan lebar total 12-bit, maka akan

memberikan kita banyak kemungkinan tinggi baud rate yang bisa kita gunakan.

Tabel 2.9 Rumus Perhitungan Nilai UBRR untuk Berbagai Mode Operasi

Mode Operasi Rumus nilai UBBR

Ansinkron mode kecepatan normal (U2X=0) UBBR = 1

_16−

ratexbaudfosc

Asinkron mode kecepatan ganda (U2X=1) UBBR = 1

_8−

ratexbaudfosc

Sinkron UBBR = 1

_2−

ratexbaudfosc


Proses membangun hubungan komunikasi data serial memerlukan suatu

kecepatan data (data transfer rate) yang sesuai, baik di sisi komputer maupun di sisi

mikrokontroller. Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk membangun hal

tersebut di mikrokontroller, yaitu nilai baud rate yang di pergunakan. Pengaturan baud

rate dilakukan dengan memberikan nilai pada register UBRR. Rumus yang di pergunakan

adalah:

Nilai UBRR = 1*16

−baud

fclock

Sebagai contoh digunakan baud_rate 9600 dengan kristal 11.0592MHz, maka

salah satu timer dibutuhkan untuk menghasilkan tunda selama 1 detik. Dengan demikian

didapatkan 11.059.200 Hz siklus. Maka, UBRR = 71

2.6.5 Keuntungan Menggunakan Komunikasi Serial

Antar muka komunikasi serial menawarkan beberapa kelebihan dibandingkan dengan

komunikasi pararel, diantaranya:

1. Kabel untuk komunikasi serial bisa lebih panjang dibandingkan dengan paralel.

Data-data dalam komunikasi serial dikirimkan untuk logika ‘1’ sebagai tegangan -

3 s/d -25 volt dan untuk logika ‘0’ sebagai tegangan +3 s/d +25 volt, dengan

demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki ayunan tegangan

maksimum 50 volt, sedangkan pada komunikasi pararel hanya 5 volt. Hal ini

menyebabkan gangguan pada kabel-kabel panjang lebih mudah diatasi dibanding

dengan pararel.

2. Jumlah kabel serial lebih sedikit. Dua perangkat komputer yang berjauhan dengan

hanya tiga kabel untuk konfigurasi null modem, yakni TXD (saluran kirim), RXD

(saluran terima) dan Ground, akan tetapi jika menggunakan komunikasi paralel

akan terdapat dua puluh lima kabel.


3. Komunikasi serial dapat menggunakan udara bebas sebagai media transmisi.

Pada komunikasi serial hanya satu bit yang ditransmisikan pada satu waktu

sehingga apabila transmisi menggunakan media udara bebas (free space) maka

dibagian penerima tidak akan muncul kesulitan untuk menyusun kembali bit bit

yang ditransmisikan.

4. Komunikasi serial dapat diterapkan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroller.

Hanya dibutuhkan dua pin utama TxD dan RxD (diluar acuan ground).

2.7 Modul LCD (Liquid Crystal Display) M1632

M1632 adalah merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan konsumsi

daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus

untuk mengendalikan LCD. Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi

sebagai pengendali LCD ini mempunyai CGROM (Character Generator Read Only

Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory) dan DDRAM

(Display Data Random Access Memory).

DDRAM

DDRAM adalah merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada. Contoh,

untuk karakter ‘A’ atau 41H yang ditulis pada alamat 00, maka karakter tersebut akan

tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut ditulis

di alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom pertama dari

LCD.

CGRAM

CGRAM adalah merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter di

manabentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Namun memori ini akan

hilang saat power suppltidak aktif, sehingga pola karakter akan hilang.


CGROM

CGROM adalah merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter di mana

pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna tidak

dapat mengubah lagi.Namun karena ROM bersifat permanen, maka pola karakter tersebut

tidak akan hilang walaupun power supply tidak aktif .

2.7.1 Susunan kaki LCD M1632

Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronik dengan mikrokontroler, perlu

diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.

Gambar 2.7 Pin Out LCD M1632 Standard 1. Kaki 1 (GND)

Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan untuk

sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki

ini adalah VCC).

2. Kaki 2 (VCC)

Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD (khusus

untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)

3. Kaki 3 (VEE/VLCD)

Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras mencapai

nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.


4. Kaki 4 (RS) Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke register

data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah, logika dari

kaki ini adalah 0.

5. Kaki 5 (R/W)

Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode

pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode

penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul

LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.

6. Kaki 6 (E)

Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini

diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

7. Kaki 7-14 (D0-D7)

Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data

sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan data.

8. Kaki 15 (Anoda)

Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt

(hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).

9. Kaki 16 (Katoda)

Tegangna negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk M1632 yang

memiliki backlight).

.


2.8 Perangkat Lunak

2.8.1 Bahasa BASIC Untuk Pemrograman Mikrokontroller.

Pemrograman perangkat lunak pendukung mikrokontroler ATmega8535 yang digunakan

adalah BASCOM AVR. BASCOM-AVR adalah program BASIC Compiler berbasis

Winsows untuk mikrokontroller keluarga AVR seperti ATmega8535, ATmega16, dan

yang lainnya. Bascom-AVR merupakan pemrograman dengan bahasa tingkat tinggi

BASIC yang dikembangkan dan dikeluarkan oleh Elektronik. Beberapa instruksi yang

sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroller ATmega8535 antara lain

adalah:

1. Variabel dan Tipe Data

Di dalam pemrograman tipe data adalah hal yang sangat penting untuk diketahui

sebelum kita memulai pemrograman itu sendiri.

Cara mendeklarasikan sebuah variabel pada BASCOM-AVR adalah sebagai berikut :

Dim namavariabel tipedata,

contoh : Dim x as Byte.

Khusus untuk tipe data String ada sedikit tambahan yakni jumlah karakter maksimal

yang bisa ditampung oleh variabel tersebut.

contoh : Dim x as String * 10,

berarti variabel x mampu menampung karakter sepanjang 10 karakter.

2. Konstanta

Konstanta merupakan suatu nilai yang tidak dapat diubah selama proses program

berlangsung. Nilai konstanta harus didefinisikan terlebih dahulu di awal program.

Konstanta dapat bernilai integer, pecahan, karakter ataupun string. Contoh penulisan: Dim A As Const 5 Dim B1 As Const &B1001


3. Alias Dengan menggunakan alias, variabel yang sama dapat diberikan nama yang lain.

Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya, alias digunakan

untuk mengganti nama variabel yang telah baku, seperti port mikrokontroller. LEDBAR alias P1 Tombol1 alias P0.1 Tombol2 alias P0.2

4. Struktur Perulangan ”Do... loop” Dengan menggunakan sturktur do...loop maka sekurang-kurangnya akan terjadi satu

kali perulangan.

Contoh program: Do Data1 = 0 Portb = Data1 Loop

2.8.2 Bahasa BASIC Untuk Pemrograman PC

Bahasa pemrograman yang paling banyak digunakan untuk pengaksesan Port Serial

Komputer ke mikrokontroller digunakan bahasa Visual Basic, karena fasilitas yang

dimiliki sangat handal untuk membangun berbagai bentuk aplikasi.

Pengaksesan Secara Langsung Melalui Register USART

Untuk Pengaksesan port serial kita dapat mengaksesnya secara langsung melalui

register USART atau menggunakan control MSComn yang telah disediakan Visual

Basic. Saluran yang digunakan USART untuk komunikasi baik untuk pengiriman

maupun penerimaan data adalah saluran RxD dan saluran TxD serta saluran –saluran

untuk control, yaitu saluran DCD, DSR, RTS, CTS, DTR, CTS, DTR, dan RI.

Saluran-saluran ini ada yang sebagai output dan ada yang sebagai input. Kecuali

saluran RxD, saluran-saluran ini dapat diakses secara langsung melalui register

USART. Berikut adalah tabel alamat dan lokasi bit saluran tersebut pada register

USART.


Tabel 2.10 Alamat dan lokasi bit pada register USART Nama

Pin

Nomor

Pin pada

DB-9

COM1 COM2 Bit Arah

TxD 3 3FBh 2FBh 6 Output

DTR 4 3FCh 2FCh 0 Output

RTS 7 3FEh 2FCh 1 Output

CTS 8 3FEh 2FEh 4 Input

DSR 6 3FEh 2FEh 5 Input

RI 9 3FEh 2FEh 6 Input

DCD 1 3FEh 2FEh 7 Input

Untuk dapat mengaksesnya, kita dapat menggunakan fungsi Port_Out dan fungsi

Port_In yang terdapat pada Port_IO.DLL dan untuk menset atau meng-clearkan bit-bit

tertentu kita dapat menggunakan prosedur Set_Bit atau prosedur Clear_Bit.

Berikut adalah contoh penggunaannnya, dengan menset bit DTR, yaitu membuat

saluran DTR berlogika low yang dalam Port serial IBM PC kompatibel bertegangan

+12V. Alamat register pengontrol DTR adalah 3FCh untuk Com1 pada bit 0. Perintahnya

adalah sebagai berikut:

Set_Bith (&H3FC, 0)

Untuk mengclearkannya, yaitu membuat saluran DTR berlogika high yang dalam

port serial IBM PC kompatibel bertegangan -12V, dan menggunakan perintah:

Clear_Bit (&H3FC, 0)


chapter ii

Documents