bab 2 landasan teori - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/bab2/2010-2-00444-sk bab 2.pdf ·...

28
7 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 LED Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Sebuah LED adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di- dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang disebut p-n junction. Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas energi dalam bentuk photon. Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik, hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Upload: vancong

Post on 06-Mar-2019

221 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

7  

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 LED

Dioda cahaya atau lebih dikenal dengan sebutan LED (light-emitting

diode) adalah suatu semikonduktor yang memancarkan cahaya

monokromatik yang tidak koheren ketika diberi tegangan maju. Sebuah LED

adalah sejenis dioda semikonduktor istimewa. Seperti sebuah dioda normal,

LED terdiri dari sebuah chip bahan semikonduktor yang diisi penuh, atau di-

dop, dengan ketidakmurnian untuk menciptakan sebuah struktur yang

disebut p-n junction. Pembawa muatan elektron dan lubang mengalir ke

junction dari elektroda dengan voltase berbeda. Ketika elektron bertemu

dengan lubang, dia jatuh ke tingkat energi yang lebih rendah, dan melepas

energi dalam bentuk photon.

Tak seperti lampu pijar dan neon, LED mempunyai kecenderungan

polarisasi. Chip LED mempunyai kutub positif dan negatif (p-n) dan hanya

akan menyala bila diberikan arus maju. Ini dikarenakan LED terbuat dari

bahan semikonduktor yang hanya akan mengizinkan arus listrik mengalir ke

satu arah dan tidak ke arah sebaliknya. Bila LED diberikan arus terbalik,

hanya akan ada sedikit arus yang melewati chip LED. Ini menyebabkan chip

LED tidak akan mengeluarkan emisi cahaya.

Page 2: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

8  

Chip LED pada umumnya mempunyai tegangan rusak yang relatif

rendah. Bila diberikan tegangan beberapa volt ke arah terbalik, biasanya

sifat isolator searah LED akan rusak menyebabkan arus dapat mengalir ke

arah sebaliknya. Karakteristik chip LED pada umumnya adalah sama

dengan karakteristik dioda yang hanya memerlukan tegangan tertentu untuk

dapat beroperasi. Namun bila diberikan tegangan yang terlalu besar, LED

akan rusak walaupun tegangan yang diberikan adalah tegangan maju.

Tegangan yang diperlukan sebuah dioda untuk dapat beroperasi adalah

tegangan maju.

Berikut ini adalah gambar penampakan dari LED :

Gambar 2.1 Gambar LED

2.2 Multiplexing pada Led Matrix

Multiplexing adalah teknik penyusunan untuk mengoperasikan led

matrix. Pada multiplexing akan mengaktifkan satu baris pada led matrix

pada saat-saat tertentu, karena satu kaki dari tiap-tiap led (katoda atau

anoda) dihubungkan menjadi satu. Secara penyusunan dan common yang

Page 3: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

9  

diberikan multiplexing ada 2 macam yaitu common katoda atau common

anoda.

Multiplexing menggunakan Red Green Led yaitu menyusun tiap-tiap

led berwarna merah dan hijau menjadi satu titik dan menghubungkan kaki

katoda atau anoda pada tiap led menjadi satu.

Gambar 2.2 Multiplex Led Matrix R/G

Pada gambar diatas multiplexing common-row katoda terjadi

menghubungkan tiap-tiap led berwarna merah dan hijau menjadi 1 titik dan

masing-masing kaki katoda terhubung menjadi satu baris dan kaki anoda

pada tiap-tiap led terhubung menjadi satu kolom. Dapat disimpulkan pada

COL pin 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 dan 12 menghubungkan kaki anoda led yang

berwarna hijau (green) dan COL pin 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20

Page 4: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

10  

menghubungkan kaki anoda led yang berwarna merah (red) sedangkan

ROW pin 1, 2, 3, 4, 21, 22, 23, 24 menghubungkan kaki katoda dan pada

pin ROW ini-lah yang menjadi pin perintah untuk menyalakan tiap led

dengan memberi logik low selain itu diperlukan data yang berasal dari pin

COL untuk mentukan warna led yang ingin dinyalakan dengan memberikan

logik high.

2.3 Shift Register

Shift register adalah suatu register yang memiliki empat model

operasi bitwise (serial ke serial, serial ke paralel, paralel ke serial, dan

paralel ke paralel) disebut sebagai universal shift register (USR)

Dalam praktek, untuk mengisi register atau untuk menyimpan data

dapat dilakukan dengan dua cara:

1. Dimasukkan secara Jajar (Parallel In):

Pada cara ini semua bagian resgister diisi pada saat yang

bersamaan. Cara yang pertama (Parallel in) ditunjukkan sesuai

gambar di bawah ini:

Data: 1 1 0 1

Output:   1   1   0   1 

Page 5: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

11  

Prinsip kerja parallel In :

Output masing-masing register akan respon sesuai data

secara serempak setelah input kontrol diberi nilai logika “1”.

2. Dimasukkan secara Deret (Serial In):

Pada cara ini data dimasukkan bit demi bit mulai dari nilai

yang paling ujung (dapat dari kiri atau dari kanan), dan digeser

sampai semuanya terisi. Penggeseran data diatur oleh sinyal Clock

tiap kali data dimasukkan satu-persatu.

Sedangkan pada cara yang kedua (serial in), bila data digeser

dari kanan ke kiri disebut “Register bergeser ke kiri” (Shift-Left

Register), sebaliknya bila data digeser dari kiri ke kanan disebut

“Register bergeser ke kanan” (Shift-Right Register). Masing-

masing cara tersebut digambarkan sesuai gambar di bawah ini:

1 1 0 1

Ket: Register dalam keadaan kosong. Data siap masuk, menunggu

Clock.

1 0 1 0

Ket: Sinyal clock pertama, satu bit data mulai masuk.

0 1 0 0

  0  0  0 0 

  0  0  1 0 

  0  1  1 0 

Page 6: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

12  

Ket: Sinyal clock kedua, data yang pertama bergeser, data kedua

mulai masuk.

Ket: Sinyal clock ketiga, data yang pertama dan kedua bergeser,

data ketiga mulai masuk

Ket: Sinyal clock keempat, data yang pertama, kedua dan ketiga

bergeser, data keempat mulai masuk

2.4 Mikrokontroller

Mikrokontroller merupakan sebuah processor yang digunakan untuk

kepentingan kontrol. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil

dari suatu komputer pribadi dan computer mainframe, mikrokontroller

dibangun dari elemen – elemen dasar yang sama. Seperti umumnya

komputer, mikrokontroller adalah alat yang mengerjakan instruksi –

instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama

dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat

oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk

melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.

0  1  0 1 

  1  0  1 1 

Page 7: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

13  

Beberapa fitur yang umumnya ada di dalam mikrokontroller adalah

sebagai berikut :

• RAM ( Random Access Memory )

RAM digunakan oleh mikrokontroller untuk tempat penyimpanan

variable. Memori ini bersifat volatile yang berarti akan kehilangan

semua datanya jika tidak mendapatkan catu daya.

• ROM ( Read Only Memory )

ROM seringkali disebut sebagai kode memori karena berfungsi

untuk tempat penyimpanan program yang akan diberikan oleh user

• Register

Merupakan tempat penyimpanan nilai – nilai yang akan digunakan

dalam proses yang telah disediakan oleh mikrokontroller

• Special Function Register

Merupakan register khusus yang berfungsi untuk mengatur jalannya

mikrokontroller. Register ini terletak pada RAM

• Input dan Output Pin

Pin input adalah bagian yang berfungsi sebagai penerima signal dari

luar, pin ini dapat dihubungkan ke berbagai media inputan seperti

keypad, sensor, dan sebagainya. Pin output adalah bagian yang

berfungsi untuk mengeluarkan signal dari hasil proses algoritma

Page 8: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

14  

mikrokontroller

• Interrupt

Interrupt bagian dari mikrokontroller yang berfungsi sebagai bagian

yang dapat melakukan interupsi, sehingga ketika program utama

sedang berjalan, program utama tersebut dapat diinterupsi dan

menjalankan program interupsi terlebih dahulu.

Beberapa interrupt pada umumnya adalah sebagai berikut :

Interrupt Eksternal

Interrupt akan terjadi bila ada inputan dari pin interrupt

Interrupt timer

Interrupt akan terjadi bila waktu tertentu telah tercapai

Interrupt serial

Interupt yang terjadi ketika ada penerimaan data dari

komunikasi serial

2.4.1 Fitur AVR ATMega328

ATMega328 adalah mikrokontroller keluaran dari atmel yang

mempunyai arsitektur RISC (Reduce Instruction Set Computer)

yang dimana setiap proses eksekusi data lebih cepat dari pada

Page 9: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

15  

arsitektur CISC (Completed Instruction Set Computer).

Mikrokontroller ini memiliki beberapa fitur antara lain :

• 130 macam instruksi yang hampir semuanya dieksekusi

dalam satu siklus clock.

• 32 x 8-bit register serba guna.

• Kecepatan mencapai 16 MIPS dengan clock 16 MHz.

• 32 KB Flash memory dan pada arduino memiliki

bootloader yang menggunakan 2 KB dari flash memori

sebagai bootloader.

• Memiliki EEPROM (Electrically Erasable

Programmable Read Only Memory) sebesar 1KB

sebagai tempat penyimpanan data semi permanent

karena EEPROM tetap dapat menyimpan data meskipun

catu daya dimatikan.

• Memiliki SRAM (Static Random Access Memory)

sebesar 2KB.

• Memiliki pin I/O digital sebanyak 14 pin 6 diantaranya

PWM (Pulse Width Modulation) output.

• Master / Slave SPI Serial interface.

Page 10: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

16  

Mikrokontroller ATmega 328 memiliki arsitektur Harvard,

yaitu memisahkan memori untuk kode program dan memori untuk

data sehingga dapat memaksimalkan kerja dan parallelism.

Instruksi – instruksi dalam memori program dieksekusi dalam satu

alur tunggal, dimana pada saat satu instruksi dikerjakan instruksi

berikutnya sudah diambil dari memori program. Konsep inilah

yang memungkinkan instruksi – instruksi dapat dieksekusi dalam

setiap satu siklus clock.

32 x 8-bit register serba guna digunakan untuk mendukung

operasi pada ALU ( Arithmatic Logic unit ) yang dapat dilakukan

dalam satu siklus. 6 dari register serbaguna ini dapat digunakan

sebagai 3 buah register pointer 16-bit pada mode pengalamatan tak

langsung untuk mengambil data pada ruang memori data. Ketiga

register pointer 16-bit ini disebut dengan register X ( gabungan

R26 dan R27 ), register Y ( gabungan R28 dan R29 ), dan register

Z ( gabungan R30 dan R31 ).

Hampir semua instruksi AVR memiliki format 16-bit. Setiap

alamat memori program terdiri dari instruksi 16-bit atau 32-bit.

Selain register serba guna di atas, terdapat register lain yang

terpetakan dengan teknik memory mapped I/O selebar 64 byte.

Beberapa register ini digunakan untuk fungsi khusus antara lain

sebagai register control Timer/ Counter, Interupsi, ADC, USART,

Page 11: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

17  

SPI, EEPROM, dan fungsi I/O lainnya. Register – register ini

menempati memori pada alamat 0x20h – 0x5Fh.

Berikut ini adalah tampilan architecture ATmega 328 :

Gambar 2.3 Architecture ATmega328

Page 12: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

18  

2.4.2 Konfigurasi PIN ATMega328

Gambar 2.4 Konfigurasi Pin ATMega328

Table 2.1 Konfigurasi Port B

Page 13: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

19  

Table 2.2 Konfigurasi Port C

Tabel 2.3 Konfigurasi Port D

Page 14: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

20  

2.4.3 Arduino

Arduino adalah sebuah board mikrokontroller yang

berbasis ATmega328. Arduino memiliki 14 pin input/output yang

mana 6 pin dapat digunakan sebagai output PWM, 6 analog input,

crystal osilator 16 MHz, koneksi USB, jack power, kepala ICSP,

dan tombol reset. Arduino mampu men-support mikrokontroller;

dapat dikoneksikan dengan komputer menggunakan kabel USB.

Gambar 2.5 Board Arduino ATmega328

Berikut ini adalah konfigurasi dari arduino duemilanove 328 :

Mikronkontroler ATmega328

Beroperasi pada tegangan 5V

Page 15: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

21  

Tegangan input (rekomendasi) 7 - 12V

Batas tegangan input 6 - 20V

Pin digital input/output 14 (6 mendukung output PWM)

Pin analog input 6

Arus pin per input/output 40 mA

Arus untuk pin 3.3V adalah 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) yang mana 2 KB

digunakan oleh bootloader

SRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1KB (ATmega328)

Kecepatan clock 16 MHz

• Power

Arduino dapat diberikan power melalui koneksi USB atau power

supply. Powernya diselek secara otomatis. Power supply dapat

menggunakan adaptor DC atau baterai. Adaptor dapat

dikoneksikan dengan mencolok jack adaptor pada koneksi port

input supply. Board arduino dapat dioperasikan menggunakan

supply dari luar sebesar 6 - 20 volt. Jika supply kurang dari 7V,

kadangkala pin 5V akan menyuplai kurang dari 5 volt dan board

bisa menjadi tidak stabil. Jika menggunakan lebih dari 12 V,

Page 16: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

22  

tegangan di regulator bisa menjadi sangat panas dan

menyebabkan kerusakan pada board. Rekomendasi tegangan ada

pada 7 sampai 12 volt.

Penjelasan pada pin power adalah sebagai berikut :

Vin

Tegangan input ke board arduino ketika menggunakan

tegangan dari luar (seperti yang disebutkan 5 volt dari

koneksi USB atau tegangan yang diregulasikan).

Pengguna dapat memberikan tegangan melalui pin ini,

atau jika tegangan suplai menggunakan power jack,

aksesnya menggunakan pin ini.

5V

Regulasi power supply digunakan untuk power

mikrokontroller dan komponen lainnya pada board. 5V

dapat melalui Vin menggunakan regulator pada board,

atau supply oleh USB atau supply regulasi 5V lainnya.

3V3.

Suplai 3.3 volt didapat oleh FTDI chip yang ada di board.

Arus maximumnya adalah 50mA

Pin Ground berfungsi sebagai jalur ground pada arduino

Page 17: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

23  

• Memori

ATmega328 memiliki 32 KB flash memori untuk menyimpan

kode, juga 2 KB yang digunakan untuk bootloader. ATmega328

memiliki 2 KB untuk SRAM dan 1 KB untuk EEPROM.

• Input dan Output

Setiap 14 pin digital pada arduino dapat digunakan sebagai input

atau output, menggunakan fungsi pinMode(), digitalWrite(), dan

digitalRead(). Input/output dioperasikan pada 5 volt. Setiap pin

dapat menghasilkan atau menerima maximum 40 mA dan

memiliki internal pull-up resistor (disconnected oleh default) 20-

50 KOhms. Beberapa pin memiliki fungsi sebagai berikut :

Serial : 0 (RX) dan 1 (TX). Digunakan untuk menerima

(RX) dan mengirim (TX) TTL data serial. Pin ini

terhubung pada pin yang koresponding dari USB FTDI ke

TTL chip serial.

Interupt eksternal : 2 dan 3. Pin ini dapat dikonfigurasikan

untuk trigger sebuah interap pada low value, rising atau

falling edge, atau perubahan nilai.

PWM : 3, 5, 6, 9, 10, dan 11. Mendukung 8-bit output

PWM dengan fungsi analogWrite().

Page 18: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

24  

SPI : 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Pin ini

mensuport komunikasi SPI, yang mana masih mendukung

hardware, yang tidak termasuk pada bahasa arduino.

LED : 13. Ini adalah dibuat untuk koneksi LED ke digital

pin 13. Ketika pin bernilai HIGH, LED hidup, ketika pin

LOW, LED mati.

2.5 Sensor Ping Ultrasonic

Dalam sistem otomatisasi perubahan informasi pada led matrix untuk

mendeteksi adanya suatu objek digunakan sensor ping))) ultrasonic. Sensor

PING Ultrsonic yang digunakan adalah sensor dari perusahan PARALLAX

yang memiliki karakterisitik sebagai berikut :

1. Sumber catu daya yang digunakan adalah 5 Volt dan sumber arus

30 mA (minimum) dan 35 mA (maksimum).

2. Jarak objek yang dideteksi adalah 2 cm (minimum) sampai dengan

3 m (maksimum).

3. Mempunyai 3 pin interface (power) inputan volt sebesar 5 volt,

(ground) pin ground terhubung dengan ground mikrokontroller dan

yang terakhir pin (SIG) signal input output.

4. Input Triger-nya merupakan pulsa TTL positif sebesar 2 μs, typical

5 μs.

Page 19: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

25  

5. Pulse Echo merupakan pulsa TTL positif sebesar 115 μs (minimum)

dan 18 ms (maksimum).

6. Hold off Echo-nya merupakan 350 μs dari kondisi falling dari

kondisi trigger.

7. Frekuensi burst-nya merupakan 40 KHz (diatas frekuensi

pendengaran manusia).

8. Berkerja dengan baik pada range temperatur 0 oC sampai dengan 70

oC.

9. Sensor ping ))) tidak dapat menditeksi objek yang terlalu kecil.

Gambar 2.6 dimensi Sensor PING Ultrasonic

Page 20: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

26  

Gambar 2.7 Konfigurasi Sensor PING Ultrasonic

Gambar 2.8 Diagram waktu sensor PING)))

Sensor Ping mendeteksi jarak objek dengan cara memancarkan

gelombang ultrasonik (40 kHz) selama tBURST (200 μs) kemudian

mendeteksi pantulannya. Sensor Ping memancarkan gelombang ultrasonik

sesuai dengan kontrol dari mikrokontroller pengendali (pulsa trigger dengan

Page 21: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

27  

tOUT min. 2 μs). Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan

344 meter per detik, mengenai objek dan memantul kembali ke sensor. Ping

mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan

gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan

membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai

dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur

dengan objek. Maka jarak yang diukur adalah [(tIN s x 344 m/s) ÷ 2] meter.

Gambar 2.9 Proses Kerja Sensor PING Ultrasonic

2.5.1 Gelombang Ultrasonik

Gelombang ultrasonic adalah gelombang sinusoidal dengan

besar frekuensi di atas frekuensi gelombang suara yaitu lebih dari

20 KHz sampai dengan 500 KHz. Sensor Ultrasonic bekerja

berdasarkan prinsip pantulan gelombang suara, dimana sensor ini

menghasilkan gelombang suara yang kemudian menangkapnya

kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar penginderaanya.

Perbedaan waktu antara gelombang suara yang dipancarkan

Page 22: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

28  

dengan ditangkapnya kembali gelombang suara tersebut

merupakan representasi jarak. Kecepatan rambat gelombang

ultrasonic dipengaruhi oleh beberapa factor antara lain suhu,

tekanan, kelembapan, dan signal radio

Beberapa hal yang penting dalam pemantulan gelombang

sensor ultrasonic adalah sebagai berikut :

• Bahan atau jenis matrial

Objek padat akan memantulkan gelombang yang jauh

lebih baik dari pada objek cair. Objek padat terbuat dari

besi baja akan memberikan pemantulan echo yang lebih

baik dibandingkan objek padat kayu atau gabus,

dikarenakan kayu sedikit-banyak dapat menyerap

gelombang yang mengenai dan dipantulkan kembali.

Dalam hal ini objek manusia cukup baik dalam proses

pemantulan gelombang ultrasonik.

• Pola permukaan objek

Objek dengan permukaan datar, halus dan tegak lurus

dengan sinyal ultrasonik akan memberikan pemantulan

(Echo) yang lebih baik dibanding dengan permukaan

yang tidak rata dan posisi objek tidak mendukung

pemaantulan gelombang secara sempurna.

Page 23: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

29  

• Ukuran dan bentuk objek

Objek dengan ukuran yang lebih besar akan

memantulkan lebih banyak gelombang dibandingkan

dengan objek yang lebih kecil sehingga memberikan

hasil yang tidak baik bahkan sampai tidak terdeteksi

adanya suatu objek.

Objek dengan bentuk bola dapat memantulkan

gelombang ultrasonik ke segalah arah sehingga

pemantulan gelombang yang diterima oleh sensor PING

Ultrasonic menjadi lemah atau tidak baik dan sebaliknya

jika objek dengan bentuk datar akan memantulkan

gelombang yang lebih baik atau sempurna.

2.6 Serial Peripheral Interface (SPI)

Serial Peripheral Interface ( SPI ) merupakan salah satu mode

komunikasi serial synchrounous kecepatan tinggi yang dimiliki oleh

ATmega 328. Komunikasi SPI membutuhkan 3 jalur yaitu MOSI, MISO,

dan SCK. Melalui komunikasi ini data dapat saling dikirimkan baik antara

mikrokontroller maupun antara mikrokontroller dengan peripheral lain di

luar mikrokontroller

Penjelasan 3 jalur utama dari SPI adalah sebagai berikut :

• MOSI : Master Output Slave Input

Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MOSI sebagai

Page 24: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

30  

output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MOSI

sebagai input.

• MISO : Master Input Slave Output

Artinya jika dikonfigurasi sebagai master maka pin MISO sebagai

input tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin MISO

sebagai output.

• CLK : Clock

Jika dikonfigurasi sebagai master maka pin CLK berlaku sebagai

output tetapi jika dikonfigurasi sebagai slave maka pin CLK

berlaku sebagai input.

Untuk mengatur mode kerja komunikasi SPI ini dilakukan dengan

menggunakan register SPCR (SPI Control Register), SPSR (SPI Status

Register) dam SPDR (SPI Data Register)

2.6.1 SPI Control Register (SPCR)

Mode SPCR yang digunakan adalah sebagai berikut :

• Bit-6 SPE (SPI Enable)

SPE digunakan untuk mengaktifkan dan menonaktifkan

komunikasi SPI dimana jika SPI bernilai 1 maka

komunikasi SPI aktif sedangkan jika bernilai 0 maka

komunikasi SPI tidak aktif.

Page 25: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

31  

• Bit-4 MSTR (Master or Slave Select)

MSTR digunakan untuk mengkonfigurasi sebagai master

atau slave secara software dimana jika MSTR bernilai 1

maka terkonfigurasi sebagai master sedangkan MSTR

bernilai 0 maka terkonfigurasi sebagai slave. Pengaturan

bit MSTR ini tidak akan bisa dilakukan jika pin SS

dikonfigurasi sebagai input karena jika pin SS

dikonfigurasi sebagai input maka penentuan master atau

slavenya otomatis dilakukan secara hardware yaitu

dengan membaca level tegangan pada SS

• Bit-1 SPR1/0 (SPI Clock Rate Select)

SPR1 dan SPR0 digunakan untuk menentukan kecepatan

clock yang digunakan dalam komunikasi SPI.

2.6.2 SPI Status Register (SPSR)

Dalam SPSR mode pengaturan yang dilakukan adalah sebagai

berikut :

• SPIF (SPI Interrupt Flag)

SPIF merupakan bendera yang digunakan untuk

mengetahui bahwa proses pengiriman data 1 byte sudah

selesai. Jika proses pengiriman data sudah selesai maka

SPIF akan bernilai satu (high).

Page 26: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

32  

2.6.3 SPI Data Register (SPDR)

SPDR merupakan register yang digunakan untuk menyimpan

data yang akan dikirim atau diterima pada komunikasi SPI.

2.7 KOMUNIKASI SERIAL

Komunikasi serial merupakan komunikasi data dengan pengiriman

data secara satu per satu pada waktu tertentu. Sehingga komunikasi data

serial hanya menggunakan dua kabel yaitu kabel data untuk pengiriman

yang disebut transmit ( TX ) dan kabel data untuk penerimaan yang disebut

receive ( RX ). Kelebihan dari komunikasi serial adalah jarak pengiriman

dan penerimaan dapat dilakukan dalam jarak yang cukup jauh dibandingkan

dengan komunikasi parallel tetapi kekurangannya kecepatannya lebih

lambat dibandingkan komunikasi parallel

Dalam komunikasi serial dikenal ada dua mode komunikasi serial :

• Mode Sinkron

Mode sinkron merupakan mode komunikasi yang pengiriman

tiap bit data dilakukan dengan menggunakan sinkronisasi

clock. Pada saat transmitter hendak mengirimkan data, harus

disertai clock untuk sinkronisasi antara transmitter dan

receiver

Page 27: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

33  

• Mode Asinkron

Komunikasi asinkron serial merupakan sebuah protocol

transmisi asinkronous, dimana komunikasi ini tidak

menggunakan clock, tetapi telah memiliki baudrate yang telah

disepakati oleh masing-masing sistem yang sedang

berkomunikasi. Kerja dari komunikasi ini adalah, signal start

dikirimkan pada saat sebelum data dikirimkan dan signal stop

dikirimkan setelah setiap data selesai dikirimkan. Signal start

digunakan untuk mempersiapkan mekanisme penerimaan

untuk menerima dan memproses data yang akan dikirimkan

dan signal stop berguna untuk mempersiapkan mekanisme

penerimaan data berikutnya.

Berikut ini adalah protocol pengiriman data secara serial

asinkron :

1. Start bit selalu berlogic LOW

2. Pengiriman data bit dari 0 sampai 8

3. Parity bit

4. Stop bit selalu berlogic HIGH

Page 28: BAB 2 LANDASAN TEORI - thesis.binus.ac.idthesis.binus.ac.id/doc/Bab2/2010-2-00444-SK bab 2.pdf · Seperti sebuah dioda normal, LED terdiri dari sebuah chip bahan ... diberikan multiplexing

34  

5. IDLE jika tidak ada pengiriman data selanjutnya

Gambar 2.10 Protocol UART