Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052 13
BAB II
DASAR TEORI
Bab ini merupakan bab yang membahas mengenai teori dasar dari
pembuatan Tugas Akhir, baik dalam perangkat keras maupun perangkat lunak
yang dipergunakan seperti mikrokontroler ATMega 16, sensor infra merah, Real
Time Clock (RTC), IC MAX 232 Bahasa C dan teori lain yang mendukung dalam
proses pembuatan Tugas Akhir seperti alat penghitung jumlah peserta di dalam
ruangan yang memanfaatkan SMS sebagai report nya dan memanfaatkan jaringan
Global System for Mobile communication (GSM) yang berfungsi sebagai
pengirim dan penerima dari SMS tersebut.
A. PENGENALAN SISTEM KOMUNIKASI SELULAR
1. Mengenal Teknologi Selular
Banyak orang diseluruh dunia telah mengenal dan menggunakan
teknologi selular sebagai peralatan yang praktis untuk melakukan
komunikasi di manapun berada tanpa dibatasi waktu dan panjang
rentangan kabel. Saat ini selular bukan hanya dijadikan sebagai alat
komunikasi melulu melaikan dapat diintegrasikan ke perangkat lain
seperti alat penghitung yang mengaplikasikan sensor infra merah
sebagai penghitung jumlah peserta di dalam ruangan berbasis
mikrokontroler ATMega 16 ini dengan report berupa SMS. Salah satu
teknologi selular sendiri ialah GSM merupakan suatu sistem standar
14
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
komunikasi bergerak yang berada pada frekuensi 900 MHz dan 1800
MHz. Yang mana GSM merupakan sistem komunikasi yang
dipergunakan untuk mendukung pembuatan alat ini.
2. Short Message Service (SMS)
SMS merupakan sebuah layanan yang banyak diaplikasikan pada
sistem komunikasi tanpa kabel, memungkinkan dilakukannya
pengiriman pesan dalam bentuk angka dan huruf antara satu terminal
pelanggan ke terminal lain. Selain itu karakteristik dari SMS adalah
sebuah pengiriman data dalam bentuk paket yang bersifat out of band
dengan memanfaatkan bandwidth kecil. Dengan karakteristik tersebut,
pengiriman suatu burst data yang pendek dapat dilakukan dengan
efisiensi yang sangat tinggi. Dan berikut merupakan struktur jaringan
SMS.
Gambar 2.1 Struktur Jaringan SMS.[16]
Jaringan SMS di atas terdiri dari beberapa elemen di antaranya
ialah sebagai transmitter dan receiver. Transmitter terdiri dari Mobile
Station (MS) yang akan mengirimkan SMS melalui Base Transceiver
15
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Station (BTS) untuk kemudian diteruskan ke bagian Base Station
Controler (BSC) dan selanjutnya Short Message Service Center
(SMSC) lah yang akan bertugas untuk mengirimkan SMS tersebut ke
nomor tujuan. Jika nomor tujuan tidak aktif, maka SMSC akan
menyimpan SMS tersebut dalam jangka waktu tertentu. Namun jika
dalam jangka waktu yang telah ditentukan tersebut SMS tidak kunjung
terkirim maka SMSC akan menghapus SMS tersebut secara otomatis,
ini merupakan sistem SMS yang mendasar.
B. PERANGKAT KERAS
Perangkat keras yang akan dibahas pada bab ini ialah perangkat keras
yang meliputi input, proses dan output. Adapun perangkat keras yang
termasuk kepada input ialah sensor infra merah dan RTC. Sedangkan proses
ialah mikrokontroler. Sedangkan output ialah LCD 2x16, Seven Segment,
Komunikasi Serial, Modem dan HP. Dan berikut merupakan penjelasan dari
masing-masing perangkat mulai dari input, proses sampai pada output.
1. Infra Merah
Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak atau sinar
yang dipancarkan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang. Untuk
melihat pancaran dari infra merah dapat menggunakan bantuan dari
kamera HP dengan menposisikan infra merah sejajar dengan kamera.
16
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Salah satu komponen elektronika yang bekerja sama dalam
pemancaran sinar infra merah adalah Infrared Emitting Diode (IRED),
sedangkan detektor sinar infra merah tersebut ialah photodioda.
a) LED Infra Merah
LED infra merah digunakan untuk menghasilkan radiasi infra
merah. Led infra merah adalah suatu bahan semikonduktor yang
memancarkan cahaya monokromatik atau cahaya yang hanya
terdiri atas satu warna dan satu panjang gelombang yang tidak
koheren ketika diberi tegangan maju.
Cahaya infra merah pada dasarnya adalah radiasi
elektromagnetik dari panjang gelombang yang lebih panjang dari
cahaya tampak, tetapi lebih pendek dari radiasi gelombang radio.
Gambar 2.2 Bentuk fisik infra merah.[8]
Gambar 2.2 merupakan bentuk fisik dan simbol dari infra
merah. Infra merah memiliki beberapa kelibihan di antaranya
adalah dapat dipergunakan dalam waktu yang lama dan tidak
mudah panas sehingga cocok untuk dipergunakan pada pembuatan
alat ini.
17
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
b) Photodioda
Photodioda yang peka terhadap cahaya infra merah
mempunyai bentuk seperti dioda LED. Pada keadaan normal
photodioda berlaku sebagai dioda biasa yang dapat menghantarkan
arus listrik dari anoda ke katoda, namun mempunyai tahanan balik
yang besar. Bila cahaya luar mengenai junction photodioda, maka
tahan balik akan mengecil dan menimbulkan arus balik sehingga
photodioda berlaku sebagai dioda yang dipasang balik atau dibias
reverse.[2]
Gambar 2.3 Bentuk fisik photodioda.[8]
Gambar 2.3 merupakan bentuk fisik dari photodioda beserta
simpolnya. Photodioda ini memiliki kelebihan yang sangat
membantu dalam pembuatan alat ini yaitu respon yang cepat dari
photodioda terhadapat cahaya LED infra merah yang dipancarkan.
Dan ini dapat dipergunakan untuk aplikasi yang membutuhkan
proses transmisi yang cepat.
18
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
2. Mikrokontroler ATMega 16
AVR adalah mikrokontroler Reduce Instruction Set Compute
(RISC) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang diproduksi oleh
Atmel pada tahun 1996. AVR mempunyai kepanjangan dari advanced
versatile RISC atau Alf and vegard’s risc processor.[1]
AVR memiliki keunggulan dibandingakan dengan mikrokontroler
lain. Keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan
eksekusi program yang lebih cepat. Selain itu, mikrokontroler AVR
memiliki fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal,
Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O, komunikasi serial
dan lain-lain. Sehingga dengan adanya fasilitas yang cukup lengkap ini
akan memudahkan programmer dan desainer dapat memanfaatkan
untuk berbagai aplikasi sistem elektronika seperti robot, peralatan
komunikasi dan berbagai keperluan lain yang menggunakan fasilitas
mikrokontroler sebagai pengelolah datanya.
Mikrokontroler AVR dapat dikelompokan menjadi tiga kelompok
yaitu keluarga AT90SXX, ATMega dan Attiny.
Tabel 2.1 Jenis Mikrokontroler AVR.[1]
Mikrokontroler AVR Memori
Tipe Jumlah PIN Flash EEPROM SRAM
TinyAVR 8 – 32 1 – 2K 64 – 128 0 – 128
AT90Sxx 20 – 44 1 – 8K 128 – 512 0 – 1K
ATMega 32 – 64 8 – 128K 512 – 4K 512 – 4K
19
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Seperti yang tanpak pada tabel 2.1 salah satu yang merupakan
kelas dari mikrokontroler AVR yaitu ATMega yang terdiri dari beberapa
jenis seperti ATMega 8, ATMega 8535, ATMega 16 dan ATMega 32.
Pada proyek Tugas Akhir menggunakan jenis mikrokontroler ATMega
16 karena kelebihannya dalam penempatan PIN mikrokontrolernya.
Dan berikut merupakan blok diagram dari fitur peripheral ATMega 16.
Gambar 2.4 Blok Diagram ATMega 16.[5]
20
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
a) Konfigurasi PIN AVR ATMega 16
Konfigurasi PIN ATMega 16 dengan kemasan 40 PIN Dual
in Line Package (DIP) memiliki fungsinya masing-masing seperti
32 PIN berfungsi sebagai I/O, PIN Reset, dan PIN yang berfungsi
sebagai VCC serta ground. Berikut merupakan bentuk fisik dan
konfigurasi PIN Mikrokontroller ATMega 16.
Gambar 2.5 Bentuk Fisik Mikrokontroler ATMega 16.[1]
Gambar 2.6 Konfigurasi PIN ATMega 16.[5]
Gambar 2.6 merupakan konfigurasi keseluruhan dari PIN
ATMega 16. Penjelasan PIN mikrokontroler ATMega 16 akan
mempermudah perencanaan rancangan. Adapun penjelasan dari
PIN ATMega 16 adalah sebagai berikut :
21
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
1) VCC merupakan PIN yang berfungsi sebagai masukan Catu
Daya adapun nilai dari VCC yang dipergunakan pada
pembuatan alat ini adalah 5 V dan GND merupakan ground.
2) Port A (PA0 . . . PA7) merupakan PIN I/O dua arah dan
merupakan PIN masukan ADC karena pada pembuatan alat
ini tidak menggunakan ADC, maka port A di pergunakan
untuk pemasangan LCD.
3) Port B ( PB0 . . . PB7) merupakan PIN I/O dua arah dan PIN
yang memiliki fungsi khusus dan port B pada pembuatan alat
digunakan sebagai jalur output dari Seven Segment. Fungsi
khusus dari PIN ditunjukan tabel di bawah ini.
Tabel 2.2 Fungsi Khusus Port B[1]
PIN Fungsi
PB 7 SPI Bus Serial Clock (SCK)
PB 6 SPI Bus Master Input/slave Output (MISO)
PB 5 SPI Bus Master Output/Slave Input (MOSI)
PB 4 SPI Slave Select Input (SS)
PB 3 Analog Comperator Negative Input (AIN 1)
Timer/Counter0 Output Compare Match Output
(OC0)
PB 2 Analog Comperator Positive Input (AIN 0)
External Interrupt 2 input (INT 2)
PB 1 Timer/Counter0 External Counter Input (T1)
PB 0 Timer/Counter0 External Counter Input (T0 T1)
USART External Clock Input/Output (XCK)
22
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
4) Port C (PC0 . . . PC7) merupakan PIN I/O dua arah dan PIN
dengan fungsi khusus seperti yang ditunjukan tabel 2.3. Pada
pembuatan alat ini, perancang menggunakan port ini sebagai
masukan dari IC DS1307, yang mana IC ini berfungsi sebagai
RTC yang akan mengatur waktua dari kerja alat penghitung
jumlah peserta di dalam ruangan dengan report berupa SMS,
yang mana memerlukan akurasi waktu yang tepat.
Tabel 2.3 Fungsi Khusus Port C[1]
PIN Fungsi
PC 7 Timer Oscillator PIN2 (TOSC2)
PC 6 Timer Oscillator PIN2 (TOSC1)
PC 5 JTAG Test Data In (TDI)
PC 4 JTAG Test Data Out (TDO)
PC 3 JTAG Test Mode Select (TMS)
PC 2 JTAG Test Clock (TCK)
PC 1 Two-Wire Serial Bus Data Input/Output Line (SDA)
PC 0 Two-Wire Serial Bus Clock Line (SCL)
5) Port D (PD0 . . . PD7) merupakan PIN I/O dua arah dengan
fungsi khusus seperti yang ditunjukan tabel 2.4. Seperti tampak
pada tabel 2.4 pada port ini terdapat PIN untuk meletakan
proses interupsi yang difungsikan sebagai tempat dari sensor
infra merah. Dan PIN Tx dan Rx yang dijadikan sebagai jalur
23
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
komunikasi serial yang akan menghubungkan alat dengan
modem sehingga dapat berkomunikasi dengan HP.
Tabel 2.4 Fungsi Khusus Port D[1]
PIN Fungsi
PD 7 Timer/Counter2 Output Compare Match Output
(OC2)
PD 6 Timer/Counter1 input Capture PIN (ICP)
PD 5 Timer/Counter1 Output Compare A Match Output
(OC1A)
PD 4 Timer/Counter1 Output Compare B Match Output
(OC1B)
PD 3 External Interrupt 1 Input (INT1)
PD 2 External Interrupt 0 Input (INT1)
PD 1 USART Output PIN (TXD)
PD 0 USART input PIN (RXD)
6) RESET merupakan PIN yang dipergunakan untuk reset
mikrokontroler. Reset berfungsi untuk mengembalikan kondisi
mikrokontroler ke kondisi semula di karekan terja error pada
saat proses pengeksekusian program dilakukan. Agar reset
dapat berfungsi dengan baik, maka diperlukan komponen
pendukung seperti resistor dan kapasitor.
7) XTAL1 dan XTAL2 merupakan PIN yang masuk ke clock
ekstenal. kristal berfungsi sebagai penghasil siklus detak dan
ini sangat diperlukan dalam dunia digital.
24
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
8) AVCC merupalan PIN yang merupakan masukan tegangan
untuk ADC, di mana pada pembuatan alat ini, AVCC diberi
tegangan 5 V.
9) AREF merupakan PIN yang merupakan masukan untuk
tegangan refrensi ADC pada pembuatan alat ADC tidak
dipergunakan sehingga AREF juga tidak dipergunakan.
b) Organisasi Memori ATMega 16
Di dalam mikrokontroler ATMega 16 mempunyai beberapa
ruang memori yang terbagi menjadi beberapa bagian di antaranya
ialah memori program, memori data SRAM dan memori data
EEPROM. Adapun defenisi singkat dari kedua memori ini adalah
EEPROM dapat menyimpan data meskipun alat dalam keadaan off
sedangkan SRAM tidak dapat menyimpan data namun hanya
bersifat sementara, jika alat dimatikan maka data pada SRAM akan
terhapus.
1) Memori Program
ATMega 16 memiliki 16 kbyte on the chip in system
reprogrammable flash memory untuk menyimpan data berupa
program. Untuk keamanan program dan pada saat
pengeksekusian program tidak terjadi error maka memori dan
aplikasi dibagi menjadi dua bagian yaitu program boot dan
aplikasi.
25
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Bootleader ialah program kecil yang akan bekerja pada
saat start up time yang dapat memasukan seluruh program
aplikasi ke dalam memori. Pada memori program hanya
berisikan perintah yang nantinya akan dieksekusi mikro.[1]
Gambar 2.7 Peta memori program ATMega 16.[5]
2) Memori Data (SRAM)
Memori Data AVR ATMega 16 terbagi menjadi tiga
bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah register I/O dan
512 byte SRAM internal. General purpose register menempati
alamat data terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan
memori I/O menempati 64 alamat berikutnya mulai dari $20
hingga $5F. [1]
Memori I/O merupakan register khusus yang
dipergunakan untuk mengatur fungsi kerja terhadap berbagai
peripheral mikrokontroler seperti control register,
26
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Time/Counter, fungsi-fungsi I/O dan sebagainya. Namun
memori data SRAM tidak dapat menyimpan data. Data yang
diletakkan pada memori data SRAM akan hilang. 1024 alamat
memori berikut mulai alamat $60 hingga $45F dipergunakan
untuk SRAM internal.
Gambar 2.8 Peta Memori Data ATMega 16.[5]
3) Memori Data EEPROM
ATMega 16 terdiri dari 512 byte memori data EEPROM
8 bit, data dapat ditulis atau baca dari memori ini. Pada saat
catu daya dimatikan, data terakhir yang ditulis pada memori
EEPROM secara otomatis akan tersimpan pada memori ini
atau memori ini bersifat nonvolatile. Sehingga pada saat alat
dinyalakan kembali tidak memerlukan pemrograman ulang
seperti SRAM.
27
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
3. Sistem Interupsi Eksternal
Interupsi merupakan kondisi di mana pada saat program utama
dieksekusi oleh mikro kemudian berhenti untuk sementara waktu
karena ada rutin khusus yaitu interupsi yang harus ditangani oleh mikro
terlebih dahulu. Program yang sedang berjalan pada saat melayani
interupsi disebut juga dengan Interrupt Service Routine. Setelah mikro
selesai melakukan interupsi tersebut, maka mikro dapat kembali
mengerjakan program utama.
Gambar 2.9 Proses Jalannya Interupsi.
Gambar 2.9 merupakan alur dari jalan nya interupsi. Prosesnya
program utama yang sedang berjalan akan diselesaikan terlebih dahulu,
kemudian program counter akan disimpan ke stack secara internal.
Kemudian interupsi akan dilayani sesuai dengan perintah dari interupsi
yang diinginkan. Program counter yang telah terisi dengan alamat dari
vektor interupsi akan diperoses mikrokontroler dan langsung
menjalankan program yang sudah terletak pada vektor interupsi
28
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
tersebut. ATMega 16 memiliki 21 sumber interupsi, seperti yang
ditunjukan pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.5 Interupsi Vektor Pada Atmega 16
No
Vektor
Alamat
Program
Sumber
Interupsi Keterangan
2 0x001 INT0 External Interrupt Request 0
3 0x002 INT1 External Interrupt Request 1
19 0x12 INT2 External Interrupt Request 2
Pada ATMega 16 terdapat tiga PIN untuk interupsi eksternal, di
antaranya yaitu INT0, INT1 dan INT2. Interupsi dapat dibangkitakan
jika terdapat perubahan logika “0” pada PIN INT0, INT1 dan INT2.
Pengaturan kondisi keadaan yang menyebabkan terjadinya interupsi
eksternal diatur oleh register MCU Control Register (MCUCR).
Tabel 2.6 Konfigurasi Bit ISC11 dan ISC10
ISC01 ISC00 Keterangan
0 0 Logika “0” pada PIN INT1 menyebabkan interupsi.
0 1 Perubahan logika pada PIN INT1 menyebabkan
interupsi.
1 0 Perubahan logika dari “1” ke “0” pada PIN INT1
menyebabkan interupsi.
1 1 Perubahan logika dari “0” ke “1” pada PIN INT1
meyebabkan interupsi.
29
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Tabel 2.6 merupakan tabel konfigurasi dari Bit ISC11 dan ISC10
yang mana hasilnya diperoleh dari proses interupsi yang telah
dijelaskan sebelumnya. Dan tabel 2.7 merupakan konfigurasi dari bit
ISC01 dan ISC00 merupakan bit yang dapat menyebabkan interupsi
eksternal pada PIN INT0. Untuk proses terjadinya interupsi, hampir
sama dengan konfigurasi Bit ISC11 dan ISC10 hanya saja konfigurasi
Bit ISC11 dan ISC10 untuk INT “1” dan dari Bit ISC01 dan ISC00
untuk INT “0”.
Tabel 2.7 Konfigurasi Bit ISC01 dan ISC00
ISC01 ISC00 Keterangan
0 0 Logika “0” pada PIN INT0 menyebabkan interupsi.
0 1 Perubahan logika pada PIN INT0 menyebabkan
interupsi.
1 0 Perubahan logika dari “1” ke “0” pada pin INT0
menyebabkan interupsi.
1 1 Perubahan logika dari “0” ke “1” pada pin INT)
menyebabkan interupsi.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, bahwa pemilihan
interupsi eksternal tidak dapat dilakukan secara sembarang ada sebuah
register yang mengaturnya, yaitu register General Interrupt Control
Register (GICR). Bit-bit INT0, INT1 dan INT2 pada register GICR
dipergunakan untuk mengaktifkan masing-masing interupsi eksternal.
Ketika bit-bit tersebut diset dengan memberika logika “1” (aktif) maka
30
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
interupsi eksternal akan aktif jika bit I interupsi pada Status Register
(SGER) diset “1” (Enable Interrupt) juga instruksi untuk mengaktifkan
global interupsi yaitu “sei”. Program interupsi dari masing-masing
interupsi akan dimulai dari vektor interupsi pada masing-masing jenis
dari interupsi eksternal tersebut.[1]
4. Rangkaian Oscillator
Rangkaian oscillator merupakan rangkaian wajib untuk
penggunaan mikrokontroler dengan berbagai macam jenis dan
kapasitas. Rangkaian oscillator merupakan rangkaian pembangkit
frekuensi clock pada mikrokontroler ATMega 16. Rangkaian oscillator
sendiri terdiri dari beberapa komponen seperti kristal dan dua kapasitor
dan terhubung ke PIN mikrokontroler dimana pada pembuatan alat ini
peletakan kristal menggunakan PIN 12 dan PIN 13. Berikut merupakan
bentuk konfigurasi dari rangkaian oscillator.
Gambar 2.10 Rangkaian Internal Clock.[5]
Mikrokontroler ATMega 16 sendiri sebenarnya telah memiliki
default clock source internal sebesar 1 MHz dengan waktu operasi yang
31
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
lama. Gambar 2.10 merupakan konfiguraasi rangkaian umum
oscillator. Untuk nilai dari kristal dan kapasitor dapat ditentukan sesuai
dengan seberapa cepat eksekusi program yang diinginkan. Di mana
pada pembuatan Tugas Akhir ini perangcang menggunakan kristal 8
MHz. Karena 8 MHz dianggap sudah memenuhi kebutuhan eksekusi
program pada mikrokontoler. Bukan hanya mikrokontroler, dalam
dunia digital yang memiliki siklus detak dan sangat membutuhkan
komponen kristal.
5. Rangakain Reset
Rangkaian reset merupakan rangkaian yang berfungsi untuk
mengembalikan kondisi mikrokontoler ke kondisi awal, hal ini biasa
dilakukan jika terdapat program error pada saat pengeksekusian
program sedang berlangsung. Rangkaian reset terdiri dari beberapa
komponen elektronika, diantanya ialah resistor dan kapasitor.
Kondisi reset terjadi karena adanya logika “1” pada kaki RST.
Pada saat aliran daya masuk ke rangkaian reset maka RST akan
berlogika “1” kemudian aliaran daya tersebut masuk ke komponen
kapasitor sampai dengan VCC sehingga secara langsung tegangan yang
ada pada resistor akan turun menjadi berlogika “0”. Kaki yang
berlogika “0” tersebut berada pada PIN RST sehingga proses reset akan
selesai.[16] Dan berikut merupakan konfigurasi rangkaian reset dan
mikrokontroler.
32
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Gambar 2.11 Rangkaian Reset.
Dari gambar 2.11 di atas pada rangkaian reset konstanta waktu
pengisian proses melakukan reset pada mikrokontroler ATMega 16
dapat dihitung dengan cara mengalikan nilai R (resistor) dan C
(kapasitor).
T=𝑅 × 𝐶……………………………………………………… (2.2)[18]
Dengan : T = Waktu melakukan reset (µs)
R = Resistor pada rangkaian reset (ohm)
C = Kapasitor pada rangkaian reset (µF)
Sedangkan lama waktu untuk melakukan eksekusi 1 instruksi
perintah reset adalah sebesar:
Tinst = C×12
Frek.Kristal…………………………………… (2.3)
Dengan : Tinst = Waktu melakukan eksekusi perintah reset (ms)
C = Kapasitor pada rangkaian reset (µF)
F = Frekuensi Kristal pada rangkaian (MHz)
33
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
6. Seven Segment
Seven segment adalah kumpulan sejumlah LED sebanyak tujuh
buah yang disusun dengan susunan tertentu, sehingga jika dinyalakan
akan membentuk suatu karakter tertentu seperti angka yang diinginkan.
Penyusunan LED tersebut disusun dengan cara menyambung pada
semua kutup anodanya yang mana sering disebut dengan common
anoda atau dengan menyambung pada kutup katodanya yang biasa
disebut dengan common katoda.
Gambar 2.12 Dua jenis hubungan dalam seven segment.
Penyambungan common anode ditandai oleh disambungkanya
PIN LED positif menjadi satu dengan VCC. Seven segment anoda akan
menyala jika pada PIN a, b, c, d, e, f dan g dihubungkan ground atau
logika rendah. Pemilihan penggunaan common anoda ataupun common
katoda bergatung pada perancang.
Gambar 2.13 Susunan LED di dalam seven segment.
34
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Penggunaan seven segment sangat mudah dan praktis
dikarengakan penggunaan daya yang relatif kecil dan mudah dalam
proses pemrogramannya. Untuk dapat menghidupkan sebuah segment,
maka diharuskan untuk mengirimkan logika “0” dan sebalik nya untuk
mematikan segment maka kirimkan logika “1” seperti ingin
menampilkan angka satu maka pada segment b dan c diberi logika “0”
untuk mudah lebih mudahnya seperti tampak pada tabel 2.8.
Tabel 2.8 Menampilkan Bilangan di Seven Segment
Angka h g f e d c b a Heksa
0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0
1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9
2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4
3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0
4 1 0 0 1 1 0 0 1 99
5 1 0 0 1 0 0 1 0 92
6 1 0 0 0 0 0 1 0 82
7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8
8 1 0 0 0 0 0 0 0 80
9 1 0 0 1 0 0 0 0 90
Tabel 2.8 akan membatu dalam proses pemrograman. Sehingga
pada saat ingin menampilkan karakter suatu angka diperlukan tabel
yang akan mempermudah perancang. Untuk dapat mengoprasikan
seven segment, diperlukan beberapa komponen elektronika di antaranya
ialah resistor dan transistor.
35
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Gambar 2.14 Konfigurasi Rangkaian Seven Segment.
Penggunaan transistor pada rangkaian Seven segment ini,
difungsikan sebagai saklar.
a) Transistor Sebagai Saklar
Transistor yang dipergunakan sebagai saklar hanya bekerja
pada titik cut off (kondisi Off) dan titik saturasi (kondisi On).
Perubahan dari cut off ke saturasi dapat dilakukan hanya dengan
memberi tegangan rendah antara kaki Bias Emiter (BE) sehingga
dapat menghasilkan arus listrik yang cukup besar pada kaki
konektor. Transistor sebagai saklar menjadi dasar dari rangkaian
digital yang hanya mengenal kondisi “1” atau On dan “0” atau Off.
Yang mana pada pembuatan alat ini, transistor difungsikan untuk
mengaktifkan seven segment.
36
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Gambar 2.15 Transistor Sebagai Saklar.[18]
Gambar 2.15 merupakan rangkaian sederhana yang
memanfaatkan transistor sebagai saklar. Dari rangkain tersebut
dapat dicari nilai parameternya dengan menggunakan beberapa
rumus berikut. arus kolektornya dapat diketahui dengan persamaan
IC = 𝑉𝑐𝑐
𝑅𝑐 ............................................................ (2.4)[18]
Dengan : IC = Arus kolektor (Ampere)
Vcc = Sumber Tegangan (Volt)
Rc = Resistor kolektor (Ω)
Selain mengetahui nilai dari arus kolektor dapat pula
diketahui nilai dari arus basisnya dengan menggunakan persamaan
berikut.
IB = 𝐼𝑐
ℎ𝑓𝑒 ............................................................ (2.5) [18]
Dengan : IB = Arus Basis (Ampere)
IC = Arus kolektor (Ampere)
hfe = Bandingan Hantaran Arus Maju.
37
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Selain parameter IC dan IB dapat pula diketahui nilai dari RB
untuk mengetahui nilai tersebut dapat dipergunakan persamaan.
RB = 𝑉𝐵−𝑉𝐵𝐸
𝐼𝐵 ........................................................... (2.6) [18]
Dimana VB = IB x RB + 0,6 V....................................... (2.7) [18]
Dengan : RB = Resistor Basis (Ω)
VB = Tegangan Basis (Volt)
VBE = 0,6 (Ampere)
IB = Arus Basis (Ampere)
Sedangkan untuk mencari tegangan kolektor dan emiter
dipergunakan pesamaan.
VCE = VCC – IC x RC ................................................... (2.8) [18]
Dengan : VCE = Tegangan Kolektor dan Emiter (Volt)
VCC = Tegangan Sumber (Volt)
IC = Arus Kolektor (Ampere)
RC = Resistor Kolektro (Ω)
Dan disipasi daya dari transistor juga dapat dicari dengan
menggunakan persamaan.
PD = IC x VCE ............................................................. (2.9) [18]
Dengan : PD = Borosan Daya di Transistor (Watt)
IC = Arus Kolektor (Ampere)
VCE = Tegangan Kolektor dan Emiter (Volt)
38
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
7. Liquid Crystal Display (LCD 2x16)
LDC ialah suatu display dari bahan cairan kristal yang
pengoprasiannya menggunakan sistem dot matriks. Penggunaan LCD
sangat praktis dikarenakan konsumsi daya yang rendah, lebih ringan
dan tampilan yang dihasilkan lebih bagus. Pada LCD terdapat dua
susunan dimensi yang dibagi menjadi dalam baris dan kolom yang
mana pada pembuatan alat ini, perancang menggunakan LDC 2x16.
Penggunaan LCD akan mempermudah menampilkan hasil dari
perancangan yang telah di lakukan, baik berupa variabel hasil dari
perhitungan sensor infra merah maupun tulisan berupa jam, tanggal,
bulan dan tahun yang menggambarkan kondisi dari alat tersebut. Untuk
perancangan alat dengan menggunakan LCD 2x16 dengan baris
pertama untuk menampilkan tanggal, sedangkan baris kedua pada LCD
akan difungsikan untuk menampilan jam. Dan berikut merupakan
bentuk fisik dari LCD 2x16.
Gambar 2.16 Bentuk Fisik LCD.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, penggunaan LCD
sangat mudah dalam proses pengoprasiannya. Untuk dapat
mengoprasikan LCD hanya diperlukan daya yang sangat rendah. Selain
itu untuk contras dari LCD tersebut dapat diatur dengan hanya
39
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
menambahkan komponen elektronika seperti resistor yang akan
memberikan tegangan kontras pada LCD tersebut. Selain itu LCD juga
telah dilengkapi dengan pengontrol yang sudah menyatu dengan LCD
tersebut.
LCD memiliki 16 PIN konektor yang memiliki fungsi masing-
masing. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, pengaturan
kecerahan dari tampilan LCD dapat diatur dengan menggunakan
resistor trimpot. Untuk konfigurasi antara LCD dan resistor trimpot
biasa diatur oleh Contras voltage (PIN VEE). Dan berikut konfigurasi
antara LCD dan resistor trimpot.
Gambar 2.17 Konfigurasi LCD dan Contrast.
Berdasarkan gambar 2.17 dapat dilihat bahwa nilai dari resistor
yang dipergunakan ialah 10 kΩ, sedangkan tegangan yang berasal dari
power supply hanya 5 V untuk dapat mengoprasikan LCD tersebut dan
kaki lainya diground kan saja. Contrast yang dipasangkan pada LCD
tidak berhubungan langsung ke mikrokontroler, hanya kaki-kali LCD
yang lain yang terhubung ke PIN mikrokontroler yang mana pada
perancangan ini, LCD diletakan pada PORT A.
40
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Setting contrast dapat langsung dilakukan pada hardware karena
contrast tidak dikelolah oleh program yang dipergunakan untuk
menjalankan alat tersebut. Sehingga jika tampilan pada LCD tidak
terang maka dapat dilakukan Setting contrast sampai kepada kondisi
yang diinginkan langsung pada hardware. Kondisi ini akan sangat
mempermudah perancang jika tampilan pada LCD menjadi redup.
Tabel 2.9 Komfigurasi PIN LCD
No PIN Nama PIN Fungsi
1 GND Ground
2 VCC Tegangan
3 VEE Contras voltage
4 RS Register select
0 = instruction Register
1 = data register
5 RW Read / write, to choose write or read
mode
0 = write mode
1 = read mode
6 E Enable
0 = start to lacht data to LCD character
1 = disable
7 D0 Data bit ke - 0
8 D1 Data bit ke - 1
9 D2 Data bit ke - 2
10 D3 Data bit ke - 3
11 D4 Data bit ke - 4
12 D5 Data bit ke - 5
13 D6 Data bit ke - 6
14 D7 Data bit ke - 7
15 A Anoda (+5 V)
16 K Katoda (Ground)
41
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Tabel 2.9 merupakan konfigurasi PIN LCD. Fungsi tabel ini akan
mempermudah dalam proses pengoprasian LCD. Seperti tampak pada
tabel terdapat beberapa PIN, namun yang menjadi PIN penting dari
proses pengoprasian LCD dan mikro ialah PIN RS dan RW.
RS merupakan Register Select pada saat RS berlogika “0” maka
RS akan berfungsi sebagai inisialisasi atau perintah khusus. Sedangkan
pada saat berlogika “1” maka RS akan berfungsi sebagai data yang
nantinya akan dimunculkan pada LCD.
RW merupakan Read/Write, seperti namanya baca dan tulis, pada
saat RW berlogika “0” maka RW akan berfungsi sebagai penulis, yang
mana LCD akan menampilkan informasi yang diperoleh. Sedangakan
pada saat RW berlogika “1” maka RW akan berfungsi sebagai pembaca
yang akan melakukan pembacaan memori pada LCD.
8. Real Time Clock (RTC DS1307)
RTC merupakan sebuah IC yang berhubungan dengan waktu,
mulai dari detik, menit, jam, hari, bulan dan tahun. Selain itu, RTC juga
dapat dipergunakan untuk menyimpan data berupa waktu pada internal
RAM RTC di mana data dapat tetap disimpan walaupun RTC tidak
memperoleh pasokan energi dari power supply. IC DS1307 dapat
menyimpan waktu yang sedang berjalan meskipun IC tersebut tidak
mendapatkan pasokan tegangan dari power supply. Hal ini di
karenakankan pada IC tersebut terdapat battery CMOS yang akan selalu
42
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
menyala untuk tetap menjalankan clock nya. Dan berikut adalah bentuk
fisik dari IC DS1307.
Gambar 2.18 Bentuk fisik IC DS1307.[7]
Selain itu RTC dapat bekerja hanya dengan daya yang rendah.
DS1307 memiliki 8 buah PIN dan tersedia dalam bentuk 8-PIN
DIP serta 8- PIN SOIC. Konfigurasi ditunjukkan pada Gambar2.19.
Gambar 2.19 Diagram PIN RTC DS1307.[7]
RTC merupakan IC yang hanya memiliki delapan kaki PIN di
antaranya ialah VCC, X1- X2, Vbat, GND, SDA , SCL dan SQW/OUT
VCC dan GND merupakan PIN yang menyediakan tegangan DC.
Nilai VCC yang dipergunakan bernilai 5 V. Dengan tegangan ini IC
dapat mengakses secara penuh baik menulis maupun membaca data.
Pada saat kondisi Vcc di bawah 1,25 VBAT proses pembacaan dan
penulisan tidak dapat dilakukan, namun proses pencacahan waktu tetap
berjalan dan tidak berpengaruh dari penurunan Vcc dikarenakan IC
akan mengambil tegangan dari VBAT.
43
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
VBAT merupakan tegangan tambahan berupa baterai cmos dengan
kapasitas 3 Volt yang dipergunakan untuk tegangan pengganti pada saat
RTC tidak memperoleh tegangan dari power supply sehingga RTC
masih dapat bekerja untuk proses pencacahan waktunya. Serial Clock
Input (SCI) dipergunakan sebagai sinkronisasi perpindahan data pada
antarmuka serial PIN Serial Pheriperal Interface (SPI).
Serial Data Input/Output (SDA) SDA berfungsi sebagai PIN
masukan dan keluaran pada antarmuka serial kabel. SDA dan SCL
membutuhkan resistor pull up sebagai pendukung proses pengoprasian.
Square Wave/Output Driver (SQW/OUT) seperti namanya
gelombang kotak, untuk proses pengoprasiannya, SQW juga
membutuhkan resistor pull up. SQW akan bekerja dengan baik jika
memperoleh tegangan yang bersumber dari Vcc maupun VBAT.
X1 dan X2 akan dihubungkan dengan kristal dengan nilai
32.768Khz merupakan jalur oscillator internal yang didesain untuk
dapat beroprasi dengan nilai kristal yang telah ditentukan. Berikut
merupakan gambaran konfigurasi RTC dengan IC DS1307.
Gambar 2.20 Konfigurasi DS1307.[7]
44
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Gambar 2.20 merupakan konfigurasi rangkaian IC DS1307
dengan mikrokontoler. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya,
konfigurasi tersebut terdiri dari beberapa pelengkap, di antaranya ialah
resistor pull up, kristal dan baterai cmos. Keseluruhan dari komponen
tersebut berfungsi untuk membantu kerja dari dari IC DS1307. Untuk
nilai dari resistor pull up bergantung pada perancangan sedangkan nilai
dari kristal dan baterai cmos yang dipergunakan, kristal bernilai 32.768
KHz dan 3 Volt. Nilai dari kedua komponen ini sudah tertera pada
datasheet IC DS1307.
a) Komunikasi IC pada RTC DS1307
Pada sistem komunikasi IC DS1307 dan mikrokontroler. Data-
data berupa jam, tanggal dan lain nya dikirim dalam format BDC.
Data dikirim per byte dari mikrokontroler kr DS1307 secara serial.
Setelah menerima satu byte data, DS1307 sebagai slave akan
mengirimkan sinyal acknowledge ke mikrokontroler. Sinyal
acknowledge adalah tanda bahwa satu byte data telah diterima oleh
DS1307. Format pengiriman data waktu ke DS1307 ditunjukan
pada gambar 2.21.
Gambar 2.21 Format pengiriman data jam ke DS1307.[7]
45
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Sedangkan untuk pengiriman data tanggal ditulis mulai dari
alamat 04H. Untuk pengaturan hari tidak dilakukan, karena
DS1307 otomatis akan menyesuaikan hari berdasarkan tanggal
yang telah diatur setelah itu proses pembacaan IC dimulai. Berikut
merupakan format dari pengiriman data tanggal.
Gambar 2.22 Format pengiriman data tanggal ke DS1307.[7]
Gambar 2.22 merupakan format pengiriman data tanggal.
Mikrokontroler akan mengirimkan alamat DS1307 beserta kode
instruksi baca. Proses pembacaan dilakukan per byte dimulai dari
register detik sampai register tahun, alamat masing-masing register
tersebut ditunjukan gambar 2.22. Setelah menerima data 1 byte
utuh mikrokontroler akan mengirimkan sinyal acknowledge ke
DS1307. Pada akhir pembacaan register tahun, akan dikirim sinyal
notacknowledge dan akan diakhiri dengan sinyal stop.
9. Komunikasi Serial
Komunikasi serial merupakan sistem yang bekerja dengan
menggunakan port serial untuk mentransfer data yang diperoleh. Untuk
dapat melakukan komunikasi serial ini, diperlukan beberapa perangkat
46
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
yang mendukung komunikasi serial di antaranya ialah konektor DB9
dan MAX232/RS232.
Kedua perangkat ini merupakan perangkat yang saling
melengkapi, dikatakan demikian karena tegangan yang diperlukan oleh
port serial menggunakan tegangan -15 Volt sampai +15 Volt sedangkan
tegangan dari mikrokontroler yaitu 0 sampai 5 Volt. Jika dilihat dari
nilai tegangan nya memiliki rentan yang sangat jauh dan ini membuat
tegangan tidak stabil, sehingga diperlukan konverter tegangan seperti
MAX 232.
a) Port Serial (DB9)
Standar RS232 ditetapkan oleh Electronic Industry
Association and Telecomunication Industry Association pada tahun
1962. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data antara
komputer dengan alat-alat pelengkap komputer.[1]
Gambar 2.23 PIN konektor Serial (DB 9).[1]
Gambar 2.23 merupakan port serial yang biasa dipergunakan
untuk komunikasi serial. Penggunaan sistem komunikasi serial
dikarenakan kemampuan transfer data yang cepat karena memiliki
47
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
daya yang besar dengan maksimal tegangan 50 Volt. Hal ini sangat
mendukung untuk transfer data dengan menggunakan media kabel
yang panjang. Beberapa contoh penerapan komunikasi serial ialah
pada perangkat seperti mouse dan scanner.
Tabel 2.10 Fungsi PIN DB9
Nama
PIN Keterangan Fungsi
TD Transmisi Data Untuk pengiriman data serial
RD Receive Data Untuk penerimaan data serial
RTS Request To Send
Sinyal untuk menginformasikan
modem bahwa UART siap
melakuan pertukaran data.
CTS Clear To Send Memberitahukan bawha modem
siap melakukan pertukaran data
DSR Data Set Ready
Untuk memberitahukan UART
bawha modem siap melakukan
pertukaran data
CD Carrier Detect
Saat modem mendeteksi suatu
“carrier” dari modem lain, maka
sinyal ini akan diaktifkan
DTR Data Terminal
Ready
Kebalikan dari DSR untuk
memberitahu bahwa UART siap
melakukan komunikasi.
RI Ring Indicator
Akan aktif jika modem
mendeteksi sinyal derinag dari
saluran telepon.
48
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Tabel 2.10 merupakan tabel yang menjelaskan fungsi dari
PIN yang terdapat pada DB9. Bagian yang terpenting dalam
komunikasi serial ialah konektor DB9 seperti yang tampak pada
gambar 2.24 sendiri merupakan konektor yang dipergunakan untuk
dapat menghubungkan hardware dengan komputer atau perangkat
lain yang mendukung sistem komunikasi serial.
b) MAX 232
RS232 dibuat pada tahun 1962, jauh sebelum IC TTL
populer, oleh karena itu level tegangan yang ditentukan untuk
RS232 tidak ada hubungannya dengan level tegangan TTL, bahkan
dapat dikatakan jauh berbeda maka dari itu diciptakan sebuah IC
yang mampu mengkonversikan perbedaan level tegangan tersebut
yaitu MAX232/RS232. Berikut merupakan bentuk fisik dari
MAX232.
Gambar 2.24 Bentuk fisik IC MAX232.[6]
MAX232/RS232 merupakan IC yang akan berfungsi sebagai
driver yang akan mengkonversikan tegangan dari hardware agar
nantinya sesuai dengan tegangan komputer atau perangkat lain
sehingga dapat dibaca. Data-data yang dibaca dalam komunikasi
serial dikirimkan untuk logika “1” sebagai tegangan -3 sampai -25
49
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Volt dan untuk logika “0” sebagai tegangan +3 s/d sampai 25 Volt,
dengan demikian tegangan dalam komunikasi serial memiliki
ayunan tegangan maksimum 50 Volt, sedangkan TTL atau
mikrokontroler hanya mendukung untuk logika “1” sebagai
tegangan +2 sampai 5 Volt dan untuk logika “0” sebagai tegangan
0 sampai 0,8 Volt. Sehingga untuk menyamakan tegangan tersebut
diperlukan konverter yaitu IC MAX 232. Adapun fitur-fitur yang
dimiliki IC MAX 232 ini ialah sebagai berikut :
1) Operasi Full Duplex (Independent Serial Receive and Transmit
Registers).
2) Operasi secara sinkron atau asinkron.
3) High Resolution Baud Rate Generator.
4) Supports Serial Frames with 5, 6, 7, 8, or 9 Data Bits and 1 or
2 Stop Bits.
5) Double Speed Asynchronous Communication Mode.[6]
Gambar 2.25 Konfigurasi PIN IC MAX232.[6]
Gambar 2.25 merupakan konfigurasi dari PIN MAX323.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, IC ini akan
mendampingin DB9 sehingga mikrokontroler dapat melakukan
50
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
komunikasi secara serial dengan modem yang nantinya akan
dipergunakan sebagai media pengirim SMS ke seluruh HP panitia.
Adapun rangkaian konfigutasi antara MAX232 dan DB9 dapat
dilihat seperti gambar 2.26.
Gambar 2.26 Rangkaian konfigurasi IC MAX232 dan DB9.[6]
Adapun sistem komunikasi dari rangkaian konfigurasi IC
MAX232 dan DB9 yaitu, sinyal-sinyal yang ada akan menuju ke
DCE dan ada beberapa sinyal yang berasal dari DCE itu sendiri.
Bagi sinyal yang menuju DCE maka DCE akan berfungsi sebagai
output dan yang berasal dari DCE sendiri berfungsi sebagai input.
Jika sinyal TxD pada sisi DTE kaki TxD adalah output dan
kaki ini dihubungkan ke kaki TxD pada DCE yang berfungsi
sebagai input. Kebalikan sinyal TxD adalah RxD, sinyal ini berasal
dari DCE dan dihubungkan ke kaki RxD pada DTE yang berfungsi
sebagai output. Pertukaran informasi antara DTE dan DCE diatur
oleh standar RS232.
51
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
10. Modem Serial
Modem serial merupakan modem yang memanfaatkan port serial
untuk transfer datanya. Selain itu penggunaan modem serial untuk SMS
Gateway sangat membantu karena modem serial telah didesain
memiliki fasilitas AT Command. Modem Serial memiliki keunggulan
yang lebih stabil dibandingkan dengan modem USB, karenakan modem
serial dilengkapi dengan adaptor modem, di mana power untuk modem
langsung dari stop Kontak sehingga tidak memberatkan power supply
pada alat.
Modem serial ini memiliki kemampuan pada saat proses
pentransferan data dalam keperluan SMS Gateway, modem ini banyak
dipergunakan untuk keperluan SMS dengan banyak penerima seperti
Pengiriman SMS secara broadcast.
Gambar 2.27 Modem Serial Wavecom.[10]
Modem serial dilengkapi dengan SIM card slot, antena L, kabel
dan adaptor modem. Modem serial juga terbagi menjadi dua jaringan
yaitu GSM dan CDMA. Namun dalam pembuatan Tugas Akhir ini,
penulis mengunakan jaringan GSM.
52
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
11. Catu Daya
Catu daya merupakan bagian terpentinga pada sebuah rangkaian
elektronika karena catu daya merupakan sumber energi dari sebuah
rangkaian. Terdapat dua buah sumber tegangan yaitu DC (Direct
Current) dan AC (Alternating Current). Sedangkan dalam kebiasaan
sehari-hari banyak menggunakan arus AC, maka dari itu diperlukan
power supply untuk dapat mengubah sumber tegangan AC menjadi DC.
Power supply sendiri merupakan kumpulan dari beberapa
perangkat elektronika diantarnya ialah trafo, penyearah (rectifier),
filter dan regulator. Power supply memperoleh sumber tegangan dari
PLN sebesar 220 VAC yang kemudian diturunkan menjadi 6 VAC
dengan menggunakan trafo step down.
Tegangan 6 VAC lalu disearahkan dengan menggunakan dioda
bridge sehinggga menghasilkan tegangan DC keluaran dari diode
bridge ini masuk ke dalam IC regulator yang berfungsi untuk
menstabilkan tegangan. IC regulator yang digunakan adalah 7805 yang
menghasilkan keluaran sebesar +5 volt.
a) Transformator
Transformator atau trafo merupakan suatu peralatan listrik
elektromagnetik statis yang berfungsi untuk memindahkan dan
mengubah daya listrik dari suatu rangkaian listrik ke rangkaian
listrik lainnya. Trafo sendiri terdiri dari dua buah lilitan yaitu lilitan
primer dan lilitan skunder. Trafo sendiri bekerja berdasarkan
53
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
perubahan dari gaya medan listriknya yang nantinya dapat
dipergunakan untuk menaikan dan menurunkan tegangan listrik
AC.
Gambar 2.28 Bentuk Fisik dan Simbol Lilitan dari Transformator.
b) Rectifier
Rectifier merupakan komponen yang dipergunakan untuk
mengubah sumber arus bolak-balik (AC) menjadi sumber arus
searah (DC). Pada dasarnya penyearah dibedakan menjadi 2
macam yaitu penyearah setengah gelombang dan penyearah
gelombang penuh.
1) Penyearah Setengah Gelombang
Rangakaian penyerah setengan gelombang merupakan
rangkaian sederhana yang hanya menggunakan satu dioda saja.
Adapun prinsip kerja dari penyearah setengah gelombang ini
ialah pada saat setengan gelombang puncak pertama melewati
dioda yang bernilai positif menyebabkan dioda mengalami
keadaan forward bias sehingga arus dari gelombang pertama
ini bisa melewati dioda.
54
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Gambar 2.29 Rangkaian penyearah setengah gelombang.
Gambar 2.30 Tegangan Output Penyearah setengah
gelombang.
Pada gambar 2.29 di atas jika diode dianggap ideal artinya
tidak ada tegangan jatuh sebesar 0,7 Volt pada kaki anode-
katodenya maka tegangan puncak keluaran sama dengan
tegangan puncak keluaran.
𝑉𝑝(𝑜𝑢𝑡) = 𝑉𝑖𝑛…………………………………….. (2.3)[12]
Nilai tegangan keluaran untuk penyearah setengah
gelombang (Vdc) atau nilai tegangan yang terbaca sesuai volt
meter arus searah (DC Voltmeter) adalah sesuai dengan
formula berikut:
𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑝
𝜋………………………………………….. (2.4)[12]
55
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
2) Penyearah Gelombang Penuh
Penyearah gelombang penuh menggunakan dioda empat
buah dioda atau lebih dari satu dioda. Pada penyearah
gelombang penuh bentuk susunannya paling banyak dipakai
adalah susunan penyearah jembatan.
Penyearah gelombang penuh ini menghasilkan dua kali
siklus positif lebih banyak dibandingkan dengan penyearah
setengah gelombang, maka nilai rerata tegangan keluaran DC
(Vdc) adalah
𝑉𝑑𝑐 = 2 𝑉𝑝
𝜋………………………………………… (2.6)[12]
Atau dapat menggunakan persamaan lain seperti yang
ditunjukan pada persamaan berikut.
Vdc = Vout - 𝑉𝑟𝑖𝑝
2 ............................................ (2.7)
Adapun bentuk rangkaian dari penyearah gelombang
penuh seperti di bawah ini.
Gambar 2.31 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan
empat dioda dan dua diode.
Pada penyearah setengah gelombang frekuensi masukan
sama dengan frekuensi keluaran. Bila frekuensi masukan 50Hz
maka dapat diperoleh besarnya nilai periode masukan adalah
56
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
𝑇𝑖𝑛 = 1
𝑓 =
1
50 𝐻𝑧 = 20 ms
Pada gelombang penyearah penuh, periode sinyal
gelombang adalah setengah dari periode masukan, jadi nilai
periode keluaran diperoleh sebesar.
𝑇𝑜𝑢𝑡 = 1
2 20 ms =10 ms
Sehingga diperoleh nilai dari frekuensi keluaran pada
gelombang penyearah penuh adalah
𝑓𝑜𝑢𝑡 =1
𝑇𝑜𝑢𝑡 =
1
10 𝑚𝑠 = 100 Hz
Berikut merupakan bentuk dari gelombang penyearah
penuh.
Gambar 2.32 Tegangan output penyearah gelombang penuh.
c) Filter
Filter berfungsi mengurangi tingginya tegangan kerut yang
dihasilkan oleh bagian penyearah (rectifier) atau dengan kata lain
sebagai perata tegangan. Semakin kecil kerut, semakin baik
kualitas rangkaian penyearah tersebut. Dan berikut merupakan
persamaan yang dapat dipergunakan untuk mencari tegangan kerut
pada catu daya.
57
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Vrip = 1
𝑓 𝐶 ........................................................ (2.8)
Gambar 2.33 Gambaran pemakaian filter pada Penyearah.
Gambar 2.33 menunjukan perubahan dari tegangan yang
sebelum difilter dan sesudahnya. Tampak bahwa tegangan yang
telah difilter lebih stabil dibandingkan sebelum difilter. Tegangan
ini lah yang akan dipergunakan untuk mensupply tegangan pada
alat penghitung peserta di dalam ruangan berbasis mikrokontroler
ATMega 16 dengan SMS sebagai report.
d) Regulator
Regulator digunakan sebagai penstabil untuk memberikan
tegangan keluaran yang konstan walaupun terdapat fluktuasi baik
arus beban maupun tegangan input sumber. Berikut skema dari IC
regulator dan bentuk fisik LM 7805.
Gambar 2.34 IC Regulator 7805.[9]
58
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
IC Regulator yang digunakan pada pembuatan catu daya alat
yang mengaplikasikan infra merah sebagai penghitung jumlah
peserta di dalam ruangan adalah LM 7805 untuk menghasilkan
output tegangan sebesar 5 Volt. IC regulator ini akan menstabilkan
tegangan DC yang keluar.
C. PERANGKAT LUNAK
1. Bahasa Pemrograman C
a) Sejarah Singkat Bahasa C
C merupakan hasil dari perkembangan bahasa sebelumnya
oleh Dennis Ricthie sekitar tahun 1970-an di Bell Telephone
Laboratories Inc. Bahas C pertama dipergunakan di komputer
Digital Equipment Corporation PDP-11 yang menggunakan sistem
operasi UNIX.[11]
C adalah bahasa program yang standar, artinya suatu program
yang ditulis dengan versi bahasa C tertentu akan dapat dikompilasi
dengan versi bahasa C yang lain dengan sedikit modifikasi. Standar
bahasa C yang asli adalah standar dari UNIX. Patokan dari standar
UNIX ini diambil dari buku yang ditulis oleh Brian Kerninghan
dan Dennis Ritchie berjudul “the C programming language”,
diterbitkan oleh prentice hall tahun 1978. Deskripsi C dari
kerninghan dan ritchie ini kemudian dikenal secara umum sebagai
“K&R C”.
59
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
b) Struktur Program C
Untuk dapat memahami bagaimana suatu program ditulis,
maka struktur dari program harus dimengerti terlebih dahulu. Jika
struktur dari program tidak diketahui, maka akan sulit bagi pemula
untuk memulai menulis suatu program. Program C sendiri dapat
dilihat sebagai kumpulan dari sebuah atau lebih fungsi-fungsi.[11]
Fungsi pertama yang harus ada di program C sudah
ditentukan namanya, yaitu bernama main(). Suatu fungsi di
program C dibuka dengan kurung kurawal “{” dan ditutup dengan
kurung kurawal tutup “}”. Diantara kurung-kurung kurawal dapat
dituliskan statment program C. Berikut ini adalah struktur dari
program C.
Main ()
{
Statemen-statemen Fungsi utama
}
Fungsi_fungsi_lain()
{ fungsi lain yang ditulis oleh
Statemen-statemen pemrograman komputer
}
Gambar 2.35 Struktur Program C.[11]
60
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
Bahasa C dikatakan sebagai bahasa terstruktur karena
struktur nya menggunakan fungsi sebagai program bagian. Fungsi-
fungsi selain fungsi utama merupakan program bagian. Fungsi ini
dapat ditulis setelah fungsi utama atau diletakan di file pustaka atau
library. Jika fungsi-fungsi diletakan di file pustaka dan akan
dipakai di suatu program, maka nama file judulnya (header file)
harus dilibatkan di dalam program yang menggunakannya dengan
preprocessor direvtive #include.
c) Kata-kata Kunci
Kata-kata kunci merupakan kata-kata yang telah digunakan
oleh kompiler dan tidak dapat digunakan oleh pemakai program
sebagai nama pengenal, misalnya sebagai nama variabel atau nama
fungsi. Bahasa C adalah bahasa yang sensitif terhadap bentuk
huruf. Huruf kecil adalah berbeda dengan huruf besar.
Semua kata-kata kunci adalah dalam huruf kecil dan jika
ditulis dengan huruf besar, maka dianggap sudah berbeda dan
bukan kata-kata kunci lagi. Misalnya if adalah kata kunci dan IF
atau if atau iF bukanlah kata kunci lagi. Seperti *asm, asm (cli)
dan asm (sei).
Suatu statemen diprogram C yang panjang, dapat ditulis
dalam beberapa baris penulisan, akhir dari suatu baris yang
menggunakan tanda “ \ ” menunjukkan bahwa baris berikut adalah
baris sambungan dan program yang telah dituliskan.
61
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
2. AT Command
SMS merupakan suatu sistem aplikasi yang akan berfungsi untuk
mengirim dan menerima SMS. Untuk dapat melakukan sistem ini
terdapat alternatif perangkat yang lebih sederhana yaitu menggunakan
selular dan modem GSM sebagai media pengirim dan penerima SMS.
Modem GSM yang dipergunakan akan dipasang melalui port serial
yang terdapat pada alat tersebut.
Pemilihan modem sebagai transmitter bertujuan karena modem
GSM lebih banyak mendukung AT Command dibandingkan dengan
selular biasa, kemudian alat yang terdapat mikrokontroler nya akan
diprogram sehingga modem dapat mengirimkan SMS ke HP
(Handphone) tujuan dengan menggunakan AT Command (Attention
Command) merupakan bahasa yang dikenal selular dan modem. AT
Command dapat dipergunakan untuk mengistruksikan perintah-perintah
seperti
a) Mengirim dan menerima SMS.
b) Mendapatkan informasi mengenai device.
c) Mendapatkan status device.
d) Penulisan dan pencarian buku telepon.
e) Menyimpan dan mengembalikan konfigurasi.
AT Command biasanya ditulis dengan menggunakan huruf besar,
namun penggunaan huruf kecil juga dapat dilakukan hanya pada
modem GSM dan selular tertentu. ada beberapa kode program yang
62
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
dipergunakan pada saat pemrograman pembuatan SMS Gateway ini
ialah “AT + CMGS” ini merupakan perintah untuk mengirim pesan,
karena alat hanya difungsikan untuk mengirim SMS saja.
Adapun format yang dipergunakan oleh modem GSM atau selular
merupakan format PDU (Protocol Description Unit) dan format ASCII
text. Perbaduan kedua format ini akan mempermudah pada proses
pemrograman SMS. Proses yang terjadi ialah format ASCII text yang
nantinya akan digunakan akan di covert ke dalam format PDU, saat
SMS diterima nomor tujuan maka modem GSM atau selular akan
mengubah kembali SMS ke format PDU menjadi format ASCII text
agar dapat terbaca dengan mudah oleh pengguna.
3. CODE VISION AVR
Code Vision AVR merupakan salah satu alat bantu untuk
pemrograman yang dapat bekerja dalam lingkungan pengembangan
perangkat lunak yang terintergrasi. Code Vision AVR dilengkapi
dengan Source Code Edition, Compiler, Linker dan dapat memanggil
Atmel AVR Studio untuk debugger nya.
Selain itu CV AVR ini dapat dijalankan pada sistem operasi
windows 9x, ME, NT 4, 2000 , windows Vista dan XP. CV AVR ini
dapat mengimplementasikan hampir semua instruksi bahasa C yang
sesuai dengan arsitektur AVR yang diperggunakan. Kelebihan lain dari
CV AVR juga dapat mengkoreksi keseluruhan program yang telah
63
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
dibuat dengan memanfaatkan project compile. Dan berikut merupakan
tampilan awal dari CV AVR. dari gambar 2.33 terdapat beberapa menu
pentinga yang dipergunakan pada saat proses pemrograman dilakukan.
Gambar 2.36 Tampilan dari Code Vision AVR.
Setelah membuka CV AVR maka pengguna diharuskan untuk
membuat project yang nantinya akan dikerjakan. Jika sudah selanjutnya
pengguna diharuskan membuat source dari program yang akan
dikerjakan. Jika ini tidak dilakukan, maka pada saat akan dilakukan
compile program, program akan mencari source nya dan jika tidak
diketemukan maka program yang telah dibuat tidak dapat dikoreksi dan
diunduh ke alat.
64
Tugas Akhir BAB II Dasar Teori
AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D309052
4. EXTREME BURNER – AVR
EXtreme Burner – AVR merupakan aplikasi yang dipergunakan
untuk mengunduh program ke dalam mikrokontroler. Untuk dapat
menggunakan software ini diharuskan untuk memilih tipe
mikrokontroler yang dipergunakan. Untuk dapat melakukan ini, pilih
menu chip yang terdapat pada toolbar dan pilih Mikro16.
Gambar 2.37 Tampilan awal eXtreme Burner – AVR.
Tool open pada toolbar dipergunakan untuk membuka file yang
akan diunduh. Program yang diunduh ke dalam mikokontroler
merupakan program dengan ekstensi *.hex. Bila program berhasil dibuka,
maka tabel yang berisikan FFFF akan terisi dengan kode-kode dari
program yang telah diunduh. Karena program akan diunduh kedalam
mikokontroler, maka pilih write flash pada menu toolbar untuk mencatat
semua program kedalam mikrokontroler.