spektru cahaya

30
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Teori Warna 2.1.1 Warna Dalam Cahaya Warna dapat didefinisikan sebagai bagian dari pengalamatan indera pengelihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna merah karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan warna merah dan menyerap warna lainnya. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap semua warna. Sebaliknya suatu benda berwarna putih karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan semua warna. Teori dan pengenalan warna telah banyak dipaparkan oleh para ahli, diantaranya sebagai berikut: a. Eksperimen James Clerck Maxwell (1855-1861) Penemuan Young dan Helmholtz membuktikan bahwa terdapat hubungan antara warna cahaya yang datang ke mata dengan warna yang diterima di otak. Hal ini merupakan dukungan awal terhadap asumsi Newton tentang cahaya dan warna-warna benda. Asumsi Newton menyatakan bahwa benda yang tampak berwarna sebenarnya hanyalah penerima, penyerap, dan penerus warna cahaya yang ada dalam spektrum. James Clerck Maxwell membuat serangkaian percobaan dengan menggunakan proyektor cahaya dan penapis (filter) berwarna. 3 buah proyektor yang telah diberi penapis (filter) warna yang berbeda disorotkan ke layar putih di ruang gelap. Penumpukkan dua atau tiga cahaya berwarna ternyata menghasilkan warna cahaya Universitas Sumatera Utara

Upload: bondien-rezpector-cendiena

Post on 10-Dec-2015

29 views

Category:

Documents


2 download

DESCRIPTION

spektrum

TRANSCRIPT

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Teori Warna

2.1.1 Warna Dalam Cahaya

Warna dapat didefinisikan sebagai bagian dari pengalamatan indera

pengelihatan, atau sebagai sifat cahaya yang dipancarkan. Proses terlihatnya warna

adalah dikarenakan adanya cahaya yang menimpa suatu benda, dan benda tersebut

memantulkan cahaya ke mata (retina) kita hingga terlihatlah warna. Benda berwarna

merah karena sifat pigmen benda tersebut memantulkan warna merah dan menyerap

warna lainnya. Benda berwarna hitam karena sifat pigmen benda tersebut menyerap

semua warna. Sebaliknya suatu benda berwarna putih karena sifat pigmen benda

tersebut memantulkan semua warna. Teori dan pengenalan warna telah banyak

dipaparkan oleh para ahli, diantaranya sebagai berikut:

a. Eksperimen James Clerck Maxwell (1855-1861)

Penemuan Young dan Helmholtz membuktikan bahwa terdapat hubungan

antara warna cahaya yang datang ke mata dengan warna yang diterima di otak. Hal ini

merupakan dukungan awal terhadap asumsi Newton tentang cahaya dan warna-warna

benda. Asumsi Newton menyatakan bahwa benda yang tampak berwarna sebenarnya

hanyalah penerima, penyerap, dan penerus warna cahaya yang ada dalam spektrum.

James Clerck Maxwell membuat serangkaian percobaan dengan menggunakan

proyektor cahaya dan penapis (filter) berwarna. 3 buah proyektor yang telah diberi

penapis (filter) warna yang berbeda disorotkan ke layar putih di ruang gelap.

Penumpukkan dua atau tiga cahaya berwarna ternyata menghasilkan warna cahaya

Universitas Sumatera Utara

yang lain (tidak dikenal) dalam pencampuran warna dengan menggunakan

tinta/cat/bahan pewarna. Penumpukkan (pencampuran) cahaya hijau dan cahaya

merah, misalnya menghasilkan warna kuning.

Hasil experimen Maxwell menyimpulkan bahwa warna hijau, merah dan biru

merupakan warna- warna primer (utama) dalam pencampuran warna cahaya. Warna

primer adalah warna- warna yang tidak dapat dihasilkan lewat pencampuran warna

apapun. Melalui warna- warna primer cahaya ini (biru, hijau, dan merah) semua

warna cahaya dapat dibentuk dan diciptakan. Jika ketiga warna cahaya primer ini

dalam intensitas maksimum digabungkan, berdasarkan eksperimen 3 proyektor yang

didemonstrasikan Maxwell, maka ditunjukkan sebagai berikut:

RED

BLUE

GREEN

WHITE

Y

CM

CYAN MAGENTA

YELLOW

G R

B

BLACK

(a) Warna Primer Aditif (b) Warna Primer Substraktif

Gambar 2.1 Diagram Percobaan Maxwell

Eksperimen Maxwell merupakan model atau tiruan yang bagus sekali untuk

memudahkan pemahaman kita tentang bagaimana reseptor mata menangkap cahaya

sehingga menimbulkan penglihatan berwarna di otak.

Universitas Sumatera Utara

Pencampuran warna dalam cahaya dan bahan pewarna menunjukkan gejala

yang berbeda. Sekalipun begitu, dengan memperhatikan hasilnya secara seksama pada

pencampuran masing- masing warna primer, dapatlah diperkirakan adanya suatu

hubungan yang saling terkait satu sama lain. Warna kuning dalam cahaya ternyata

dapat dihasilkan dengan menambahkan warna cahaya primer hijau pada cahaya

merah. Cara menghasilkan warna cahaya baru dengan mencampurkan 2 atau lebih

warna cahaya disebut “pencampuran warna secara aditif” (additive= penambahan).

Warna- warna utama cahaya (merah, hijau, biru) selanjutnya kemudian dikenal juga

sebagai warna- warna utama aditif (additive primaries). Pencampuran warna secara

aditif hanya dipergunakan dalam pencampuran warna cahaya.

Hasil pencampuran warna ini menunjukkan gejala yang berbeda bidang

pencampuran warna seperti pada cat. Dengan pencampuran bahan pewarna (cat)

warna cat merah dapat dihasilkan dengan mencampur cat warna primer magenta dan

cat warna primer yellow. Mencampurkan 2 atau lebih cat berwarna pada hakekatnya

adalah mengurangi intensitas dan jenis warna cahaya yang dapat terpantul kembali

oleh benda/cat tersebut. Pencampuran warna serupa ini dengan menggunakan

pewarna/cat kemudian disebut dengan pencampuran warna secara substraktif

(substractive= pengurangan). Warna- warna utama dalam cat/bahan pewarna

kemudian lazim disebut dengan warna-warna utama /primer substraktif (substractive

primaries).

b. Teori Newton (1642-1727)

Pembahasan mengenai keberadaan warna secara ilmiah dimulai dari hasil

temuan Sir Isaac Newton yang dimuat dalam bukunya “Optics”(1704). Ia

mengungkapkan bahwa warna itu ada dalam cahaya. Hanya cahaya satu- satunya

Universitas Sumatera Utara

sumber warna bagi setiap benda. Asumsi yang dikemukan oleh Newton didasarkan

pada penemuannya dalam sebuah eksperimen. Di dalam sebuah ruangan gelap,

seberkas cahaya putih matahari diloloskan lewat lubang kecil dan menerpa sebuah

prisma. Ternyata cahaya putih matahari yang bagi kita tidak tampak berwarna, oleh

prisma tersebut dipecahkan menjadi susunan cahaya berwarna yang tampak di mata

sebagai cahaya merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, dan ungu, yang kemudian

dikenal sebagai susunan spektrum dalam cahaya. Jika spektrum cahaya tersebut

dikumpulkan dan diloloskan kembali melalui sebuah prisma, cahaya tersebut kembali

menjadi cahaya putih. Jadi, cahaya putih (seperti cahaya matahari) sesungguhnya

merupakan gabungan cahaya berwarna dalam spektrum.

Gambar 2.2 Spektrum Cahaya pada Prisma

Newton kemudian menyimpulkan bahwa benda- benda sama sekali tidak

berwarna tanpa ada cahaya yang menyentuhnya. Sebuah benda tampak kuning karena

fotoreseptor (penangkap/penerima cahaya) pada mata manusia menangkap cahaya

kuning yang dipantulkan oleh benda tersebut. Sebuah apel tampak merah bukan

karena apel tersebut berwarna merah, tetapi karena apel tersebut hanya memantulkan

cahaya merah dan menyerap warna cahaya lainnya dalam spektrum.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Mata Melihat Apel Berwarna Merah

Cahaya yang dipantulkan hanya merah, lainnya diserap. Maka warna yang

tampak pada pengamat adalah merah. Sebuah benda berwarna putih karena benda

tersebut memantulkan semua cahaya spektrum yang menimpanya dan tidak satupun

diserapnya. Dan sebuah benda tampak hitam jika benda tersebut menyerap semua

unsur warna cahaya dalam spektrum dan tidak satu pun dipantulkan atau benda

tersebut berada dalam gelap. Cahaya adalah satu-satunya sumber warna dan benda-

benda yang tampak berwarna semuanya hanyalah pemantul, penyerap dan penerus

warna-warna dalam cahaya.

2.1.2 Warna Dalam Bentuk Gelombang

Gelombang pada dasarnya adalah suatu cara perpindahan energi dari satu tempat

ke tempat lainnya. Energi dipindahkan melalui pergerakan lokal yang relatif kecil

pada lingkungan sekitarnya. Energi pada sinar berjalan karena perubahan lokal yang

fluktuatif pada medan listrik dan medan magnet, oleh karena itu disebut radiasi

elektromagnetik.

Universitas Sumatera Utara

a. Panjang gelombang, frekuensi, dan kecepatan cahaya

Setiap warna mempunyai panjang gelombang dan frekuensi yang berbeda.

Bentuknya dapat ditunjukkan dalam suatu bentuk gelombang sinusoida. Berikut

gambar gelombang dari berbagai macam frekuensi warna:

Gambar 2.4 Gelombang frekuensi warna cahaya

Jika kita menggambarkan suatu berkas sinar sebagai bentuk gelombang, jarak

antara dua puncak atau jarak antara dua lembah atau dua posisi lain yang identik

dalam gelombang dinamakan panjang gelombang.

Gambar 2.5 Panjang Gelombang

Puncak- puncak gelombang ini bergerak dari kiri ke kanan. Jika dihitung

banyaknya puncak yang lewat tiap detiknya, maka akan didapatkan frekuensi. Pakar

Universitas Sumatera Utara

fisika kebangsaan Jerman Heinrich Rudolf Hertz yang menemukan fenomena ini

pertama kali, lalu hasil perhitungan ini dinyatakan dalam satuan hertz (Hz). Frekuensi

sebesar 1 Hz menyatakan peristiwa gelombang yang terjadi satu kali per detik.

Sebagai alternatif, dapat diukur waktu antara dua buah kejadian/ peristiwa (dan

menyebutnya sebagai periode), lalu ditentukan frekuensi (f ) sebagai hasil kebalikan

dari periode (T ), seperti nampak dari rumus di bawah ini:

Tf 1= ..................................................................................................... (2.1)

dengan,

T = perioda (m) dan

f = frekuensi (Hz).

Sinar oranye, mempunyai frekuensi sekitar 5 x 1014 Hz ( dapat dinyatakan

dengan 5 x 108 MHz - megahertz). Artinya terdapat 5 x 1014 puncak gelombang yang

lewat tiap detiknya. Sinar mempunyai kecepatan tetap pada media apapun. Sinar

selalu melaju pada kecepatan sekitar 3 x 108 meter per detik pada kondisi hampa, dan

dikenal dengan kecepatan cahaya. Terdapat hubungan yang sederhana antara panjang

gelombang dan frekuensi dari suatu warna dengan kecepatan cahaya:

fc .λ= ................................................................................................ (2.2)

dengan,

c = kecepatan cahaya ( 3 x 108m/s) ,

λ = panjang gelombang (m) dan

f = frekuensi (Hz).

Hubungan ini artinya jika ki a menaikkan frekuensi, maka panjang gelombang

akan berkurang. Sebagai contoh, jika kita mendapatkan sinar warna

Universitas Sumatera Utara

merah mempunyai panjang gelombang 650 nm, dan hijau 540 nm, maka dapat

diketahui bahwa warna hijau memiliki frekuensi yang besar daripada warna merah.

b. Spektrum Warna

Warna yang kita lihat diinterpretasikan dalam bentuk spektrum warna

atau spektrum sinar tampak. Berikut adalah gambaran spektrum sinar tampak:

Gambar 2.6 Spektrum Warna

Dan warna- warna utama dari spektrum sinar tampak adalah:

Warna Panjang gelombang (nm)

Ungu 380 - 435

Biru 435 - 500

Sian (biru

500 - 520

Hijau 520 - 565

Kuning 565 - 590

Oranye 590 - 625

Merah 625 - 740

Tabel 2.1 Spektrum Warna

Pada kenyataannya, warna saling bercampur satu sama lain. Spektrum warna

tidak hanya terbatas pada warna- warna yang dapat kita lihat. Sangat mungkin

mendapatkan panjang gelombang yang lebih pendek dari sinar ungu atau lebih

panjang dari sinar merah. Pada spektrum yang lebih lengkap, akan ditunjukan

ultra-unggu dan infra-merah, tetapi dapat diperlebar lagi hingga sinar-X dan

gelombang radio, diantara sinar yang lain. Gambar berikut menunjukan posisi

spektrum-spektrum tersebut.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.7 Spektrum Gelombang Elektromagnetik

2.2 Teknik Konversi Frekuensi Output Sensor Menjadi Data Digital

Secara umum frekuensi adalah jumlah gelombang yang terjadi dalam waktu

tertentu. Dalam elektronika digital, pengertian frekuensi disamakan dengan sinyal atau

gelombang kotak atau juga pulsa. Nilai frekuensi dapat dihitung dari jumlah

gelombang kotak dalam selang waktu tertentu. Gambar 2.8 berikut mengilustrasikan

frekuensi atau sinyal kotak.

T= 1 ms

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.8 Frekuensi Output/ Sinyal Kotak

Berdasarkan gambar diatas dalam selang waktu 1 milidetik frekuensi yang

dihasilkan dapat diketahui dengan menghitung jumlah gelombang kotak atau disebut

juga pulsa-pulsa digital. Misalkan pada gambar 2.8 (b) terjadi 16 pulsa kotak

Universitas Sumatera Utara

dalam waktu 1 milidetik, berarti frekuensi yang dihasilkan adalah 16.000 pulsa per

detik atau 16kHz.

Hzsmspulsahigh

msf 000.16000.16 1000 x 1

1000 x 16 1000 x 16

1000) (- x ms 1 16

11=====

Τ=

Demikian juga pada gambar 2.8(c) terjadi 8 gelombang kotak atau pulsa dalam

1 milidetik, berarti frekuensinya adalah 8.000 pulsa per detik atau 8kHz.

Hzsmspulsahigh

msT

f 000.8000.8 1000 x 1

1000 x 8 1000 x 8(-1000) x ms 1

811

======

Oleh karena itu, untuk dapat mengubah data frekuensi output sensor maka

program yang diisikan ke mikrokontroler harus sesuai/ mengikuti prosedur seperti

yang telah dijelaskan diatas. Yaitu, frekuensi output/sinyal dari sensor diambil dalam

selang waktu tertentu. Kemudian jumlah pulsa yang diterima dalam selang waktu

tersebut disimpan kedalam register 8 bit yang ada pada mikrokontroler untuk

dikonversikan menjadi data digital 8 bit dan menampilkan hasilnya melalui fasilitas

port I/O yang ada pada mikrokontroler. Data digital yang dihasilkan dapat diubah

kembali kedalam frekuensi dengan cara yang dijelaskan seperti diatas.

2.3 Perangkat Keras Sistem

2.3.1 Mikrokontroler

Dalam merancang aplikasi elektronika digital dibutuhkan sebuah

alat/komponen yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan dan

digunakan sebagai otaknya. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer, namun

tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut.

Untuk itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler

Universitas Sumatera Utara

sebenarnya adalah pengembangan dari mikroprosesor, namun dirancang khusus untuk

keperluan instrumentasi sederhana. Mikrokontroler seri MCS-51 termasuk sederhana,

murah dan mudah didapat dipasaran. Salah satu mikrokontroler seri MCS-51 adalah

mikrokontroler AT89S51.

2.3.2 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL.Inc.

Mikrokontroler ini kompatibel dengan keluaran mikrokontroler 80C51.

Mikrokontroller AT89S51 terdiri dari 40 pin dan sudah memiliki memory flash

didalamnya, sehingga sangat praktis untuk digunakan. Beberapa kemampuan (fitur)

yang dimiliki adalah sebagai berikut :

• Memiliki 4K Flash EPROM yang digunakan untuk menyimpan program.

Flash EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) dapat

ditulis dan dihapus sebanyak 1000 kali (menurut manual).

• Memiliki internal RAM 128 byte.

RAM (Random Access Memory), suatu memori yang datanya akan hilang bila

catu padam, diakses secara random, tidak sekuensial, artinya dialamat mana saja dapat

dicapai secara langsung dengan cepat.

• 4 buah 8-bit I/O (Input/Output) port

Port ini berfungsi sebagai terminal input dan output. Selain itu, dapat digunakan

sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi serial (pin10 dan 11).

• Dua buah timer/counter 16 bit.

• Tegangan operasi dinamis dari 2,7 volt hingga 6 volt.

Universitas Sumatera Utara

• Operasi clock dari 0 hingga 24 MHz

• Program bisa diproteksi, sehingga tidak dapat dibaca oleh orang lain.

• Menangani 6 sumber interupsi.

• Ada kemampuan Idle mode dan Down mode

2.3.2.1 Spesifikasi penting AT89S51 :

a. Kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya

b. 8 KBytes In system Programmable (ISP) flash memori dengan

kemampuan 1000 kali baca/tulis

c. tegangan kerja 4-5.0V

d. Bekerja dengan rentang 0 – 33MHz

e. 256x8 bit RAM internal

f. 32 jalur I/0 dapat deprogram

g. 3 buah 16 bit Timer/Counter

h. 8 sumber interrupt

i. saluran full dupleks serial UART

j. watchdog timer

k. dua data pointer

l. Mode pemrograman ISP yang fleksibel (Byte dan Page Model).

Berikut adalah gambar susunan pin pada Mikrokontroller AT89S51:

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.9 Susunan Pin pada Mikrokontroller AT89S51

Keterangan fungsi-fungsi masing-masing pin adalah sebagai berikut :

Pin 40 Vcc, Masukan catu daya +5 volt DC

Pin 20 Gnd, Masukan catu daya 0 volt DC

Pin 32-39 P0.0-P0.7, Port input/output delapan bit dua arah yang juga

dapat berfungsi sebagai bus data dan bus alamat bila

mikrokontroler menggunakan memori luar (eksternal).

Pin 1-8 P1.0-P1.7, Port input/output dua arah delapan bit dengan

internal pull up.

Pin 10-17 P3.0-P3.7Port input/output delapan bit dua arah, selain itu Port

3 juga memiliki alternativef fungsi sebagai :

Universitas Sumatera Utara

RXD (pin 10) Port komunikasi input serial

TXD (pin 11) Port komuikasi output serial

INT0 (pin 12) Saluran Interupsi eksternal 0 (aktif rendah)

INT1 (pin 13) Saluran Interupsi eksternal 1 (aktif rendah)

T0 (pin 14) Input Timer 0

T1 (pin 15) Input Timer 1

WR (pin 16) Berfungsi sebagai sinyal kendali tulis, saat

prosesor akan menulis data ke memori I/O

luar.

RD (pin 17) Berfungsi sebagai sinyal kendali baca, saat

prosesor akan membaca data dari memori

I/O luar.

Pin 9 RESET, Pin yang berfungsi untuk mereset mikrokontroller

AT89S51 ke keadaan awal.

Pin 30 ALE (Address Latch Enable), berfungsi menahan sementara

alamat byte rendah pada proses pengalamatan ke memori

eksternal.

Pin 29 PSEN (Program Store Enable), Sinyal pengontrol yang

berfungsi untuk membaca program dari memori eksternal.

Pin 31 EA, Pin untuk pilihan program, menggunakan program internal

atau eksternal. Bila ‘0’, maka digunakan program eksternal.

Universitas Sumatera Utara

Pin 19 X1, Masukan ke rangkaian osilator internal. Sumber osilator

eksternal atau quartz crystal kristal dapat digunakan.

Pin 18 X2, Masukan ke rangkaian osilator internal, koneksi quartz

crystal atau tidak dikoneksikan apabila digunakan eksternal

osilator.

2.3.2.2 Struktur Pengoperasian Port

Struktur pengoperasian port terdiri atas :

1. Port Input/Output

One chip mikrokontroller ini memiliki 32 jalur port yang dibagi menjadi 4

buah port 8 bit. Masing-masing port ini bersifat bidirectional sehingga dapat

digunakan sebagai input port atau output port. Pada blok diagram AT89C51 dapat

dilihat latch tiap bit pada keempat port : port 0, port 1, port 2, port 3. Masing-masing

jalur port terdiri dari latch, output driver dan input buffer. Port 0 dan port 2 dapat

digunakan sebagai saluran data dan alamat. Port 0 sebagai saluran data, sedangkan

port 2 sebagai saluran data dan alamat sekaligus yang dimultipleks. Untuk mengakses

memory eksternal, port 0 akan mengeluarkan alamat bawah memori eksternal yang

dimultipleks dengan data yang dibaca dan ditulis. Sedangkan port 2 mengeluarkan

bagian atas memory eksternal sehingga total alamat semuanya 16 bit.

Khusus untuk port 3 mempunyai fungsi yang lain diluar sebagai port. Fungsi

ini akan berbeda untuk tiap-tiap kaki dengan urutan sebagi berikut :

- Port 3.0 : port input serial, RXD.

- Port 3.1 : port output serial, TXD.

Universitas Sumatera Utara

- Port 3.2 : input interupsi eksternal, INT0.

- Port 3.3 : input interupsi internal, INT1.

- Port 3.4 : input eksternal untuk timer /counter 0, T0.

- Port 3.5 : input eksternal untuk timer /counter 1, T1.

- Port 3.6 : sinyal tulis memori eksternal, WR.

- Port 3.7 : sinyal baca memori eksternal, RD.

Latch yang digunakan dapat dipresentasikan dengan D-FlipFlop. Data dari

bus internal di-latch saat CPU memberi sinyal tulis ke latch dan output latch diberikan

ke bus internal sebagai respon dari sinyal baca pin dari CPU. Beberapa instruksi yang

berfungsi membaca port mengaktifkan sinyal baca latch dan yang lain mengaktifkan

sinyal baca pin. Port 1, port 2, dan port 3 mempunyai pull-up internal, sedangkan port

0 dengan open drain. Masing-masing jalur I/O dapat digunakan sebagai input atau

output. Bila digunakan sebagai input, port latch harus 1. Untuk port 1, 2 dan 3, pin-pin

akan di pull-up tinggi oleh pull-up internal, dan bisa juga di pull-up rendah dengan

sumber eksternal.

Port 0 tidak mempunyai pull-up internal. Pull-up fet hanya akan digunakan

saat akses memori eksternal. Jika isi latch diatur pada keadaan 1 maka port ini akan

berfungsi sebagai impedansi tinggi dan jika sebagai output akan bersifat open drain.

Demikian halnya dengan port 2 yang digunakan untuk multipleks data dan alamat 16

bit sebesar 16 Kbyte mempunyai konfigurasi yang sama dengan yang dimiliki port 0.

Sedangkan pada port 3 yang bisa dimanfaatkan untuk kaki kontrol mempunyai

pengaturan fungsi output saja. Pada port ini dilengkapi dengan rangkaian pull-up

internal. Penggunaan port 3 dapat dialamati langsung sebagai kontrol langsung pada

suatu tugas yang dilakukan oleh fungsi yang dimiliki oleh port ini.

Universitas Sumatera Utara

2. Timer/Counter

One chip mikrokontroller ini memilik dua timer yang dapat dikonfigurasikan

beroperasi sebagai timer atau counter. Saat berfungsi sebagai timer, isi register timer

ditambah 1 untuk tiap siklus mesin, sedangkan untuk fungsi counter isi register akan

bertambah 1 setiap ada transisi sinyal pada pin input eksternal.

Pada pemanfaatan sebagai counter, sinyal input yang dimaksudkan dapat

berupa low level atau falling edge trigger. Counter akan mencacah setiap masukan

yang ada sesuai inisialisasi harga awal dari counter pada nilai hitungan untuk tiap

sampling. Inisialisasi harga awal ini berupa nilai preset negatif counter yang diatur

sebelum counter dijalankan.

Demikian halnya dengan pemanfaatan timer yang memerlukan inisialisasi

awal berupa konstanta waktu yang menentukan sampai berapa lama akan terjadi roll

over. Penentuan harga preset ini berhubungan dengan penggunaan frekuensi clock

dari sistem penentu waktu sampling dari counter untuk mencacah suatu pulsa

masukan dari luar dengan memanfaatkan kontrol interupsi yang ada serta pengaturan

program. Sebagai tambahan pada pemilihan countr/timer, timer 0 dan timer 1

mempunyai 4 buah modul yang dapat dipilih dengan menentukan pasangan bit M0

dan M1 pada register TMOD. Untuk pemilihan timer/counter dikontrol dengan bit C/T

di TMOD.

Mode 0

Pada mode ini timer register dikonfigurasikan sebagai register 13 bit. Ke-13 bit

register tersebut terdiri dari 8 bit TH1 dan 5 bit TL1. Selama perhitungan roll

Universitas Sumatera Utara

over dari semua 1 ke semua 0, TF1 (Timer Interrupt Flag) di set. Pada

dasarnya operasi mode 0 sama untuk timer 0 dan timer 1.

Mode 1

Mode 1 adalah timer register 16 bit dan dapat generator boudrate.

Operasi mode 1 sama dengan mode 0.

Mode 2

Mode 2 adalah timer register dengan konfigurasi 8 bit counter (TL1)

auto reload. Overflow dari TL1 tidak hanya menset TF1 tapi juga mereload

TL1 dengan isi TH1. Setelah reload isi TH1 tidak akan berubah. Operasi mode

ini juga sama dengan timer/counter 0.

Mode 3

Pada mode ini timer 1 tidak akan bekerja. Sedangkan timer 0 menjadi 2

counter yang terpisah. TL0 digunakan sebagai bit kontrol untuk timer 0; C/T,

GATE, TR0, INT0, dan TF0 seolah-olah mengontrol timer 1.

2.3.2.3 Reset

Input reset dilakukan melalui pin RST. Reset dilakukan selama 2 siklus

mesin dan pin RST tinggi. Dalam hal ini CPU akan mengaktifkan internal reset,

rangkaian reset dapat dilihat 2.1.1.6.

Karena sinyal reset eksternal tidak sinkron dengan clock internal maka pin

RST diambil pada state 5 (SS) dan fas setiap siklus mesin. Aktifis port tetap

dipertahankan selama 19 priode osilator sesudah logika 1 diambil pada kaki RST.

Universitas Sumatera Utara

10uF

8.2kohm

VCC

RST

Gambar 2.10 Power On Reset

2.3.3 ADC (Analog to Digital Converter)

ADC (Analog to Digital Converter) adalah suatu angkaian pengubah

informasi dari tegangan analog ke digital. A/D Converter ini dapat dipasang sebagai

pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang

akan diumpankan ke suatu sistem minimum.

Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu:

1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan

analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi.

2. Rangkaian Konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya).

Universitas Sumatera Utara

Gambar berikut menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke

sinyal digital.

KonversiA/D

& Kontrol

0/1Ke INT CPU

PB7-PB0

Ke parallelInput port

S/H

Inputanalog

0/1

START Konversi, SOC

Chip Select, CE

END Konversi, EOC

Gambar 2.11 Diagram ADC secara umum

Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam hal

ini mikroprosesor / mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE.

Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC (start of conversion) dikirimkan sehingga

ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital.

Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC (end of

conversion) yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di (PB7-PB0). ). Program

yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya, program utama

mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutup dan menunggu tanda

untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus diperhatikan, tetapi

berakibat data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena CPU tidak dapat

membedakan keadaan ambang (ketika ADC tengah melakukan konversi) dengan

keadaan data siap (valid). Agar lebih efektif, fungsi interrupt harus diaktifkan untuk

Universitas Sumatera Utara

menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap. Dengan

demikian CPU hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt.

Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi ystem untuk

menangkap dan mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses

mengkonversi suatu nilai sangat tergantung dari kemampuan sampling dan konversi

dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut.

Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi

(conversion time). Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam ystem loop

tertutup dalam sebuah ystem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan

kontroler atau prosesor dalam mengolah data input-output secara cepat, dan bukan

hanya karena kualitas ADC-nya.

2.3.4 LDR (Light Depent Resistor)

LDR terdiri dari sebuah piringan bahan semikonduktor dengan dua buah

elektroda pada permukaannya. Dalam gelap atau dibawah cahaya yang redup, bahan

piringannya hanya mengandung electron bebas yang relative kecil. Hanya tersedia

sedikit electron untuk mengalirkan muatan listrik. Hal ini berarti bahwa, sifat

konduktor yang buruk untuk arus listrik. Dengan kata lain, nilai tahanan bahan sangat

tinggi. Dibawah cahaya yang cukup terang, lebih banyak electron dapat melepaskan

diri dari atom-atom bahan semikonduktor ini. Terdapat lebih banyak electron bebas

yang dapat mengalirkan muatan listrik. Dalam keadaan ini, bahan bersifat sebagai

konduktor yang baik. Tahan listrik bahan rendah. Semakin terang cahaya yang

mengenai bahan, semakin banyak electron yang tersedia, dan semakin rendah pula.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.12 LDR(Light Depent Resistor)

2.3.5 Power Supply (PSA)

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian

yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12

volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,

sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke relay. Rangkaian

power supplay ditunjukkan pada gambar 2.13 berikut ini :

Gambar 2.13 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan

tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan

disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan

diratakan oleh kapasitor 3300 μF. Dua buah dioda berikutnya berfungsi untuk

menahan arus yang ada pada regulator agar tidak balik jika terjadi penarikan arus

Universitas Sumatera Utara

sesaat dari tegangan 12 volt. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar

keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan

masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Tegangan 12 volt

DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

2.3.6 Dioda LED

LED adalah singkatan dari Light Emiting Dioda, merupakan komponen yang

dapat mengeluarkan emisi cahaya.LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.

Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan ditemukan bahwa elektron

yang menerjang sambungan P-N juga melepaskan energi berupa energi panas dan

energi cahaya. LED dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk

mendapatkna emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang pakai adalah galium,

arsenic dan phosporus. Jenis doping yang berbeda menghasilkan warna cahaya yang

berbeda pula.

Gambar 2.14 Dioda LED dan Simbolnya

Pada perancangan sistem LED yang digunakan adalah warna putih. LED berwarna

putih, ini dikarenakan warna ini adalah warna pokok.

Universitas Sumatera Utara

2.4 Perangkat Lunak

2.4.1 Bahasa Assembly

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S52

adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada

bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang

hanya 10 instruksi. Instruksi –instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register

tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

Contoh : pengisian nilai secara langsung

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.

Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h

...........

............

MOV R0,20h

Universitas Sumatera Utara

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20

Heksadesimal ke register 0 (R0).Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa

bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk

mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil

pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h

Loop: ...........

............

DJNZ R0,Loop

............

R0 - 1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke

perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu.

Contoh :

.............

ACALL TUNDA

.............

Universitas Sumatera Utara

TUNDA:

.................

4. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin

pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA

.............

TUNDA:

.................

RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu.

Contoh:

Loop:

.................

..............

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika high (1).

Universitas Sumatera Utara

Contoh:

Loop:

JB P1.0,Loop

.................

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika Low (0).

Contoh:

Loop:

JNB P1.0,Loop

................

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register

dengan suatu nilai tertentu.

Contoh:

Loop:

................

CJNE R0,#20h,Loop

................

Universitas Sumatera Utara

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin

Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan

instruksi selanjutnya..

9. Instruksi DEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang

dimaksud dengan 1.

Contoh:

MOV R0,#20h R0 = 20h

................

DEC R0 R0 = R0 – 1

.............

10. Instruksi INC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang

dimaksud dengan 1.

Contoh:

MOV R0,#20h R0 = 20h

................

INC R0 R0 = R0 + 1

.............

Universitas Sumatera Utara

2.4.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada

sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya seperti di

bawah ini.

Gambar 2.15 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble

(di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika

masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan

perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu

sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah

program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini

terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan

dikirimkan ke mikrokontroller.

Universitas Sumatera Utara

2.4.3 Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller

digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet.

Tampilannya seperti gambar berikut ini

Gambar 2.16 ISP- Flash Programmer 3.a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file

heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan

hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

Universitas Sumatera Utara