4

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Sinyal DTMF DTMF adalah suatu nada/tone yang umum dipakai pada pesawat telepon. DTMF cukup handal untuk dipakai sebagai komunikasi data digital 4 bit dengan keistimewaan antara lain mudah ditransmisikan baik melalui kabel maupun RF (Radio Frekwensi). DTMF merupakan urutan nada-nada yang dapat kita dengar namun mempunyai kelemahan dari segi kecepatan pengiriman. Bila dibandingkan dengan modem, maka DTMF sangat lambat tetapi DTMF mudah dibuat dan ekonomis. DTMF banyak dipakai pada alat-alat yang berhubungan dengan telepon, misalnya dalam fitur speed dial dengan cara menekan satu tombol saja sudah dapat menelepon ke nomor telepon tertentu, dan juga melakukan perintah yang diinginkan pengirim melalui nada DTMF. Cara meminta nomor sambungan telepon tidak lagi dengan cara memutar piringan angka (pulse dialing) setelah beralih ke teknologi digital tetapi dengan cara menekan tombol-tombol angka yang menghasilkan tone tertentu. Cara ini dikenal dengan sebagai touch tone dialing atau disebut juga DTMF (Dual Tone Multiple Frequency). DTMF adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang disandikan dengan 2 nada yang dipilih dan 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. Delapan frekuensi tersebut adalah 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz, dan 1633 Hz, seperti terlihat pada Tabel 1.

5

Contoh dari penggunaan nada DTMF misalnya angka 1 disandikan dengan 697 Hz dan 1209 Hz. Kombinasi dari 8 frekuensi tersebut bisa dipakai untuk menyandikan 16 tanda, tetapi pada pesawat telepon biasanya tombol A, B, C, D tidak digunakan. Tabel 1. Kombinasi Nada DTMF Frekuensi No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 * # A B C D Baris (Hz) 697 697 697 770 770 770 852 852 852 941 941 941 697 770 852 941 Kolom (Hz) 1209 1366 1477 1209 1366 1477 1209 1366 1477 1209 1366 1477 1633 1633 1633 1633 Q3 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 Data Q2 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 Q1 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 Q0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

6

B. DTMF Encoder Pembangkitan sinyal DTMF pada alat ini menggunakan IC DTMF encoder dengan seri UM91214B yang merupakan produksi dari UNITED MICROELECTRONIC. IC ini mempunyai 18 pin dalam bentuk DIP (dual in line package). Pengunaan IC ini sebagai pembangkit sinyal DTMF sangat efisien dari segi pemakaian komponen luar tambahan. IC DTMF Encoder diperlihatkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Pin IC UM91214B

Pengkodean bilangan desimal ke dalam nada DTMF dilakukan dengan cara masukan IC yang dihubungkan dengan saklar yang tiap saklarnya merupakan perwakilan dari suatu angka desimal. Saklar-saklar tersebut terhubung secara matrik dengan konfigurasi 4 baris dikalikan 4 kolom (16 kondisi). Pada

penggunaan umum dalam pesawat telepon konfigurasi saklarnya adalah 4 baris dikalikan 3 kolom (12 kondisi). Konfigurasi saklar ini terhubung pada pin R1, R2, R3 dan R4 untuk baris serta C1, C2 dan C3 untuk kolom.

7

C. DTMF Decoder Pengkodean kembali sinyal DTMF kedalam bentuk biner diperlukan alat untuk memprosesnya sehingga proses pengolahan data digital dapat dilanjutkan. Pada alat ini pengkode kembali sinyal DTMF yang diterima digunakan suatu komponen IC dengan seri MT 8870, keluaran MITEL. IC ini akan langsung mengkodekan sinyal DTMF yang diterima kedalam bentuk biner 4 bit. Penggunaan IC ini sebagai pendekode sinyal DTMF hanya membutuhkan rangkaian tambahan yang sedikit sehingga rangkaian pendekode secara keseluruhan menjadi lebih sederhana. diperlihatkan pada Gambar 2. Pin koneksi dari IC tersebut

Gambar 2. Pin koneksi IC MT 8870

D. Saklar Elektronik Konfigurasi saklar yang akan digunakan untuk pengkodean angka desimal oleh IC UM91214A menggunakan saklar elektronik. Saklar elektronik ini

didapatkan dari IC CMOS seri 4066 yang diperlihatkan pada Gambar 3.

8

Gambar 3. Pin koneksi IC 4066 Pada IC ini terdapat empat buah saklar elektronik pada Pin CONTROL 1 sampai dengan Pin CONTROL 4. Pin IN 1 dan OUT 1 akan terhubung pada saat pin kontrol 1 diberikan logika 1. Demikian pula untuk pasangan-pasangan pin yang lainnya.

E. IC 555 Pewaktu IC 555 adalah IC yang paling populer di pasaran saat ini, sekaligus salah satu IC yang paling ekonomis. IC ini dimanfaatkan untuk banyak kegunaan, diantaranya mikrokomputer dan penghitung frekuensi. Rangkaian terpadu 555 beroperasi menggunakan perbandingan tegangan catu dengan terminal IC (tegangan sulut, trigger, selalu merupakan bagian dari tegangan catu). IC 555 dapat beroperasi pada tegangan catu berkisar antara +4,5 volt sampai +15 volt DC. Gambar 4 menunjukkan diagram blok dari rangkaian dalam IC 555. Tahanan pokok pada IC 555 adalah flip-flop RS, dua pembanding

(UPPER COMP 1 dan LOWER COMP 2), satu transistor pembuangan, dan satu penguat pembalik (inverter).

9

Prinsip kerja pembanding dapat dinyatakan sebagai penguat dengan faktor penguatan yang sangat besar. Pembanding tampak seperti sebuah penguat operasi (OP AMP) tanpa resistor umpan balik.

Gambar 4. Diagram blok IC 555

Faktor penguat ini biasanya dari 20.000 sampai 1.000.000 kali tergantung pada jenis penguat operasinya. Bila tegangan masuk pada jalan masuk membalik dan tak membalik adalah nol, keluaran juga nol namun bila masukannya tidak nol, keluarannya akan menjadi positif atau negatif. Bila ada perbedaan tegangan

diferensial mempunyai nilai perbedaan mvolt saja pada kedua masukannya, faktor penguatan dari pembanding akan menyebabkan penguat menjadi jenuh, jadi hanya keluaran nol dan maksimum saja yang dapat terjadi. Pada kebanyakan IC digital, pembanding dirancang untuk memberi keluaran nol dan logika tinggi berpolaritas tunggal (biasanya positif). Keadaan ini menimbulkan pembatasan pada polaritas

10

yang diperbolehkan untuk tegangan masukan tetapi hal ini tidak menjadi masalah karena dalam pembanding 555, masukan akan dianggap monopolar. Transistor Q1, digunakan untuk membuang muatan pada setiap akhir. Pada gambar 2.4 di atas, perhatikan bahwa transistor Q1 adalah kolektor terbuka (open collector), berarti membutuhkan adanya rangkaian luar untuk menjalankan rangkaian tersebut. Pembanding dicatu transistor Q1, digunakan untuk Pembanding dicatu dari serangkaian

membuang muatan pada setiap akhir. pembagi tegangan Ra,Rb,Rc.

Tegangan yang diumpankan pada jalan masuk

pembalik UPPER COMP adalah 2/3 dari V+ sedangkan pada LOWER COMP adalah 1/3 dari V+. Tegangan pada UPPER COMP disebut tegangan kemudi sedangkan tegangan pada LOWER COMP adalah titik penyulutan (trigger). Jadi bekerjanya IC 555 ditentukan oleh hubungan tegangan pembagi. memperlihatkan pin IC 555. Gambar 5

Ground Trigger Output Reset

1 2 3 4

8 7 6 5

Vcc Discarge Threshold Control Voltage

Gambar 5. Pin IC 555

11

F. Transistor Sebagai Saklar Salah satu penggunaan umum dari transistor dalam suatu rangkaian digital adalah sebagai saklar (switching). Rangkaian diperlihatkan pada Gambar 6.

Gambar 6. Transistor sebagai saklar untuk menyalakan lampu

Untuk dapat menyalakan lampu, seolah-olah kaki emitor dengan kolektor harus dihubung singkatkan. Maka diperlukan arus yang cukup pada basis sebagai pembias (menempatkan titik operasi transistor pada daerah jenuh), yaitu dengan membuat tegangan pada emitor lebih besar daripada tegangan pada basis dengan selisih lebih besar dari tegangan cut off (umumnya diatas 0,6 V, tergantung spesifikasi dari pabrik dan bahan yang digunakan). Arus pada basis yang Fungsi transistor

diperlukan relatif sangat kecil (dibatasi oleh tahanan RB).

sebagai saklar pada alat ini dipergunakan sebagai pemutus dan penyambung arus motor DC.

12

G. Pemancar FM Perambatan gelombang energi dalam pemancar FM berbentuk sinusoidal, bentuk ini adalah bentuk yang alami, dan dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan. Bentuk sinusoidal ini mempunyai tiga parameter yaitu amplitudo, frekuensi dan phase. Ketiga parameter ini dapat diubah-ubah sesuai dengan

sinyal informasi yang dititipkan pada sinyal tersebut, proses ini disebut modulasi. Sebagai contoh adalah modulasi amplitudo. Proses modulasi ditunjukkan pada Gambar 7 sebagai berikut:

Gambar 7. Proses modulasi amplitudo

Amplitudo gelombang pembawa berubah-ubah sesuai dengan variasi amplitudo m(t). Jadi pada proses modulasi, amplitudo konstan gelombang carrier diubah-ubah sesuai dengan amplitudo sinyal pemodulasi yang ditunjukan pada Gambar 8. Frekuensi modulasi yang terjadi adalah frekuensi konstan diubah-ubah sesuai dengan amplitudo sinyal pemodulasi. modulasi diperlihatkan pada Gambar 9. Diagram gelombang amplitudo

13

Gambar 8. Gelombang Amplitudo Modulasi

Gambar 9. Gelombang frekuensi modulasi

Menggunakan resonator LC pada oscilator, frekuensi yang dihasilkan dapat diubah-ubah dengan mengubah nilai komponen resonatornya. Cara ini

disebut metoda langsung. Komponen yang biasanya diubah-ubah nilainya adalah nilai kapasitas C-nya, yaitu dengan menggunakan kondensator variabel. Bentuk umum dari rangkaian resonator diperlihatkan pada Gambar 10.

14

Gambar 10. Resonator dengan kapasitor variable

Frekuensi yang dihasilkan oleh rangkaian tersebut dapat dihitung dengan menggunakan rumus:f f = Frekuensi L = Lilitan C = kapasitor 1 2 LC

H. Motor DCMotor DC merupakan suatu alat yang berfungsi mengubah energi listrik arus searah menjadi gerak mekanik. Motor DC mempunyai prinsip kerja

berdasarkan Hukum Lorentz yang berbunyi: Jika sebatang penghantar listrik yang berarus berada di dalam medan magnet pada kawat penghantar akan timbul suatu gaya interaksi Motor DC berputar sebagai hasil interaksi antar medan magnet permanen dengan gaya yang bekerja pada lilitan (kumparan) karena arus yang mengalir pada lilitan tersebut. Antara magnet permanen dengan gaya yang timbul pada

kumparan akan saling tarik-menarik dan saling tolak-menolak pada masingmasing kutub, hal ini mengakibatkan motor berputar.

15

UU

U

SU

S S+ + -

S

Gambar 11.Motor DC Apabila motor berputar maka pada kumparan akan timbul suatu gaya gerak listrik atau GGL yang disebut dengan GGL lawan (Eg) yang besarnya lebih kecil dari tegangan terminal (Et) sebesar Ia.Ra (tegangan drop pada jangkar). Pembalikan arah putaran motor dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1. Pembalikan polaritas tegangan DC jangkar Dengan membalik polaritas tegangan DC jangkar melalui DC Chopper dihasilkan pembalikan arah putaran motor secara mulus. 2. Pembalikan polaritas tegangan DC medan penguat Dengan membalik polaritas tegangan DC medan penguat, arus akan mengakibatkan timbulnya bunga api listrik saat sakelar kontaktor dibuka karena adanya induktansi medan yang cukup besar. Suatu ketika bila sakelar tidak lagi berfungsi maka arus medan sama dengan 0 dan fluks magnet menjadi sangat kecil akibatnya motor menjadi tidak terkendali.

I. IC 7447 (Binary Code To Decimal)IC ini merupakan IC decoder yang berisi rangkaian decoder yang berfungsi sebagai penggerak ke seven segment. IC decoder ini juga memberikan arus yang cukup untuk menyalakan led tujuh segmen sesuai dengan terjemahan

16

kode bilangan biner pada masukan IC 7447. IC decoder yang digunakan dalam alat ini adalah IC 7447 dari keluarga IC TTL. IC 7477 ini dirancang khusus untuk mengendalikan LED tujuh garis (led seven segment), tujuh segmen yang digunakan dalam alat ini jenis anoda bersama atau tunggal anoda. diagram pin-pin pada IC decoder 7447, terlihat pada Gambar 12. Adapun

Gambar 12. Pin-pin 7447

Fungsi dari setiap pin yang terdapat pada IC 7447 adalah sebagai berikut. Input A3, A2, A1, dan A0 merupakan jalan masuk data biner yang berasal dari pencacah decoder, yang hasilnya akan diterjemahkan oleh decoder 7447 yakni led tujuh garis. Bit D merupakan MSB (Most Significan Bit) atau bit yang

mempunyai bobot terbesar dan bit A merupakan LSB (Least Significan Bit) atau bit yang mempunyai bobot terkecil. LT merupakan jalan masuk lampu tes yang aktif rendah apabila jalan masuk ini diberi kondisi rendah sehingga akan menyalakan semua led dari tujuh segmen. RB1 merupakan jalan masuk ripple blanking yang aktif rendah. Bila jalan masuk ini diberi kondisi rendah dan masukan data D, C, B, A adalah LLLL (0),

17

maka keluaran dari a, b, c, d, e, f dan g akan berada pada kondisi fungsi sehingga led tujuh segmen akan padam atau blank. RB1/RB0 merupakan jalan masuk atau blank input yang aktif rendah untuk memadamkan led tujuh segmen. RB0 aktif rendah yang akan berada pada kondisi rendah dan masukan atau D, C, B, A rendah. Adapun tabel kebenaran dari dekoder 7447 diperlihatkan pada Tabel 2. Tabel 2. Tabel kebenaran IC 7447 Masukan LT L H H H H H H H H H H H H B1 X L H H H H H H H H H H H Rbi X X L H H H H H H H H H H D X X L L L L L L L L L H H C X X L L L L L H H H H L L B X X L L L H H L L H H L L A X X L L H L H L H L H L H a L b L c L D L keluaran e L f L g L Segmen 8 Padam Padam 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

H H H H H H H H H H H H H H L L L L L L H

H L L L L

H H H H L H L

L H L L L

L H H L L L L

H H L H H L L H L H L L L L L L L L L H L L L L

L H H H H L L L L L L

L H H L

J. LED Tujuh SegmenAda dua macam seven segment yang dipakai, yakni dioda pemancar cahaya (Light emitting diode atau LED) dan peraga kristal cair (liquid crystal

18

display atau LCD).

Keduanya merupakan peralatan zat padat.

LED

mengandalkan pemancaran cahaya waktu pertemuan p-n semikonduktor dibias maju dan LCD mengandalkan pada transmisi atau absorbsi kristal-kristal tertentu yang ditempatkan dalam medan listrik. Keuntungan utama LCD adalah konsumsi dayanya yang rendah tapi kerugiannya tidak dapat dilihat di tempat yang gelap, maka jam harus dilengkapi dengan lampu di bagian bawahnya supaya dapat menunjukan waktu dimalam hari. Dalam sebuah seven segment LED, LED diatur dalam suatu pola yang diperlihatkan pada Gambar 13.

Gambar 13. Segmen-segmen pada peraga LED Seven Segment

Dengan menyinari segmen B dan C diperoleh bilangan desimal 1. Bilangan 5 diperoleh dengan menyinari segmen-segmen A, F, G, C, dan D, dan seterusnya. Hanya bilangan desimal dari 0 dampai 9 dan beberapa symbol khusus (seperti tanda -) serta beberapa huruf abjad (seperti C dan F) dapat diperagakan dengan seven segment ini. Peraga mempunyai sebuah titik desimal disebelah kiri atau sebelah kanan digit. Peraga LED dapat diperoleh dalam berbagai macam warna, umumnya merah, tetapi jingga, hijau, dan kuning juga dapat diperoleh.

19

K. Mikrokontroler AT89C20511. Deskripsi Perangkat Keras AT89C2051 merupakan mikrokontroler keluarga 8051 (MCS-51) yang diproduksi oleh ATMEL. Beberapa spesifikasi dasar mikrokontroler tersebut adalah sebagai berikut: a. Kompatibel dengan produk keluarga mikrokontroler 8051 (MCS-51). b. Dibuat dengan teknologi CMOS 8 bit dan 2K bytes memori program dengan durasi 1000 kali proses hapus dan tulis. c. Jangkauan tegangan operasi 2,7 Volt hingga 6 Volt. d. Frekuensi operasi 0 Hz hingga 24 Mhz. e. Mempunyai tiga tingkat pengunci memori program. f. Mempunyai 128 X 8 bit internal RAM (random access memory). g. Mempunyai 15 bit I/O yang dapat diprogram. h. Mempunyai 6 buah sumber interupsi. i. Mempunyai 2 buah timer 16 bit, yaitu timer 0 dan timer 1. j. Mempunyai sebuah analog komparator yang dapat digunakan untuk membandingkan dua buah masukan analog dan hasil perbandingannya terdapat pada bit P3.6. k. Mempunyai saluran komunikasi UART (universal asynchronous reciver transmitter) yang dapat diprogram. 2. Gambaran Umum Mikrokontroler merupakan sistem mikroprosesor yang dirancang secara khusus untuk kendali sekuensial yaitu kendali yang digunakan untuk mengatur

20

dan memonitor suatu sistem. Gambar 14 dibawah memperlihatkan blok diagram mikrokontroler lengkap dengan komponen-komponennya dalam satu chip. Mikrokontroler MCS-51 dalam sejarahnya merupakan jenis

mikrokontroler yang termasuk tua, keluarga mikrokontroler MCS-51 adalah merupakan mikrokontroler yang paling populer saat ini. Keluarga ini diawali oleh Intel yang mengenalkan IC Mikrokontroler type 8051 pada awal tahun 1980-an. Sampai saat ini, sudah lebih dari 100 macam mikrokontroler turunan 8051, sehingga terbentuklah keluarga besar mikrokontroler dan biasa disebut MCS-51. Belakangan ini, pabrik IC Atmel ikut menambah anggota keluarga MCS-51. Produksi Mikrokontroler MCS-51 Atmel dibagi dua macam, yaitu mikrokontroler dengan jumlah pin 40 setara dengan jumlah pin 8051 yang asli, dan mikrokontroler dengan jumlah pin 20 yang merupakan Mikrokontroler MCS-51 yang disederhanakan. Perbedaan keduanya adalah dalam hal kapasitas Flash PEROM (Programable and Erasable Read Only Memory). Penyederhanaan

dilakukan pula pada mikrokontroler ukuran kecil ini, yaitu dengan cara mengurangi jalur I/O paralel, kemampuan yang lain sama sekali tidak mengalami pengurangan, penyederhanaan ini dimaksudkan untuk membentuk mikrokontroler yang ukuran fisiknya kecil akan tetapi dengan kemampuan yang sama. Atmel memproduksi 3 buah mikrokontroler mini, masing-masing adalah AT89C2051 dengan kapasitas Flash PEROM 1 Kbyte, AT89C2051 dengan kapasitas 2 Kbyte, AT89C2051 dengan kapasitas 4 Kbyte. AT89C2051 adalah Mikrokontroler 8 bit keluaran Atmel dengan 2 Kbyte Flash PEROM yang merupakan memori dengan teknologi high density

21

nonvolatile memory dan kompatibel dengan mikrokontroler standar industri MCS51, isi memori dapat diisi ulang atau dihapus berkali-kali. Mikrokontroler ini merupakan high performance tekonologi CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) dan dikemas dalam paket 20 pin dengan catu daya tunggal. Diagram susunan kaki dan simbol logika dari Mikrokontroler AT89C2051 diperlihatkan pada Gambar 14.

Gambar 14. Konfigurasi pin dari Chip Mikrokontroler AT89C2051

Masing-masing pin pada gambar tersebut memiliki fungsi tersendiri. Satu kumpulan pin memiliki fungsi sama dan diwakili oleh sebuah register atau alamat tersendiri pada internal CPU-nya disebut juga port.