Hendra K

TRAINER MIKROKONTROLER AVR ATmega8535 SEBAGAI ALAT BANTU PEMBELAJARAN PRAKTIKUM SISTEM MIKROKONTROLER

 

JURNAL SKRIPSI

DISUSUN OLEH:

HENNY INDRIYANI (5215032213)

LULUSAN 2008

DITULIS ULANG OLEH:

HENDRA KOMALA  (5215087470) Pend. Teknik Elektronika

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

 

 

ABSTRAK

 

Penelitian ini bertujuan untuk merancang alat bantu praktikum sistem input, output, dan ADC berbasis mikrokontroler AVR ATmega8535. Penelitian dilakukan dilaboratorium elektronika Jurusan Teknik Elektro FakultasTeknik Universitas Negeri Jakarta dengan menggunakan metode eksperimen laboratorium.

Trainer ini terdiri dari tiga blok yaitu blok proses, blok input dan blok output. Blok input terdiri dari input push button sebagai variasi nyala LED 8 bit, sensor cahaya dengan menggunakan LED dengan infra merah dan photodiode untuk mendeteksi benda, keypad sebagai input angka, dan potensiometer untuk input ADC. Blok proses yaitu mikrokontroler AVR ATmega8535 sebagai pemroses setiap instruksi dengan menggunakan I/O dan ADC internal 10 bit yang berfungsi mengkonversi input tegangan potensiometer yang ditampilkan dalam output LED 8 bit. Blok output terdiri dari output LED 8 bit, motor DC untuk mengetahui simulasi arah putaran motor dengan kondisi input dari sensor, motor stepper dengan pemberian pulsa full step, LED tujuh segmen sebagai tampilan angka dari input keypad dan LCD untuk menampilkan karakter huruf dan angka.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa tujuh modul dari simulasi input, output, dan ADC sesuai dengan kriteria pengujiannya dan dapat mensimulasikan dengan baik setiap instuksi dari sistem mikrokontroler.

I.       PENDAHULUAN

 Manusia dalam kehidupannya cenderung ingin suatu hal yang serba otomatis tanpa harus sibuk untuk mengeluarkan banyak tenaga dalam menyelesaikan pekerjaannya, maka akhir-akhir ini banyak sekali pemanfaatan tenaga kerja manusia yang semakin sedikit. Tenaga kerja manusia sudah banyak tergantikan oleh mesin atau robot. Teknologi canggih seperti itu membutuhkan sebuah sistem otomatis dengan program yang dapat bekerja sendiri untuk menjalankan setiap instruksi sebagai pengganti dari instruksi yang biasa dilakukan oleh tenaga manusia. Teknologi mikrokontroler adalah salah satu sistem yang mampu melakukan setiap instruksi dalam bentuk program-program yang disimpan dalam chip tunggal sebagai otak kendali atau pemroses untuk melakukan setiap instruksi yag diinginkan.

Pembelajaran sistem mikrokontroler pada program studi teknik elektronika dalam peminatan atau konsentrasi bidang instrumentasi kendali di jurusan Teknik Elektro FT-UNJ sebelumnya masih mempelajari tipe seri dari ATMEL keluarga MCS51, tetapi penulis mencoba memperkenalkan seri yang berbeda yaitu pembuatan trainer mikrokontroler AVR (Alf and Vegard’sistem Risc Processor) ATmega8535 untuk menunjang pembelajaran mata kuliah sistem mikrokontroler di jurusan Teknik Elektro FT-UNJ. Praktek dalam perkuliahan sistem mikrokontroler hanya sebatas mengetik program dan mensimulasikannya menggunakan perangkat lunak 8051 IDE, mengkompilasi program untuk mengecek kesalahan atau error pada program yang dibuat, kemudian mentransfer program tersebut kedalam sebuah chip dengan perangkat lunak AEC ISP. Pemahaman mahasiswa masih terbatas dalam proses pembelajarannya karena belum dapat mengkomunikasikan program yang telah dibuat dengan rangkaian elektronik sesungguhya dan hanya melihat simulasi program atau instruksi yang dibuat sebatas perubahan bit-bitnya saja.

Penggunaan trainer sangat membantu dalam mensimulasikan cara kerja instruksi-instruksi program dan dapat dipakai sebagai bahan perbandingan antara perangkat lunak dengan perangkat elektronik, misalnya nilai data yang diberikan pada keluaran port yang digunakan, data input yang dipakai sebagai masukan port, tampilan yang dihasilkan apakah sesuai atau tidak. Jika data tidak sesuai maka dapat langsung dilihat atau disimulasikan dari output yang dihasilkan dan instruksi kerja dari sistem yang dibuat masih belum sempurna atau tidak berjalan. Berdasarkan hal tersebut maka trainer yang dibuat mencakup fungsi input dan output sederhana dan ADCdari sistem mikrokontroler.

II.    KERANGKA BERFIKIR

 Penggunaan trainer mikrokontroler merupakan salah satu contoh pembelajaran yang memanfaatkan komputer sebagai proses dalam pembuatan program input maupun output. Pembelajaran ini memberikan informasi secara visual atau melalui perangkat keras yaitu berupa input maupun output sehingga seseorang dapat berinteraksi langsung dengan trainer tersebut. Dengan proses tersebut maka penyampaian pesan belajar sangat efektif yaitu seseorang lebih mengingat (paham) jika pembelajaran tidak hanya sebatas teori tetapi juga prakteknya.

Salah satu tujuan pembelajaran sistem mikrokontroler di Jurusan Teknik Elektro pada mata kuliah sistem mikrokontroler yaitu memahami dasar pemrograman serta rangkaian aplikasi mikrokontroler keluarga AVR. Trainer yang akan dibuat memanfaatkan komponen dari mikrokontroler seri AVR yaitu ATmega8535 sebagai simulasi sederhana yang dari perangkat lunak AVR studio 4 dengan perangkat keras yang terdiri dari blok input sebagai masukan ke mikrokontroler, blok proses yaitu mikrokontroler yang mengolah setiap data masukan maupun keluaran, dan blok output yang merupakan keluaran dari mikrokontroler

III. METODE

Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen laboratorium dan dilaksanakan di laboratorium Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta.

  1. Perancangan Rangkaian Elektronik

Sistem minimum mikrokontroler AVR ATmega8535 merupakan IC mikrokontroler yang dapat beroperasi dengan gabungan dari beberapa komponen penunjang antara lain Kristal sebesar 11,0569 Hz dan kapasitor sebesar 22 pF sebagai rangkaian pembangkit pulsa atau osilator, tombol tekan dengan resistor 10 KΩ dan kapasitor 10 sebagai reset IC mikrokontroler, IC 7805 sebagai regulator tegangan 5 Volt, koneksi kabel ISP (In system Programming)

  1. Perancangan program

Perancangan program menggunakan bahasa assembler yang ditulis pada teks editor AVR studio 4. Dalam pembuatan struktur program dengan mikrokontroler AVR harus menyertakan header pada awal program untuk proses inisialisasi stack pointer yang berfungsi untuk menyimpan data sementara dan pemanggilan alamat kembali dari interupsi atau subrutin. Pada program .asm juga harus menyertakan include file m8535def.inc sebagai definisi file dari mikrokontroler AVR ATmega8535. Pada potongan program definisi file dari mikrokontroler AVR ATmega8535 disertakan yang terdapat pada Appnotes di drive C:, SPL dan SPH merupakan register stack pointer agar program dapat kembali ke alamat semula jika kembali dari subrutin. Perancangan program input dan output dengan mikrokontroler AVR ATmega8535 memerlukan proses inisialisasi pada pemakaian fungsi port I/O mikrokontroler yaitu DDR bit dan port bit mikrokontroler.

  1. Perancangan Box Trainer

Box untuk trainer yang akan dibuat harus bersifat interaktif dan mudah digunakan sehingga dapat dipakai untuk aplikasi penggunaan port yang lain selain yang terdapat dalam modul. Pada perancangan box trainer bahan yang dipergunakan yaitu papan acrylic berwarna transparan. Perancangan mekanik ini memiliki bentuk box dengan panjang 35 cm, lebar 30 cm, tinggi 10 cm.

IV.    HASIL PENELITIAN

1.      Pengujian Blok Input Trainer

 a.      Pengujian Input Push Button

Kondisi Push Button

Tegangan (Volt)

Level Logika

(High /Low)

Tidak Ditekan

4

1 (High)

Ditekan

0,01

0 (Low)

 

Tabel 4.1 Pengujian Kondisi Input Push Button

 b.      Pengujian Input Sensor Cahaya

 

Kondisi Sensor

Komparator 1

Komparator 2

Data Input

(Level Logika)

In (Volt)

OUT

(Volt)

In (Volt)

OUT

(Volt)

(+)

(-)

(+)

(-)

PB1

PB0

Tidak Terhalang

2,2

1

3,8

0,4

0,2

3,8

1

1

Terhalang

2,2

3

0,2

0,4

1,8

0,2

0

0

 

Tabel 4.2 Pengujian Kondisi Input Sensor Cahaya

 c.       Pengujian Input Keypad

Tombol

Keypad

Data Input

Heksadesimal

PA7

PA6

PA5

PA4

PA3

PA2

PA1

PA0

1

1

0

1

1

1

1

1

0

0xBE

2

1

1

0

1

1

1

1

0

0xDE

3

1

1

1

0

1

1

1

0

0xEE

4

1

0

1

1

1

1

0

1

0XBD

5

1

1

0

1

1

1

0

1

0xDD

6

1

1

1

0

1

1

0

1

0XED

7

1

0

1

1

1

0

1

1

0xBB

8

1

1

0

1

1

0

1

1

0xDB

9

1

1

1

0

1

0

1

1

0XEB

0

1

1

0

1

0

1

1

1

0XD7

*

1

0

1

1

0

1

1

1

0XB7

#

1

1

1

0

0

1

1

1

0xE7

 

Tabel 4.3 Pemberian Data Input Keypad

d.      Pengujian Input/Output ADC dengan Potensiometer

Tegangan Potensiometer

(Volt)

Tegangan Referensi ADC

(Volt)

DATA OUTPUT

PB7

PB6

PB5

PB4

PB3

PB2

PB1

PB0

0-0,49

5

1

1

1

1

1

1

1

1

0,5-0,99

5

1

1

1

1

1

1

1

0

1-1,49

5

1

1

1

1

1

1

0

1

1,5-1,99

5

1

1

1

1

1

0

1

1

2-2,49

5

1

1

1

1

0

1

1

1

2,5-2,99

5

1

1

1

0

1

1

1

1

3-3,49

5

1

1

0

1

1

1

1

1

3,5-3,99

5

1

0

1

1

1

1

1

1

4-4,49

5

0

1

1

1

1

1

1

1

4,5-5

5

0

0

0

0

0

0

0

0

Tabel 4.4 Pengujian Input/Output ADC dengan Potensiometer

2.      Hasil Pengujian Blok Output Trainer

a.      Pengujian Output LED

Data Output

(Level Logika)

Tegangan Port

(Volt)

Kondisi LED

(Nyala/Mati)

0

0,1

Nyala

1

4,5

Mati

Tabel 4.5 Pengujian Kondisi Output LED

 b.      Pengujian Output Motor DC

Data Output

Biner

Tegangan Port

(Volt)

Tegangan motor

(Volt)

Arah Putaran motor

PB1 (4A)

PB0 (3A)

4Y

3Y

10

5

0

4,8

0,1

Kanan

01

0

5

0,1

4,6

Kiri

00

0

0

0,1

0,1

Berhenti

11

5

5

4,8

4,8

Berhenti

Tabel 4.6 Pengujian Output Motor DC

 c.       Pengujian Output Motor Stepper

Data Output

Biner

Tegangan Port (Volt)

PC3

PC2

PC1

PC0

0001

0,1

0,1

0,1

3,8

0010

0,1

0,12

3,6

0,1

0100

0,1

3,6

0,1

0,1

1000

3,4

0,1

0,1

0,1

Tabel 4.7 Pengujian Output Motor Stepper

 

Analisis Hasil Pengujian Blok Input

 Pada input yang memakai push button dihubungkan dengan common ground yang berfungsi untuk memberikan input low ke mikrokontroler yaitu 0-0,2 Volt. Hal tersebut dapat dilihat pada tabel hasil pengujian push button yaitu jika push button dalam kondisi tidak ditekan tegangan di port sebesar 4 Volt yang memberikan logika High data yang dibaca adalah logika “1”. Sedangkan jika push button aktif maka akan terhubung ke ground yang akan memberikan tegangan sebesar 0,01 Volt.

Input sensor cahaya menggunakan IC LM324 sebagai komparator atau pembanding tegangan. Masukan inverting atau (-) dihasilkan dari perbedaan tegangan photodiode, sedangkan masukan non-inverting atau (+) dihasilkan dari referensi tegangan resistor variabel. Fungsi komparator ini yaitu untuk membandingkan besar tegangan antara masukan inverting dengan masukan non-inverting jika sensor dalam keadaan tidak terhalang oleh benda maka besar tegangan masukan (+) sebesar 2,2 Volt lebih besar dari tegangan masukan (-) sebesar 1 volt maka pada output komparator akan menghasilkan logika high sebesar 3,8 Volt. Kondisi tersebut dibaca oleh mikrokontroler dengan logika “1”. Sebaliknya pada kondisi sensor terhalang oleh benda maka tegangan masukan (-) sebesar 3 Volt lebih besar dari tegangan masukan (+) sebesar 2,2 Volt maka pada ouput komparator akan menghasilkan logika low sebesar 2,2 Volt. Ouput komparator dengan logika low nantinya akan dibaca oleh mikrokontroler dengan logika “0” (sensor aktif).

 

Analisis Hasil Pengujian Blok Input

 Output LED dihubungkan VCC pada common anodanya, LED akan menyala jika diberikan output logika low dengan tegangan port sebesar 0,1 Volt karena arus akan mengalir dari anoda ke katoda pada LED (bias maju). Sedangkan LED tidak akan menyala jika diberikan output logika high dengan besar tegangan port mendekati VCC yaitu 4,5 Volt.

Pada Output motor DC menggunakan IC L293D yang dihubungkan ke motor DC. Aplikasi motor DC ini yaitu dengan memberikan input logika yang berbeda pada PB0 dan PB1. Pada saat logika 0 maka tegangan port sebesar 0 Volt sedangkan logika 1 besar tegangannya 5 Volt. Untuk menggerakkan motor DC dihubungkan dengan pin 3Y dan 4Y dengan besar output tegangannya tidak sama dengan output dari mikrokontroler pada kondisi high tegangannya 4,8 Volt sedangkan pada kondisi low besar tegangannya 0,1 Volt. Arah putaran motor DC ini tergantung dari input masukan pada port PB0 dan PB1 atau pin 3A dan 4A.

 

V.          KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

  1. Trainer mikrokontroler dapat mensimulasikan input dan output mikrokontroler secara nyata dengan perangkat input dan ouput yang ditampilkan secara hardware.
  2.  Simulasi input dan ouput lebih jelas karena dapat divisualisasikan sesuai perubahan data dari mikrokontroler.
  3. Modul ADC ditampilkan dengan output LED dengan memanfaatkan fungsi ADC internal mikrokontroler AVR ATmega8535
  4. Setiap modul dalam trainer mikrokontroler dapat bekerja dengan baik sesuai program yang dibuat.

 

IMPLIKASI

1.      Bidang Keteknikan

Penelitian ini dapat dipraktekan dengan menggunakan bahasa pemrograman lain, misalnya bahasa C dan juga dapat dipraktekan dengan aplikasi lain selain dalam modul trainer.

2.      Bidang Pendidikan

Penelitian ini dapat dipelajari dan dipraktekan sebagai alat bantu pembelajaran praktikum sistem mikrokontroler untuk menambah wawasan bagi mahasiswa (penggunanya) sehingga dapat dijadikan bahan analisa dan perbaikan kekurangannya.

 

SARAN

Saran untuk mengatasi dan melengkapi beberapa kelemahan pada penelitian ini, yaitu sebagai berikut :

  1. Penelitian ini dapat dijalankan dengan menggunakan bahasa pemrograman lain seperti bahasa C.
  2. Agar arus keluaran mikrokontroler cukup untuk menggerakkan rangkaian output dapat menggunakan IC Buffer 74LS244 atau IC penyangga lainnya.
  3. Penambahan port I/O dapat menggunakan PPI 8255 atau mikrokontroler lagi.
  4. Komponen potensiometer dapat diganti dengan resistor variabel yang lebih bagus atau memiliki kepresisian lebih tinggi.

 

 

DAFTAR PUSTAKA

 

Atmel. 8-bit AVR Microcontroller With 8K Bytes In-System Programmable Flash ATmega 8535, ATmega8535, 2005, (Online), (http://www.alldatasheets.com, diakses 14 September 2007)

Budi, Eko Mursito. Simulator Untuk Pengajaran Sistem Control.  Bandung : Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi dan Komputasi, 2006

Budiharto, Widodo. Perancangan sistem dan aplikasi mikrokontroler. Jakarta : Elex Media Komputindo, 2005

Cahyadi. Implementasi Protokol I2C Bus pada komunikasi antar IC Mikrokontroler AT89S51. Skripsi, Jakarta : Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, UNJ, 2007

Gadre, Dhananjay V. Programming and Customizing The AVR Microcontroller. USA : Mc. GrawHill Companies, 2001

JoAldera, Microcontroller ATmega8535, (Online (http://duniaelektronika.blogspot.com, diakses 14 September 2007)

Malvino, Albert Paul, Prinsip-Prinsip Elektronik. Jakarta : ERLANGGA, 1990

mikroElektronika, Introduction to Microcontroller, Ebook-Electronics, (Online), (http://www.mikrocontroller.net, diakses 14 September 2007)

Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Penggunaan dan Antar muka Modul LCD M1632.

Jakarta : PT Elex Media Komputindo, 2007

Texas Instruments. L293, L293D Quadruple Half-H Drivers, 2002, (Online),

(http://www.alldatasheets.com, diakses 14 September 2007)

Wardhana, Lingga. Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR Seri ATmega8535 Simulasi, Hardware, dan Aplikasi. Yogyakarta : ANDI,2006

Wibisono Koselan, Susanto. Motor Stepper : Tipe dan Rangkaian Kontrol (Bagian I), (Online), (http://www.hsi-inc.com, diakses pada tanggal 30 November 2007)

Winoto, Ardi. Belajar Mikrokontroler Atmel AVR ATtiny2313 Step By Step.

Yogyakarta : Gava Media, 2006

Leave a comment