DAFTAR ISI HalamanI. DASAR TEORIMikrokontroler ATmega16 1.
Pengertian Mikrokontroler 22. Arsitektur ATmega16 23. Konfigurasi
Pena (PIN) ATmega16 44. Deskripsi PIN Mikrokontroler ATmega16 45.
Port sebagai Input / Output 56. Analog to Digital Converter 77
Segment1. Pengertian 7 Segment 72. Prinsip Kerja 7 Segment 9Light
Emitting Diode (LED) 1. Pengertian LED 92. Prinsip Kerja LED
10Switch1. Pengertian dan jenis jenis 10 II. PERCOBAANa. Flowchart
12b. Coding AVR 13c. Simulasi 15
Daftar Pustaka 15
I. DASAR TEORI
1. Mikrokontroler ATmega16a. Pengertian Mikrokontroler
ATmega16Mikrokontroler adalah sebuah sistem komputer lengkap dalam
satu serpih (chip). Mikrokontroler lebih dari sekedar sebuah
mikroprosesor karena sudah terdapat atau berisikan ROM (Read-Only
Memory), RAM (Read-Write Memory), beberapa Port masukan maupun
keluaran,dan beberapa peripheral seperti pencacah/pewaktu, ADC
(Analog to Digital converter), DAC (Digital to Analog converter)
dan serial komunikasi. Salah satu mikrokontroler yang banyak
digunakan saat ini yaitu mikrokontroler AVR. AVR adalah
mikrokontroler RISC (Reduce Instuction Set Compute) 8 bit
berdasarkan arsitektur Harvard. Secara umum mikrokontroler AVR
dapat dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu keluarga
AT90Sxx, ATMega dan ATtiny. Pada dasarnya yang membedakan
masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fiturnya Seperti
mikroprosesor pada umumnya, secara internal mikrokontroler ATMega16
terdiri atas unit-unit fungsionalnya Arithmetic and Logical Unit
(ALU), himpunan register kerja, register dan dekoder instruksi, dan
pewaktu beserta komponen kendali lainnya. Berbeda dengan
mikroprosesor, mikrokontroler menyediakan memori dalam serpih yang
sama dengen prosesornya (in chip).
b. Arsitektur ATMEGA16Mikrokontroler ini menggunakan arsitektur
Harvard yang memisahkan memori program dari memori data, baik bus
alamat maupun bus data, sehingga pengaksesan program dan data dapat
dilakukan secara bersamaan (concurrent). Secara garis besar
mikrokontroler ATMega16 terdiri dari:1. Arsitektur RISC dengan
throughput mencapai 16 MIPS pada frekuensi 16Mhz.2. Memiliki
kapasitas Flash memori 16Kbyte, EEPROM 512 Byte, dan SRAM 1Kbyte3.
Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.4.
CPU yang terdiri dari 32 buah register.5. User interupsi internal
dan eksternal6. Port antarmuka SPI dan Port USART sebagai
komunikasi serial
7. Fitur Peripheral Dua buah 8-bit timer/counter dengan
prescaler terpisah dan mode compare Satu buah 16-bit timer/counter
dengan prescaler terpisah, mode compare, dan mod capture Real time
counter dengan osilator tersendiri Empat kanal PWM dan Antarmuka
komparator analog 8 kanal, 10 bit ADC Byte-oriented Two-wire Serial
Interface Watchdog timer dengan osilator internal
Gambar 2.1 Blok diagram ATMega16c. Konfigurasi Pena (PIN)
ATmega16Konfigurasi pena (pin) mikrokontroler Atmega16 dengan
kemasan 40-pin dapat dilihat pada Gambar 2.2. Dari gambar tersebut
dapat terlihat ATMega16 memiliki 8 pin untuk masing-masing Gerbang
A (Port A), Gerbang B (Port B), Gerbang C (Port C), dan Gerbang D
(Port D).
Gambar 2.2 Pin-Pin Atmega16
d. Deskripsi PIN Mikrokontroler ATmega161. VCC (Power Supply)
dan GND(Ground)a. Port A (PA7..PA0)Port A berfungsi sebagai input
analog pada konverter A/D. Port A juga sebagai suatu Port I/O 8-bit
dua arah, jika A/D konverter tidak digunakan. Pin - pin Port dapat
menyediakan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk
masing-masing bit). Port A output buffer mempunyai karakteristik
gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber.
Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai input dan secara eksternal
ditarik rendah, pinpin akan memungkinkan arus sumber jika resistor
internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah tri-stated manakala
suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu habis.
b. Port B (PB7..PB0)Port B adalah suatu port I/O 8-bit dua arah
dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
Port B output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input,
pena Port B yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber
jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Port B adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu
habis.
c. Port C (PC7..PC0)Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah
dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
Port C output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input,
pena Port C yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber
jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Port C adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu
habis.
d. Port D (PD7..PD0)Port D adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah
dengan resistor internal pull-up (yang dipilih untuk beberapa bit).
Port D output buffer mempunyai karakteristik gerakan simetris
dengan keduanya sink tinggi dan kemampuan sumber. Sebagai input,
pena Port D yang secara eksternal ditarik rendah akan arus sumber
jika resistor pull-up diaktifkan. Pena Port D adalah tri-stated
manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu
habis.
RESET (Reset input) XTAL1 (Input Oscillator) XTAL2 (Output
Oscillator) AVCC adalah pena penyedia tegangan untuk Port A dan
Konverter A/D. AREF adalah pena referensi analog untuk konverter
A/D.
e. Port sebagai Input/OutputATMega16 mempunyai empat buah port
yang bernama PortA, PortB, PortC, dan PortD. Keempat port tersebut
merupakan jalur bi- directional dengan pilihan internal pull-up.
Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn, dan
PINxn. Huruf x mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf n
mewakili nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit
PORTxn terdapat pada I/O address PORTx, dan bit PINxn terdapat pada
I/O address PINx. Bit DDxn dalam register DDRx (Data Direction
Register) menentukan arah pin. Bila DDxn diset 1 maka Px berfungsi
sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px berfungsi sebagai pin
input.Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin
input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan
resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi
sebagai pin output. Pin port adalah tri-state setelah kondisi
reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin
output maka pin port akan berlogika 1. Dan bila PORTxn diset 0 pada
saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan
berlogika 0. Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state
(DDxn=0, PORTxn=0) ke kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=1) maka
harus ada kondisi peralihan apakah itu kondisi pull-up enabled
(DDxn=0, PORTxn=1) atau kondisi output low (DDxn=1, PORTxn=0).
Biasanya, kondisi pull-up enabled dapat diterima sepenuhnya, selama
lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan perbedaan antara
sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Jika ini bukan
suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset 1 untuk
mematikan semua pull-up dalam semua port. Peralihan dari kondisi
input dengan pull-up ke kondisi output low juga menimbulkan masalah
yang sama. Kita harus menggunakan kondisi tri-state (DDxn=0,
PORTxn=0) atau kondisi output high (DDxn=1, PORTxn=0) sebagai
kondisi transisi.
Tabel Konfigurasi pin port
Bit 2 PUD : Pull-up Disable Bila bit diset bernilai 1 maka
pull-up pada port I/O akan dimatikan walaupun register DDxn dan
PORTxn dikonfigurasikan untuk menyalakan pull-up (DDxn=0,
PORTxn=1).
f. Analog To Digital ConverterAVR ATMega16 merupakan tipe AVR
yang telah dilengkapi dengan 8 saluran ADC internal dengan resolusi
10 bit. Dalam mode operasinya, ADC dapat dikonfigurasi, baik single
ended input maupun differential input. Selain itu, ADC ATMega16
memiliki konfigurasi pewaktuan, tegangan referensi, mode operasi,
dan kemampuan filter derau (noise) yang amat fleksibel sehingga
dapat dengan mudah disesuaikan dengan kebutuhan dari ADC itu
sendiri. ADC pada ATMega16 memiliki fitur-fitur antara lain :
Resolusi mencapai 10-bit Akurasi mencapai 2 LSB Waktu konversi
13-260s 8 saluran ADC dapat digunakan secara bergantian Jangkauan
tegangan input ADC bernilai dari 0 hingga VCC Disediakan 2,56V
tegangan referensi internal ADC Mode konversi kontinyu atau mode
konversi tunggal Interupsi ADC complete Sleep Mode Noise
canceler
2. 7 Segmenta. Pengertian 7 SegmentDisplay 7 segment merupakan
komponen yang berfungsi sebagai penampil karakter angka dan
karakter huruf. Display 7 segment sering juga disebut sebgai
penampil 7 ruas. Pada display 7 segment juga dilengkapi karakter
titik (dot) yang sering dibutuhkan untuk karakter koma atau titik
pada saat menampilkan suatu bilangan. Display 7 segment terdiri
dari 7 penampil karakter yang disusun dalam sebuah kemasan sehingga
dapat menampilkan karakter angka dan karakter huruf. Terdapat 7
buah penampil dasar dari LED (Light Emiting Diode) yang dinamakan
karakter A-F dan karakter dot. Bentuk susunan karakter penampil
karakter A-F pada display 7 segmen dapat dilihat pada gambar
berikut. Bentuk Susunan Karakter Display 7 Segment.
Pada dasarnya penampil 7 segment merupakan rangkaian 7 buah
dioda LED (Light Emiting Diode). Terdapat 2 (dua) jenis rangkaian
dasar dari display 7 segment yang dikenal sebagai display 7 segment
common anoda (CA) dan common cathoda (CC). Pada display common
anoda untuk mengaktifkan karakter display 7 segment diperlukan
logika rendah (0) pada jalur A-F dan Dot dan sebaliknya untuk
display 7 segment common cathoda (CA) logika tinggi (1) . Rangkaian
internal display 7 segment common anoda dan common cathoda (CC)
dapat dilihat pada gambar berikut.
Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Anoda
Rangkaian Internal Display 7 Segment Common Cathoda
Rangkaian LED seperti pada gambar diatas disusun sedemikian rupa
sehingga membentuk display 7 segment yang dapat menampilkan
karakter angka dan huruf. Karena hanya terdiri dari 7 bagian (7
ruas) maka tampilan huruf yang dihasilkan dispaly 7 segment tidak
dapat menampilkn karakter huruf secara lengkap a-z, akan tetapi
dalam aplikasi rangkaian elektronika karakter huruf yang sering
ditampilkan oleh display 7 segment adalah karakter A-F saja.
Display 7 segment dapat menamplikan karakter angka desimal 0 9 yang
dapat dilihat pada gambar berikut.
Karakter Angka pada 7 Segment
b. Prinsip Kerja 7 Segment
Prinsip kerja dari seven segment ini adalah inpuan bilangan
biner pada switch dikonversi kedalam decoder, baru kemudian decoder
mengkonversi bilangan biner tersebut ke dalam bilangan desimal,
yang mana bilangan desimal ini akan ditampilkan pada layar seven
segmen. Fungsi dari decoder sendiri adalah sebagai pengkonversi
bilangan biner ke dalam bilangan desimal.
3. Light Emitting Diode (LED)
a. Pengertian LED
Light Emitting Diode atau biasa disebut LED adalah komponen
elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor dan masih
termasuk dalam kategori dioda. Tetapi LED mempunyai keistimewaan
yaitu dapat memancarkan cahaya seperti lampu. LED strukturnya sama
dengan Dioda, yaitu menggunakan sambungan P dan N. Untuk dapat
menghasilkan emisi cahaya pada semikonduktor, bahan pengotor atau
doping yang dipakai adalah galium, arsenic, dan phospor. Bahan
pengotor atau doping yang berbeda akan menghasilkan yang berbeda
juga. Warna LED yang umum adalah Merah, Kuning, Hijau, Biru,
Putih.Kelabihan dari LED ini adalah konsumsi listrik yang lebih
rendah dibandingkan dengan lampu atau yang lainnya bila digunakan
sebagai sumber cahaya. Selain itu kelebihan lainnya adalah tahan
lama, murah, dan tersedia dalam berbagai warna sesuai dengan
kebutuhan. Dengan perkembangan teknologi, sekarang LED digunakan
untuk penerangan ruangan dengan pertimbangan konsumsi daya yang
lebih rendah. Sehingga dengan daya dan biaya minimal sudah dapat
digunakan untuk penerangan yang setara dengan lampu TL. Berikut
adalah simbol Light Emitting Diode (LED)
b. Prinsip Kerja Light Emitting Diode (LED)
Seperti halnya dioda, maka LED juga memiliki 2 kutub yaitu Anoda
dan Katoda. LED akan menyala apabila mendapat bias Forward atau ada
arus listrik yang mengalir dari Anoda ke Katoda. Dalam rangkaian
Elektronika pemasangan kaki LED tidak boleh terbalik, karena
apabila terbalik atau mendapat bias Reverse maka LED tidak akan
menyala. LED memiliki karakteristik yang berbeda menurut warna yang
dihasilkan. Arus listrik yang diperbolehkan untuk LED berkisar
antara 10 mA - 20 mA dan pada tegangan 1,6 Volt - 3,5 Volt sesuai
dengan warna yang dihasilkan. Apabila Arus atau Tegangan yang
mengalir lebih dar ketentuan tersebut, maka LED akan terbakar atau
putus. Untuk Menyiasati hal tersebut dapat menggunakan Resistor
yang berfungsi sebagai pembatas arus dan pembagi tegangan.
4. Switch atau Saklara. Pengertian dan Macam-Macam SwitchSwitch
atau saklar merupakan komponen elektronika yang berfungsi sebagai
memutus dan menghubungkan aliran listrik. Dan ada beberapa jenis
jenis saklar contohnya seperti di bawah:a) Limit switch Limit
switch merupakan jenis saklar yang dilengkapi dengan katup yang
berfungsi menggantikan tombol. Prinsip kerja limit switch sama
seperti saklar Push ON yaitu hanya akan menghubung pada saat
katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah
ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan. Limit
switch termasuk dalam kategori sensor mekanis yaitu sensor yang
akan memberikan perubahan elektrik saat terjadi perubahan mekanik
pada sensor tersebut. Penerapan dari limit switch adalah sebagai
sensor posisi suatu benda (objek) yang bergerak. Simbol limit
switch ditunjukan pada gambar berikut.
Gambar simbol dan bentuk switch limitLimit switch umumnya
digunakan untuk : Memutuskan dan menghubungkan rangkaian
menggunakan objek atau benda lain. Menghidupkan daya yang besar,
dengan sarana yang kecil. Sebagai sensor posisi atau kondisi suatu
objek.
b) Saklar Push ON Saklar Push ON merupakan komponen elektronika
yang berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan dua titik atau
lebih dalam suatu rangkaian elektronika. Salah satu jenis saklar
adalah saklar Push ON yaitu saklar yang hanya akan menghubungkan
dua titik atau lebih pada saat tombolnya ditekan dan pada saat
tombolnya tidak ditekan maka akan memutuskan dua titik atau lebih
dalam suatu rangkaian elektronika. Simbol saklar Push ON ditunjukan
pada gambar berikut.
Gambar simbol dan bentuk Saklar push ON dapat berbentuk berbagai
macam, ada yang menggunakan tuas dan ada yang tanpa tuas. Saklar
push ON sering diaplikasikan pada tombol-tombol perangkat
elektronik digital. Saklar push ON juga dikenal sebagai saklar push
button.
II. PERCOBAAN
1. Flowchart dari Rangkaian 4 Switch
2. Program dari AVR
#include #include
int i;int Nama [5] = {0x02,0x08,0x47,0x41,0x09};int TL [10] =
{0xA4,0xA4,0xBF,0xC0,0xB0,0xBF,0xF9,0x90,0x90,0x99};
void main(void){
DDRC = 0xFF;DDRD = 0xFF;
while (1) { PORTC = 0xFF; if (PINB.0 == 0) //Nama : GALUH {for
(i=0; i
