bab ii tinjauan teoritis - polban
TRANSCRIPT
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 5 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
BAB II
TINJAUAN TEORITIS
2.1 Tinjauan Pustaka
Sistem control lampu ataupun peralatan listrik dengan menggunakan
sambungan telepon sebenarnya telah banyak dikembangkan dan direalisasikan.
Berikut ini adalah beberapa contohnya:
1. Realisasi Sistem Pengontrolan Peralatan Rumah Tangga dengan
Handphone Berbasis DTMF (Dual Tone Multi Frequency) Error!
Reference source not found.]. Sistem hanya dapat menerima perintah
dari pengguna tanpa dapat memberitahukan bahwa instruksi telah
dilakukan.
2. Sistem Pengontrol Lampu Menggunakan Aplikasi Teknologi GSM Error!
Reference source not found.]. Jika diamati, sistem yang dibuat hanya
berlaku untuk mengendalikan perangkat, tanpa mengetahui keadaan dari
perangkat yang dikendalikan.
Berdasarkan hasil yang telah dibuat terlebih dahulu seperti yang telah
disebutkan, maka pada proyek akhir ini akan dilakukan pengembangan dengan
menjadikan sistem control ini dapat memberitahukan kepada pengguna mengenai
perintah yang diberikan oleh pengguna. Dengan membangkitkan frekuensi nada
menggunakan mikrokontroler, maka nada tersebut dapat digunakan sebagai
indikator keadaan peralatan yang dikendalikan.
2.2 Komunikasi dengan Telepon
Komunikasi dalam suatu organisasi, baik yang bersifat intern maupun
ekstern dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, salah satu cara
berkomunikasi adalah dengan menggunakan telepon Error! Reference source
not found.]. Dengan telepon, informasi dapat disampaikan dan diterima dengan
cepat, sehingga organisasi atau perusahaan dengan cepat menindaklanjuti atau
melakukan tindakan antisipatif.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 6 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Kata telephone berasal dari kata tele dan phone yang mempunyai
pengertian jauh dan mendengar dari jarak jauh. Melalui pesawat telepon di
samping mendengar, tentu orang juga berbicara. Sebagai alat komunikasi, pesawat
telepon mempermudah untuk saling komunikasi antar individu pada tempat yang
berlainan dan berjauhan dalam waktu yang sama atau real time.
2.3 Telepon Seluler
Perkembangan teknologi seluler berkembang dengan cepat sekali,
sehingga fungsi handphone bukan di gunakan sebagai komunikasi saja, dengan
tambahan - tambahan fitur seperti kamera digital, radio, LCD berwarna dengan
resolusi tinggi handphone menjadi perangkat yang canggih dan pintar.
Handphone merupakan alat komunikasi wireless yaitu komunikasi
bergerak tanpa kabel yang dibilang dengan mobile device Error! Reference
source not found.]. Teknologi wireless ini telah berkembang dengan pesat dalam
satu dekade terakhir ini. Prinsip dari komunikasi wireless ini menggunakan kanal
radio yang terpisah untuk berkomunikasi dengan cell site.
2.4 Dual Tone Multi Frequency (DTMF)
DTMF merupakan kombinasi dari 2 buah nada yang memiliki frekuensi
rendah dan frekuensi tinggi. Kelompok frekuensi rendah meliputi 697 Hz, 770 Hz,
852 Hz, dan 941 Hz. Sedangkan kelompok frekuensi tinggi meliputi frekuensi
1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, dan 1633 Hz. Kombinasi dari kelompok frekuensi
rendah dengan frekuensi tinggi yang saling berpasang pasangan membentuk 16
macam kombinasi. Pada kenyataannya yang digunakan pada pesawat telepon
hanyalah 12 macam kombinasi. Standar konfigurasi frekuensi DTMF dapat dilihat
pada Gambar 1a, sedangkan yang digunakan pada telepon pada umumnya dapat
dilihat seperti pada Gambar 1b.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 7 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
( a )
( b )
Gambar 1 a. Standar Konfigurasi DTMF b. DTMF Pada Telepon
Dengan mengetahui frekuensi dari tiap tombolnya yang memiliki
kombinasi frekuensi yang berbeda, hasil dari penggabungan frekuensi tinggi dan
rendah akan menghasilkan frekuensi DTMF. Gambar 2 memperlihatkan bentuk
penggabungan yang terjadi pada frekuensi rendah DTMF dan frekuensi tinggi
DTMF, sehingga menghasilkan bentuk frekuensi DTMF nada 1.
Gambar 2 Contoh Sinyal Analog DTMF Nada“1”
2.5 Mikrokontroler
Mikrokontroler adalah suatu mikroprosesor plus. Mikrokontroler adalah
otak dari suatu sistem elektronika seperti halnya mikroprosesor sebagai otak
komputer. Nilai plus bagi mikrokontroler adalah terdapatnya memori dan Port
Input/Output dalam suatu kemasan IC yang kompak.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 8 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Pengendali mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang
terkandung di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor
serba guna yang digunakan dalam sebuah personal computer (PC), karena sebuah
mikrokontroler umumnya telah berisi komponen pendukung sistem minimal
mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O.
a. Arsitektur ATMega 8535
Pada Gambar 3, memperlihatkan arsitektur dari sebuah ATMega 8535.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 9 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Gambar 3 Arsitektur ATMega8535
Terdapat beberapa penjelasan mengenai bagian dari Gambar 3,
diantaranya:
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D
Watchdog Timer dengan osilator internal
SRAM sebanyak 512 byte
Memori Flash sebesar 8 kb
Sumber Interrupt internal dan eksternal
EEPROM on board sebanyak 512 byte
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 10 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Komparator analog
b. Kapabilitas atau Kemampuan ATMega 8535
Untuk kapabilitas atau kemampuan yang dimiliki oleh ATMega 8535,
AVR ini memiliki beberapa fitur diantaranya:
Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte.
EEPROM sebesar 512 byte. ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak
8 kanal.
c. Konfigurasi pin ATMega 8535
AVR ini memiliki bentuk konfigurasi tiap pin-nya. Dimana tiap pin-nya
memiliki fungsi tertentu. Gambar 4 merupakan gambaran mengenai pin – pin
yang dimiliki oleh ATMega 8535.
Gambar 4 Pin ATMega 8535
Tiap pin yang ditunjukkan pada Gambar 4, memiliki fungsinya masing – masing.
Beberapa fungsi tersebut diantaranya:
VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya
GND merupakan pin Ground
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 11 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC
Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi
khusus yaitu Timer atau Counter, komparator analog dan SPI
Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi
khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator
Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu
komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial
RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler
XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal
AVCC merupakan pin masukan untuk tegangan ADC
AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC
2.6 DTMF Dekoder
Nada DTMF yang dapat diterima oleh MT8870 merupakan 16 kombinasi
sinyal analog, sedangkan output-nya akan berupa output digital 4 bit untuk tiap
kombinasinya. Sinyal analog bekerja dengan mentransmisikan suara dalam bentuk
gelombang kontinu (continous varying). Dua parameter atau karakteristik
terpenting yang dimiliki oleh isyarat analog adalah amplituda dan frekuensi.
Sedangkan sinyal digital merupakan hasil teknologi yang dapat mengubah signal
menjadi kombinasi urutan bilangan 0 dan 1. Biasanya sinyal ini juga dikenal
dengan sinyal diskrit. Sistem digital merupakan bentuk sampling dari sistem
analog. Gambar 5 menunjukkan bentuk dari sinyal analog dan sinyal digital.
Gambar 5 Perbedaan Sinyal Analog dan Digital
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 12 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
1. Arsitektur MT8870
MT8870 sebagai IC DTMF dekoder memiliki arsitektur seperti Gambar 6.
Gambar 6 Arsitektur MT8870
Gambar 6 merupakan bentuk dari arsitektur IC MT8870 sebagai DTMF
dekoder. Dapat dilihat bahwa MT8870 mengeluarkan bentuk biner 4 bit melalui
port Q1 sampai dengan Q4 dengan Q4 sebagai MSB dan Q1 merupakan LSB dari
output MT8870.
2. Pengkodean MT8870
Pada Tabel 1 dapat dilihat input yang diterima oleh MT8870 yang
berbentuk frekuensi tinggi dan frekuensi rendah, kemudian output-nya yaitu Q1,
Q2, Q3 dan Q4 berupa biner 4 bit.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 13 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Tabel 1 DTMF Dekoder
Pada Tabel 1 apabila pin TOE pada MT8870 diberikan input low, maka
output pada Q4 – Q1 akan terputus dan memberikan output dengan impedansi
yang besar.
2.7 Light Dependent Resistor (LDR)
LDR memanfaatkan bahan semikonduktor yang karakteristik listriknya
berubah - ubah sesuai dengan cahaya yang diterima. Bahan yang digunakan
adalah Kadmium Sulfida (CdS) dan Kadmium Selenida (CdSe). Bahan - bahan ini
paling sensitif terhadap cahaya dalam spektrum tampak, dengan puncaknya
sekitar 0,6 µm untuk CdS dan 0,75 µm untuk CdSe. Sebuah LDR CdS yang
tipikal memiliki resistansi sekitar 1 MΩ dalam kondisi gelap gulita dan kurang
dari 1 KΩ ketika ditempatkan dibawah sumber cahaya terang Error! Reference
source not found.].
LDR adalah suatu bentuk komponen yang mempunyai perubahan
resistansi yang besarnya tergantung pada cahaya. Karakteristik LDR terdiri dari
dua macam yaitu Laju recovery dan respon spektral. Gambar 7 merupakan LDR
yang sering kita jumpai di pasaran.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 14 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Gambar 7 LDR
2.7.1 Laju Recovery
Bila sebuah LDR dibawa dari suatu ruangan dengan level kekuatan cahaya
tertentu kedalam suatu ruangan yang gelap, maka dapat di amati bahwa nilai
resistansi dari LDR tidak akan segera berubah resistansinya pada keadaan ruangan
gelap tersebut. Namun LDR tersebut hanya akan bisa mencapai harga di
kegelapan setelah mengalami selang waktu tertentu. Nilai ini ditulis dalam K per
detik, untuk LDR tipe arus harganya lebih besar dari 200 K per detik (selama 20
menit pertama mulai dari level cahaya 100 lux), kecepatan tersebut akan lebih
tinggi pada arah sebaliknya, yaitu pindah dari tempat gelap ke tempat terang yang
memerlukan waktu kurang dari 10 ms untuk mencapai resistansi yang sesuai
dengan level cahaya 400 lux.
2.7.2 Respon Spektral
LDR tidak mempunyai sensitivitas yang sama untuk setiap panjang
gelombang cahaya yang jatuh padanya (yaitu warna). Bahan yang biasa digunakan
sebagai penghantar arus listrik yaitu tembaga, alumunium, baja, emas, dan perak.
Dengan memanfaatkan nilai LDR yang dapat berubah sesuai dengan
intensitas cahaya yang diterima, maka LDR dapat difungsikan sebagai sarana
untuk memberikan logik yang berbeda ke mikrokontroler.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 15 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Gambar 8 Rangkaian Pembagi Tegangan
Dengan menggunakan prinsip pembagi tegangan dengan rangkaian seperti
Gambar 8, maka dapat dimisalkan R1 adalah LDR dan R2 merupakan potensio.
Dengan mengatur nilai potensio, maka dapat mengatur sensitivitas cahaya yang
diterima oleh LDR. Semakin besar nilai resistansi dari LDR (jika tidak menerima
cahaya), maka output akan semakin kecil. Karena rumus dari rangkaian tersebut
yaitu: (
)
2.8 Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang
digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip, relay merupakan tuas saklar dengan
lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus
listrik, tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid
sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali
terbuka Error! Reference source not found.]. Relay biasanya digunakan untuk
menggerakkan arus atau tegangan yang besar (misalnya peralatan listrik 4 amper
AC 220 volt) dengan memakai arus atau tegangan yang kecil (misalnya 0.1 amper
12 volt DC). Gerakkan elektromekanis yang memberikan pergerakan mekanis saat
mendapatkan energi listrik.
Secara sederhana relay elektromekanis ini didefinisikan sebagai berikut:
1. Alat yang menggunakan gaya elektromagnetik untuk menutup (atau
membuka) kontak saklar.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 16 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
2. Saklar yang digerakkan (secara mekanis) oleh daya atau energi listrik.
Dalam pemakaiannya biasanya relay yang digerakkan dengan arus DC
dilengkapi dengan sebuah dioda yang diparalel dengan lilitannya dan dipasang
terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada tegangan (+). Ini bertujuan
untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada saat relay berganti posisi
dari on ke off agar tidak merusak komponen di sekitarnya. Pada Gambar 9 dapat
dilihat pemasangan dari dioda pada relay.
Gambar 9 Dioda pada Relay
Konfigurasi dari kontak - kontak relay ada tiga jenis, yaitu:
1. Normally Open (NO), apabila kontak - kontak tertutup saat relay
dicatu.
2. Normally Closed (NC), apabila kontak-kontak terbuka saat relay
dicatu.
3. Change Over (CO), relay mempunyai kontak tengah yang normal
tertutup, tetapi ketika relay dicatu kontak tengah tersebut akan
membuat hubungan dengan kontak-kontak yang lain.
Penggunaan relay perlu memperhatikan tegangan pengontrolnya serta
kekuatan relay men-switch arus atau tegangan. Biasanya ukurannya tertera pada
badan relay. Misalnya relay 12VDC/4 A 220V, artinya tegangan yang diperlukan
sebagai pengontrolnya adalah 12Volt DC dan mampu men-switch arus listrik
(maksimal) sebesar 4 amper pada tegangan 220 volt. Sebaiknya relay difungsikan
80% saja dari kemampuan maksimalnya agar aman, lebih rendah lagi lebih aman.
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 17 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Relay ini biasa disebut sebagai relay coil. Gambar 10 menunjukkan bentuk dari
relay coil.
Gambar 10 Relay Coil
2.8.1 Prinsip Kerja Relay
Relay yang berfungsi sebagai switch memiliki prinsip kerja seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 11.
Gambar 11 Prinsip Relay
Gambar 11 menunjukkan prinsip dasar pengaman dengan relay
elektromagnetis atau relay coil. Saat arus listrik yang mengalir pada rangkaian
masih dalam batas kapasitas pemutusan, pegas masih dapat menahan pergerakan
plat besi akibat tarikan elektromagnitis. Namun apabila arus listrik yang mengalir
melewati batas kapasitas pemutusan (karena arus hubung singkat), pegas tidak
dapat menahan tarikan medan magnet, sehingga tertarik ke bawah, akibatnya
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 18 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
kontak yang berhubungan dengan plat besi tersebut ikut tertarik sehingga terjadi
pemutusan arus listrik ke rangkaian.
Contact pada relay ada 2 jenis: Normally Open (kondisi awal sebelum
diaktifkan open), dan Normally Closed (kondisi awal sebelum diaktifkan close).
2.9 BASCOM-AVR
BASCOM-AVR adalah program dengan Bahasa Basic yang ringkas serta
mudah dimengerti, dirancang untuk compiler bahasa mikrokontroler AVR, dan
BASCOM – AVR mendukung semua fitur – fitur yang ada pada IC ATMEGA.
Gambar 12 merupakan bentuk jendela pada BASCOM-AVR.
Gambar 12 Jendela BASCOM-AVR
Pada penggunaan BASCOM-AVR, menu yang digunakan memiliki fungsi
tertentu. Beberapa menu yang terdapat pada BASCOM-AVR diantaranya: File,
Edit, View, Program, Tools, Options, Window dan Help. Bentuk tampilan menu
dari program BASCOM-AVR seperti Gambar 13.
Gambar 13 Menu pada BASCOM-AVR
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 19 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
2.9.1 Tipe Data pada BASCOM
Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan
daya tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori
mikrokontroler Error! Reference source not found.]. Contoh tipe data pada
BASCOM ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2 Tipe Data pada BASCOM
No Tipe Jangkauan
1
2
3
4
5
6
7
8
Bit
Byte
Integer
Word
Long
Single
Double
String
0 atau 1
0 – 255
-32,768 – 32,767
0 – 65535
-2147483648 – 2147483647
1.5 x 10^–45 – 3.4 x 10^38
5.0 x 10^–324 to 1.7 x 10^308
>254 byte
2.9.2 Variabel pada BASCOM
Variabel dalam sebuah pemrograman berfungsi sebagai tempat
penyimpanan data atau penampungan data sementara. Variabel merupakan pointer
yang menunjukkan pada alamat memori fisik dan mikrokontroler. Dalam
BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variabel:
1. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.
2. Karakter biasa berupa angka atau huruf.
3. Nama variabel harus dimulai dengan huruf.
4. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunkan oleh
BASCOM sebagai perintah, pernyataan, internal programmable, dan
nama operator (AND, OR, DIM, dan lain-lain).
Sebelum digunakan, maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu.
Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel
(data). Cara pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ (dimensi) diikuti
nama tipe datanya. Contoh pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:
Dim nama as byte
Dim Hitung as integer
Dim Alamat as word
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 20 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
2.9.3 Konstanta pada BASCOM
Dalam BASCOM, selain variabel dapat pula dikenal dengan konstanta.
Dengan menggunakan konstanta, kode program yang buat akan lebih mudah
dibaca dan dapat mencegah kesalahan penulisan pada program. Misalnya, akan
lebih mudah menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama seperti variabel,
agar konstanta bisa dikenali oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih
dahulu. Berikut adalah cara pendeklarasian sebuah konstanta.
Dim A As Const 5
Dim B1 As Const &B1001
Cara lain yang paling Mudah:
Const Cbyte = &HF
Const Cint = -1000
2.9.4 Operasi pada BASCOM
Pada bagian ini akan dibahas tentang cara menggabungkan, memodifikasi,
membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan
menggunakan operator - operator yang tersedia di BASCOM dan bagaimana
sebuah pernyataan terbentuk dan dihasilkan dari operator - operator berikut:
a. Operator Aritmatika
Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi
+ (tambah), - (kurang), / (bagi) dan * (kali).
b. Operator Relasi
Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya
dapat digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang
dibuat.
Operator relasi dalam Bahasa Basic :
= Equality X = Y
<>Inequality X <> Y
< Less than X < Y
> Greater than X > Y
<=Less than or equal to X <= Y
>=Greater than or equal to X >= Y
c. Operator Logika
Bab II Tinjauan Teoritis
Ady Nugroho Sae Saputro, 091331035 21 Laporan Proyek Akhir Tahun 2012
Jika operator hubungan membandingkan hubungan antara dua buah
operand, maka operator logika digunakan untuk membandingkan logika
hasil dari operator - operator hubungan.
Operator logika ada empat macam, yaitu:
1. NOT sebagai Logical complement
2. AND sebagai Conjunction
3. OR sebagai Disjunction
4. XOR sebagai Exclusive or
d. Operator Bitwise
Operator bitwise digunakan untuk memanipulasi bit dari data yang
ada di memori. Operator bitwise dalam Bahasa Basic:
Shift A , Left , 2 : Pergeseran bit ke kiri
Shift A , Right, 2: Pergeseran bit ke kanan
Rotate A , Left , 2 : Putar bit ke kiri
2.9.5 Instruksi pada BASCOM-AVR
Instruksi yang dapat digunakan pada editor BASCOM-AVR relatif cukup
banyak dan bergantung dari tipe dan jenis AVR yang digunakan. Pada Tabel 3
merupakan instruksi-instruksi dasar yang dapat digunakan pada mikrokontroler
ATMega8535.
Tabel 3 Instruksi Dasar BASCOM-AVR
Instruksi Keterangan
DO…LOOP Perulangan
GOSUB Memanggil prosedur
IF…THEN Percabangan
FOR..NEXT Perulangan
WAIT Delay atau waktu tunda detik
WAITMS Delay atau waktu tunda milidetik
WAITUS Delay atau waktu tunda mikrodetik
SELECT…CASE Pencabangan