LANDASAN TEORI - library.binus.ac.idlibrary.binus.ac.id/eColls/eThesisdoc/Bab2/2011-1-00714-sk...

6

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroller AVR

Mikrokontroler adalah suatu alat elektronika digital yang mempunyai masukan

dan keluaran serta dapat ditulis dan dihapus dengan cara khusus. Mikrokontroler

dapat diberikan suatu program yang bekerja sesuai dengan keinginan pengguna.

Sehingga ketika mikrokontroler dihubungkan dengan input dan output, pengguna

juga dapat menggunakan mikrokontroler tersebut. Bisa dikatakan mikrokontroler

menjadi otak bagi jalannya alat-alat lain pada suatu sistem keseluruhan.

Internal architecture AVR ditemukan oleh 2 mahasiswa Norwegian Institute of

Technology (NTH) bernama Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan. Dikenal sebagai

Mikro RISC (µRISC), AVR sendiri dilaporkan memiliki kepanjangan Advanced

Virtual RISC. Tetapi ada juga rumor yang menyatakan bahwa AVR kepanjangan

dari nama penemunya yaitu Alf, Vegard RISC. Namun, dari ATMEL sendiri

menyatakan bahwa AVR tidak mempunyai kepanjangan apapun.

Secara umum, keluarga AVR dibagi menjadi 5 kategori group:

1. Tiny AVR

Seri Attiny mempunyai jumlah pin sebanyak 6-32 pin dengan program

memory sebesar 0.5-8 kB dan peripheral set yang terbatas.

2. MegaAVR

Seri Atmega mempunyai program memory sebanyak 4-256 kB dengan

jumlah pin sebanyak 28-100 pin serta Instruction set yang lebih banyak untuk

menangani program yang lebih besar. Dilengkapi pula peripheral set yang lebih

luas.

7

3. Xmega

Seri Atxmega mempunyai program memory sebesar16-284kB. Jumlah pin

sebanyak 44-64-100 pin. Dilengkapi dengan fitur seperti Direct Memory Access

Controller, Event System, dan cryptography support. Peripheral set juga lebih

luas dengan menggunakan Digital to Analog Converter (DAC).

4. Specific Application AVR

Merupakan megaAVR dengan fungsi khusus yang tidak ditemukan di

keluarga AVR lainnya. Seperti LCD controller, USB controller, advanced

pulsed with modulation (PWM) , Battery Management, Controller Area Network

(CAN), dll.

5. Atmel At94k FPSLIC

Merupakan family AVR yang core nya sudah on-die dengan FPGA. FPSLIC

menggunakan SRAM untuk menyimpan program code nya. Berbeda dengan tipe

AVR lainnya yang menyimpannya dalam flash memory.

Gambar 2.1 Perbandingan feature dengan jumlah pin keluarga AVR

8

AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam

kode 16 bit (mnemonic) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus

instruksi clock. Yang membedakan dari semua keluarga AVR adalah ukuran memory

ROM-nya, peripheral yang dipakai, dan feature yang tersedia. Untuk instruksi dan

arsitektur bisa dikatakan hampir sama.

Gambar 2.2 Blok Diagram AVR

2.1.1. ATMega8535

9

Gambar 2.3 Konfigurasi pin ATMega8535

Keterangan pin ATMega 8535:

• VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai catu daya

• GND merupakan pin ground.

• PORTA (PA7...PA7)

Merupakan 8-bit bi-directional I/O port jika A/D Converter tidak

digunakan. Port A ini mempunyai internal pull-up resistor. Output buffers Port A

mempunyai kemampuan high sink dan mengeluarkan arus yang sama. Ketika

PA0 sampai PA7 digunakan sebagai input maka arus dapat masuk jika internal

pull-up resistor diaktifkan. Port A adalah tri-stated ketika kondisi reset menjadi

aktif bahkan ketika clock sedang tidak berjalan. Port A mempunyai fungsi-fungs i

alternatif yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.1 Fungsi alternatif Port A pada Atmega8535

Port Fungsi Alternatif

PA7 ADC7 (ADC input channel 7)






10



• PORT B (PB0...PB7)

Merupakan 8-bit bi-directional I/O port dengan internal pull-up resistor.

Output buffers Port B mempunyai kemampuan high sink dan mengeluarkan arus

yang sama. Ketika PB0 sampai PB7 digunakan sebagai input maka arus dapat

masuk jika pull-up resistor diaktifkan. Port B adalah tri-stated ketika kondis i

reset menjadi aktif bahkan ketika clock sedang tidak berjalan. Port B mempunyai

fungsi-fungsi alternatif yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.2 Fungsi alternatif Port B pada Atmega8535


PB7 SCK (SPI Bus Serial Clock)

PB6 MISO (SPI Bus Master Input/Slave Output)

PB5 MOSI (SPI Bus Master Output/Slave Input)

PB4 SS (SPI Slave Select Input)

PB3 AIN1 (Analog Comparator Negative Input)

OC0 (Timer/Counter0 Output Compare Match Output)

PB2 AIN0 (Analog Comparator Positive Input)

INT2 (External Interrupt 2 Input)

11

PB1 T1 (Timer/Counter1 External Counter Input)

PB0 T0 (Timer/Counter0 External Counter Input)

XCK (USART External Clock Input/Output)

• PORTC (PC0...PC7)


Output buffers Port C mempunyai kemampuan high sink dan mengeluarkan arus

yang sama. Ketika PC0 sampai PC7 digunakan sebagai input maka arus dapat

masuk jika pull-up resistor diaktifkan. Port C adalah tri-stated ketika kondis i

reset menjadi aktif bahkan ketika clock sedang tidak berjalan. Port C mempunyai


Tabel 2.3 Fungsi alternatif Port C pada Atmega8535


PC7 TOSC2 (Timer Oscillator Pin 2)

PC6 TOSC1 (Timer Oscillator Pin 1)

PC1 SDA (Two-wire Serial Bus Data Input/Output Line)

PC0 SCL (Two-wire Serial Bus Clock Line)

• PORTD (PD0...PD7)


Output buffers Port D mempunyai kemampuan high sink dan mengeluarkan arus

yang sama. Ketika PD0 sampai PD7 digunakan sebagai input maka arus dapat

12

masuk jika pull-up resistor diaktifkan. Port D adalah tri-stated ketika kondis i

reset menjadi aktif bahkan ketika clock sedang tidak berjalan. Port D mempunyai


Tabel 2.4 Fungsi alternatif Port D pada Atmega8535


PD7 OC2 (Timer/Counter2 Output Compare Match Output)

PD6 PD6 ICP1 (Timer/Counter1 Input Capture Pin)

PD5 PD5 OC1A (Timer/Counter1 Output Compare A Match

Output)

PD4 PD4 OC1B (Timer/Counter1 Output Compare B Match

Output)

PD3 PD3 INT1 (External Interrupt 1 Input)

PD2 PD2 INT0 (External Interrupt 0 Input)

PD1 PD1 TXD (USART Output Pin)

PD0 PD0 RXD (USART Input Pin)

• RESET

Merupakan pin reset. Jika diberi level tegangan low untuk waktu yang

tidak lama daripada panjang pulsa minimum akan melakukan reset bahkan ketika

clock tidak berjalan. Pulsa yang terlalu kecil panjangnya tidak menjamin untuk

mengakibatkan reset bekerja.

13

• XTAL1

Merupakan input untuk inverting oscillator amplifier dan untuk internal

clock operating circuit.

• XTAL2

Output dari inverting oscillator amplifier.

• AVCC

Merupakan pin tegangan supply untuk portA dan A/D Converter. Pin ini

terhubung ke VCC secara eksternal bahkan ketika ADC jika tidak digunakan.

Ketika menggunakan ADC, pin ini terhubung ke VCC melalui low pass filter.

• AREF

Merupakan tegangan referensi analog jika menggunakan A/D Converter.

2.1.2 Komunikasi Serial

Pada dasarnya media komunikasi terdiri dari 3 bagian yaitu

transmitter, media, dan receiver. Transmitter adalah alat yang mengirim

sinyal atau data. Receiver adalah alat yang menerima sinyal atau data dari

transmitter. Sedangkan media adalah jalur yang digunakan dalam

pengiriman data tersebut. Bisa memakai kabel atau memakai non kabel

(wireless).

Transmitter dan Receiver biasa digunakan dalam pengiriman data

antara 2 atau lebih titik dalam sebuah jaringan. Data komunikasi pada

pengiriman sinyal sangat ditentukan oleh noise, perbedaan level ground,

14

ketidakcocokan impedansi, dan beberapa gangguan yang berhubungan

pada saat instalasi jaringan.

Komunikasi serial mempunyai 2 mode yaitu :

a) 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 dengan receiver.

b) Asinkron

Mode asinkron merupakan mode komunikasi yang pengiriman tiap bit

data dilakukan tanpa menggunakan sinkronisasi clock. Transmitter yang

ingin mengirimkan bit-bit data harus menyepakati suatu standar

Universal Asynchronous Receive Transmit (UART) sehingga komunikasi

data dilakukan dengan suatu standard yang telah disepakati terlebih

dahulu oleh transmiter dan receiver. Standar UART terdapat pada IC

yang dapat mengkonversi 8 bit data ke dalam aliran serial untuk

dikirimkan menuju receiver, demikian sebaliknya pada saat menerima

dari serial maka IC UART akan mengubah data serial menjadi 8 bit data

yang selanjutnya dapat diproses.

15

Gambar 2.4 Konfigurasi pin DB 9 Male dan Female

Tabel 2.5 Konfigurasi Serial pin-out pada konektor DB-9

D Type 9 pin Abbreviation Full Name

Pin 3 TD Transmit Data

Pin 2 RD Recieve Data

Pin 7 RTS Request To Send

Pin 8 CTS Clear To Send

Pin 6 DSR Data Set Ready

Pin 5 SG Signal Ground

Pin 1 CD Carrier Detect

Pin 4 DTR Data Transmit Ready

Berikut merupakan fungsi masing-masing port pada serial :

1. DTR (Data terminal Ready)

DTR berfungsi sebagai indicator yang berguna untuk

menunjukkan kapan modem akan digunakan dan modem menset

DSR untuk mengidentifikasikan bahwa modem sudah siap dan

koneksi sudah tersambung.

2. RTS (Request To Send)

Berfungsi untuk menset agar computer dapat meminta persetujuan

untuk mengirim.

16

3. TxD (Transmit Data)

Berfungsi untuk proses pengiriman data.

4. CTS (Clear To Send)

Berfungsi untuk menginformasikan kepada computer bahwa

modem sudah siap untuk menerima dan mengirim lewat kabel

telepon.

5. DSR (Data Set Ready)

Untuk mengidentifikasikan DTR. Bila DTR dibuat drop oleh

computer maka akan menyebabkan kebanyakan modem menjadi

terputus. Setelah terputus maka modem akan menyatakan bahwa

DSR low.

6. DCD (Data Carier Detect)

Pada modem, untuk mengaktifkan Jalur transmisi pada saluran

komunikasi. DCD akan aktif apabila modem mendeteksi adanya

carrier dalam jalur transmisi pada ujung saluran komunikasi.

7. RI (Ring Indicator)

Pada modem, merupakan pendeteksi adanya sinyal telepon yang

masuk pada saluran modem. RI akan aktif apabila ada yang

menggunakan jalur komunikasi telepon.

2.2 Transmisi Data

Suatu standar telah dikembangkan untuk memastikan kompatibilitas

antara unit-unit yang didukung oleh beberapa manufaktur yang berbeda dalam

melakukan trasnfer data yang berbeda dengan jarak atau data rates tertentu.

Electronic Industry Association (EIA) telah memproduksi berbagai macam

standard diantaranya RS485, RS422, RS232, dan RS423 yang berfungsi untuk

komunikasi data. Standard ini telah diuji coba dengan berbagai macam problem

17

praktis dan menghadapi bermacam-macam tipe jaringan. RS itu sendiri

merupakan kepanjangan dari Recommended Standard. Ada 2 jenis metode

transmisi data yaitu single ended dan differential.

A. Single Ended Data Transmission

Merupakan jenis komunikasi yang pengiriman datanya dilakukan

dari 1 transmitter ke receiver lainnya. Mempunyai data rates yang relative

lambat yaitu sekitar 20Kbits / sekon. Dan juga jarak yang hanya mencapai

50 ft pada saat data rate maksimum. Komunikasi single ended ini

diterapkan pada RS232 dan RS423. Sinyal tersebut direpresentasikan

oleh level tegangan antara TX terhadap ground dan juga RX terhadap

ground.

B. Differential Data Transmission

Differential Data Transmission dipakai ketika membutuhkan data

rates yang tinggi atau jarak komunikasi yang jauh. Sinyal differential

dapat menekan sinyal noise yang dapat muncul sebagai common mode

voltages pada suatu jaringan.

Berikut adalah perbedaan spesifikasi antara RS232, RS423, RS422, dan RS485.

Tabel 2.6 Perbedaan spesifikasi antara RS232, RS423, RS422,RS485

Specification RS232 RS423 RS422 RS485

Mode of Operation Single

Ended

Single

Ended

Differential Differential

Total Number of Driver 1Driver 1 Driver 1 Driver 32 Driver

18

and Receiver 1

Receiver

10

Receiver

10 Receiver 32 Receiver

Maximum Cable Length 50 Ft 4000 Ft 4000 Ft 4000 Ft

Maxinmum Data Rate 20 kb/s 100kb/s 10Kb/s –

100Kb/s

10Kb/s –

100Kb/s

Maximum Driver output

Voltage

+/- 25V +/-6V -0.25V to

+6V

-7V to

+12V

Driver output signal level

(loaded Min)

+/- 5V

to +/-

15V

+/- 3.6V +/- 2.0V +/- 1.5V

Driver output signal level

(Unloaded Max)

+/- 25V +/- 6V +/- 6V +/- 6V

Driver Load Impedance

(Ohms)

3k to 7k >=450 100 54

Max Driver Current in

High Z State

(Power ON)

N/A N/A N/A +/-100µA

Max Driver Current in

High Z State

(Power OFF)

+/-6mA

@ +/-2V

+/-100µA +/-100µA +/-100µA

19

Slew Rate(Max) 30V /

µS

Adjustabl

e

N/A N/A

Receiver Input Voltage

Range

+/-15V +/-12V -10V to +10V -7V to

+12V

Receiver Input Sensitivity +/- 3V +/-

200mV

+/- 200mV +/- 200mV

Receiver Input Resistance 3k to 7k 4k min. 4k min. >= 12k

2.3 Reed Switch

Gambar 2.5 Reed Switch

Reed switch merupakan switch yang bekerja berdasarkan ada tidaknya medan

magnet yang mempengaruhi switch. Switch ini berbentuk tabung yang didalamnya

mempunyai 2 buah lempengan logam yang terbuat dari nikel dan besi (NiFe) dimana

secara umum keadaan si reed switch ini adalah normaly open. Ketika magnet diletakkan

di dekat reed switch maka yang terjadi adalah 2 lempengan logam di dalam tabung akan

menempel dan switch ini akan tersambung sehingga keadaanya adalah normally closed.

Ketika magnet dijauhkan dari switch ini, maka reed switch akan kembali ke posisi

semula yaitu normally open.

20

Ada 2 kondisi yang dinamakan Pull In (PI) dan Drop Out (DO). Pull In adalah titik

dimana reed switch terhubung tertutup. Sedangkan Drop Out adalah titik dimana reed

switch terhubung terbuka. Pengukuran reed switch dihitung dalam milliTesla(mT).

MiliTesla mengindikasikan seberapa besar kekuatan medan magnet untuk membuat

contact reed switch terbuka maupun tertutup.

2.4 Catur Cina (Xiang Qi)

Xiangqi merupakan permainan dari Cina yang dimainkan oleh dua orang dan

termasuk dalam permainan papan berstrategi sekelompok dengan catur, shogi dari

Jepang, dan janggi dari Korea.

Permainan ini menggunakan bidak-bidak, mirip dengan catur. Terdapat bidak Raja,

Patih (Perdana Menteri), Gajah, Kuda, Benteng, dan Prajurit. Bidak Raja dalam catur

Cina hanya bisa dijalankan di empat kotak, konon sesuai dengan fungsi Raja yang tidak

boleh keluar di lingkungan istana. Bidak Gajah dijalankan di kotak empat miring dan

tidak menyeberang ke daerah lawan. Bidak Kuda, Benteng, dan prajurit langkahnya

hampir sama dengan catur biasa.Ada sedikit keunikan dalam permainan ini adalah

adanya bidak Meriam, yang memiliki gerak mirip dengan bidak Benteng, namun jika

hendak menyerang bidak ini harus melompati satu bidak lain, baik bidak musuh maupun

bidak kawan.

21

Gambar 2.6 Papan catur cina beserta bidaknya.

2.4.1 General (Raja)

Gambar 2.7 Bidak Raja

Raja di catur cina menyerupai Raja di catur biasa. Ketika Raja meninggal

maka permainan berakhir. Raja hanya boleh berjalan 1 step langkah vertikal atau

horizontal didalam istana. 2 buah Raja tidak boleh saling berhadapan satu sama

lain. Namun dalam konteks ini, Raja hanya bisa menyerang raja lain jika tidak

ada bidak yang menghalanginya. Penyerangan ini bernama “Raja Terbang”.

22

Gambar 2.8 Contoh pergerakan Raja

Pada Gambar 2.8 Raja yang hitam mempunyai 3 kemungkinan

pergerakan didalam istana. Raja hitam juga bisa menyerang Raja merah karena

berada pada posisi yang1 garis dengan tidak ada bidak lain yang saling menutupi.

2.4.2 Advisor (Perdana Menteri)

Gambar 2.9 Bidak Perdana Menteri

23

Perdana Menteri bergerak secara diagonal 1 langkah dan masih didalam

istana. 2 buah Perdana Menteri berfungsi untuk menjaga pertahanan yang kuat

ketika Raja diserang. Pada gambar 2.10 Perdana Menteri hitam mempunyai 4

kemungkinan pergerakan, sedangkan Perdana Menteri merah hanya mempunyai

satu pergerakan saja.

Gambar 2.10 Contoh pergerakan Perdana Menteri.

2.4.3 Elephant (Gajah)

Gambar 2.11 Bidak Gajah

Gajah dapat berjalan 2 langkah secara diagonal pada 1 waktu. Gajah tidak

bisa menyeberangi sungai. Namun jika pada diagonal dimana Gajah akan lewat

24

terdapat bidak yang menghalangi, Gajah tidak bisa melewatinya. 2 buah Gajah

dapat melindungi satu sama lain untuk membentuk pertahanan yang kuat. Pada

gambar 2.12 Gajah hitam mempunyai 2 kemungkinan pergerakan. Namun Gajah

merah hanya mempunyai 1 pergerakan saja karena Gajah tidak bisa

menyeberangi sungai dan jalan si Gajah merah ketengah di blok oleh Soldier

(Peon) hitam.

Gambar 2.12 Contoh pergerakan Gajah.

2.4.4 Horse (Kuda)

Gambar 2.13 Bidak Kuda

25

Kuda di xiang qi identik dengan Kuda atau Ksatria di catur. Jalannya

Kuda adalah bergerak 1 langkah pada garisnya dan kemudian 1 langkah

diagonal. Kuda tidak bisa melangkah apabila ada bidak yang menghalangi step

pertama. Pada gambar 2.14 Kuda hitam mempunyai 8 kemungkinan pergerakan.

Sedangkan Kuda merah hanya punya 2 kemungkinan pergerakan karena Peon

hitam menghalangi jalannya Kuda kekiri.

Gambar 2.14 Contoh pergerakan kuda

2.4.5 Chariot (Benteng)

Gambar 2.15 Bidak Benteng

26

Benteng di catur cina setara dengan Bom pada catur biasa. Benteng ini

berjalan banyak langkah secara horizontal atau vertikal. Bidak Benteng ini

menjadi pertimbangan karena merupakan bidak terkuat di catur cina.

Pada gambar 2.16 Benteng hitam mempunyai banyak step baik secara vertikal

maupun horizontal. Benteng hitam bisa juga memakan Benteng merah.

Gambar 2.16 Contoh pergerakan Benteng

2.4.6 Cannon (Meriam)

Gambar 2.17 Bidak Cannon

Bidak Cannon bergerak seperti Chariot kecuali satu. Yaitu Cannon hanya

bisa menyerang bidak lain dengan cara melompat bidak lain (termasuk sewarna).

27

Penyerangan jarak jauh ini membuat si Cannon menjadi bidak yang powerful.

Tetapi kadang karena menyerang bidak musuh harus melompati bidak yang

lainnya menjadi satu kelemahan tersendiri yang dimiliki oleh si Cannon.

Pada gambar 2.18 Cannon hitam mempunyai banyak kemungkinan

langkah. Cannon hitam ini juga dapat menyerah si Gajah merah.

Gambar 2.18 Contoh pergerakan Cannon

2.4.7 Soldier (Prajurit)

Gambar 2.19 Bidak Peon

Bidak Prajurit atau Peon hanya dapat berjalan 1 step pada tiap gilirannya.

Bidak ini hanya dapat berjalan kedepan sebelum menyeberangi sungai. Ketika

Peon ini telah menyebrangi sungai, maka bidak ini dapat begerak dari 1 titik ke

28

1titik kecuali ke belakang. Bidak ini menyerangnya selalu memakan bidak yang

ada didepannya. Bukan diagonal seperti Peon yang ada di catur biasa.

Pada gambar 2.20 Peon hitam dapat bergerak satu langkah kedepan.

Setelah Peon merah menyebrangi sungai maka Peon merah bisa bergerak kekiri

atau kekanan dan juga bisa memakan Cannon yang ada didepannya.

Gambar 2.20 Contoh pergerakan Peon

2.5 Rangkaian Matrix

Rangkaian matrix terdiri dari baris dan kolom yang terbuat dari kabel. Dalam hal

ini contoh yang mudah adalah keyboard 4 tombol. Ketika sebuah tombol keyboard

ditekan maka sebuah kabel pada kolom akan tersambung dengan sebuah kabel pada

baris dan membentuk suatu rangkaian tertutup. Sehingga controller keyboard akan

mendeteksi kalau rangkaian tersambung dan berasumsi kalau ada sebuah tombol yang

ditekan.

29

Gambar 2.21 Simple matrix keyboard 4 tombol

Pada gambar 2.21 merupakan keyboard dengan 4 buah tombol yaitu A,B,C, dan

D. Setiap tombol punya lokasi yang unik . Tombol A berada pada titik C1R1, tombol B

berada pada titik C2R1, tombol C berada pada titik C1R2, dan tombol D berada pada

titik C2R2. Rangkaian elektronik pada gambar 2.21 bisa dilihat pada gambar 2.22

Gambar 2.22 Rangkaian switch open keyboard 4 tombol

Untuk mendeteksi ada tidak nya tombol yang tertekan maka controller akan

melakukan scanning semua kolom satu persatu. Ketika sebuah kolom sedang aktif maka

controller bisa mendeteksi baris mana yang sedang aktif.

30

Gambar 2.23 Controller melakukan scanning kolom C1.

Pada gambar 2.23 Baik tombol A dan tombol C sama-sama tidak ditekan.

Meskipun R1 dan R2 aktif , controller sekarang tahu bahwa titik C1R1 dan C1R2 tidak

aktif. Kemudian akan mengaktifkan kolom C2 dan mengecek baris R1 dan R2 kembali.

Gambar 2.24 Controller melakukan scanning kolom C2

Pada gambar 2.24 Baik tombol B dan tombol D sama-sama tidak ditekan. Meskipun R1

dan R2 aktif, controller akan tahu bahwa titik C2R1 dan C2R2 tidak aktif. Apabila

tombol A ditekan maka yang terjadi adalah seperti gambar 2.25

31

Gambar 2.25 Tombol A ditekan sehingga switch A tersambung.

Pada gambar 2.25 controller mengaktifkan kolom C1 dan akan mendeteksi baris

mana yang sekarang aktif. Dari gambar 2.25 diketahui bahwa baris R1 sedang aktif

maka controller tahu bahwa titik C1R1 ada penekanan dan titik tersebut adalah milik

tombol A.

2.6 Ghosting effect dan penanggulangannya

Pada bagian bab 2.5 dibahas bagaimana cara scanning dan apa yang terjadi

apabila terdapat penekanan 1 tombol. Dengan menggunakan contoh keyboard 4 tombol,

ghosting terjadi ketika terdapat 3 buah tombol yang ditekan secara bersamaan.

Gambar 2.26 3 buah tombol ditekan pada saat bersamaan.

32

Pada kondisi seperti gambar 2.26 apabila semua berjalan dengan baik maka

controller akan mendeteksi titik C1R1, C2R1, dan C2R2. Apabila dilihat rangkaiannya

menjadi seperti berikut.

Gambar 2.27 Switch A,B,dan D tersambung

Gambar 2.28 Kolom C1 aktif membuat tombol C seolah-olah tertekan

Pada gambar 2.28 kolom C1 aktif, dan mengakibatkan ada yang tidak beres pada

gambar rangkaian tersebut. Baris R1 dan baris R2 aktif. Sehingga titik C1R1 dan C1R2

aktif juga Titik C1R1 identik dengan tombol A ditekan. Sedangkan titik C1R2 identik

dengan tombol C. Padahal switch tombol C terbuka dan tombol C tidak ditekan. Tetapi

keyboard controller tidak tahu ini dan menganggap bahwa tombol C ditekan. Inilah yang

disebut ghosting. Tombol C tidak ditekan namun controller menganggap bahwa tombol

33

C ada yang menekan dikarenakan rangkaiannya kurang sempurna. Untuk mengatasi

masalah tersebut perlu ditambahkan 1 buah komponen yaitu dioda.

Gambar 2.29 Skematik rangkaian dengan dioda.

Dengan rangkaian seperti gambar 2.29 ghosting bisa terhindar karena arus di

blok oleh dioda. Berikut adalah gambar rangkaian ketika kolom C1 aktif.

Gambar 2.30 C1 aktif pada keyboard 4 tombol dengan dioda

Pada gambar 2.30 ketika C1 aktif, hanya baris R1 saja yang aktif. Titik C2R1

tidak aktif karena arus terblok oleh dioda. Bandingkan dengan gambar 2.28 yang tidak

memakai dioda. Ketika C1 aktif maka semua ikut aktif yang menyebabkan tombol C

34

pun seolah-olah tertekan. Dengan adanya dioda, ketika C1 aktif maka controller

mendeteksi adanya tombol A yang tertekan. Sedangkan tombol B dan D akan terdeteksi

ketika C2 aktif.

Gambar 2.31C2 aktif pada keyboard 4 tombol dengan dioda.

Ketika C2 aktif maka tombol B dan tombol D akan terdeteksi oleh controller.

Tombol C tidak terdeteksi karena switch nya terbuka dan terblok oleh dioda. Sehingga

ghosting pada rangkaian tersebut bisa diatasi.

2.7 RS-485

Gambar 2.32 Topologi Jaringan komunikasi RS485.

35

Ketika ingin mengirim sejumlah blok kecil data atau informasi pada jarak yang

sangat jauh, RS-485 sangat cukup fleksibel untuk menyediakan pilihan driver, receiver,

dan komponen lainnya bergantung pada panjang kabel, data rate, jumlah node. Sebuah

jaringan RS-485 dapat mencapai 32 unit driver dengan tiap driver dapat menangani 32

receiver. Jarak yang ditempuh RS-485 juga cukup jauh yaitu mencapai 4000 feet pada

kecepatan 90kbps, 400 feet pada kecepatan 1Mbps dan hanya mencapai 50 feet pada

kecepatan 10Mbps. Untuk memperbanyak titik atau memperpanjang jarak yang

ditempuh, perlu digunakan repeater untuk meregenerasi sinyal dan memberi jalur RS-

485 yang baru. Kebanyakan dari RS 485 menggunakan protokol asinkronous yang di

support oleh UART pada PC terdiri dari start bit, data bit, parity bit (optional), dan stop

bit.

Alasan utama mengapa jalur RS-485 dapat diperpanjang menjadi jauh karena

RS-485 menggunakan differential signal. 2 kabel (biasanya twisted pair) membawa

sinyal tegangan dan kebalikannya. Receiver RS-485 mendeteksi perbedaan tegangan

antara 2 titik. Berbeda dengan interface lain seperti RS-232 yang unbalanced. RS-232

menggunakan single ended. Receiver RS-232 mendeteksi perbedaan tegangan antara

sinyal tegangan dan common ground. Kabel ground cenderung terganggu karena

membawa arus balik untuk semua sinyal yang ada pada interface tersebut. Noise apapun

yang masuk ke kabel ground dari sumber lain akan membuat kabel ground

menyebabkan receiver salah membaca level logic yang dikirim.

Jalur non-inverting terdapat pada jalur A. Sedangkan jalur inverting terdapat

pada jalur B. RS-485 receiver harus melihat perbedaan tegangan sekitar 200mV antara

A dan B. Jika tegangan A sedikitnya bernilai 200mV lebih besar dari pada B maka nilai

output adalah logic low. Tetapi jika tegangan B sedikitnya bernilai 200mV lebih besar

36

dari pada A maka nilai output adalah logic high. Untuk perbedaan kurang dari 200mV

maka output nya undefined. Jalur yang digunakan pada interface ini kebanyakan

memakai twisted pairs karena kemampuan kabel tersebut yang dapat mereduksi

elektromagnet dan sejumlah noise.

Gambar 2.33 General Purpose RS-485 Network

Pada gambar diatas, tiap node memakai Transeceiver SN75176B dari Texas

Instrument menggunakan interface RS-485 yang terdiri dari 2 jalur dan sebuah TTL

driver input dan receiver output serta TTL enable input. Rangkaian diatas memakai

37

120Ω resistor terminating yang tersambung secara pararel hanya pada di ujung dari jalur

rangkaian. Di ujung rangkaian juga terdapat 2 buah 560Ω biasing resistor. Resistor

terminating berfungsi untuk meredam tegangan refleksi yang menyebabkan receiver

bisa salah membaca level logic. Dengan adanya termination dapat menghilangkan

refleksi dengan membuat initial current dan final current sama. Pada jalur tanpa

termination, tegangan refleksi terjadi ketika initial current mencapai receiver. Input

receiver hanya menyerap sebagian kecil arus. Sedangkan sisanya akan kembali ke

driver. Ketika arus nya balik ke driver akan menghasilkan tegangan pada jalur.

Akibatnya, receiver akan mendapatkan tegangan yang lebih besar daripada yang di

kirim. Untuk mengatasinya diperlukan resistor termination yang membuat impedansi di

jalurnya sama. Sehingga tegangan refleksi dapat dihilangkan.

Dengan tidak adanya termination dan tidak ada driver yang enable, resistor bias

akan membuat jalur A lebih positif daripada jalur B. Ketika ditambah resistor

termination perbedaan tegangan antara jalur A dan jalur B akan menyusut sampai

milivolts. Lebih kecil daripada 200mV yang dibutuhkan. Untuk mendapatkan perbedaan

tegangan yang lebih besar dan imunitas noise yang lebih tinggi pada saat idle, gunakan

nilai resistor yang lebih kecil. Untuk menghemat konsumsi daya dan perbedaaan

tegangan yang lebih besar, gunakan nilai resistor yang lebih besar.

38

2.8 IC CD4017

Gambar 2.34 Konfigurasi pin IC CD4017

IC 4017 merupakan IC Johnson Counter yang output nya telah di decode. IC ini

mempunyai 11 bit output yang terdiri dari 10 bit decode output dan 1 bit carry out.

Johnson counter bekerja dengan melakukan count mirip dengan shift register. Berikut

adalah keterangan dari konfigurasi pin IC CD4017.

Tabel 2.7 Keterangan Konfigurasi pin IC CD4017

Pin No Name and Function

1,2,3,4,5,6,7,9,10,11 Decoded Output

8 GND / VSS

12 CARRY OUT

13 CLOCK ENABLE

14 CLOCK

15 RESET

16 VDD

39

IC ini membutuhkan VDD sebesar 5 V dan pada pin nomor 8 disambung dengan

ground. Jika pin RESET diaktifkan yaitu diberi logic HIGH maka semua output akan

bernilai LOW kecuali pin decoded output 0 pada pin 3 bernilai HIGH. Pin CLOCK

ENABLE diberi logic LOW menyebabkan pin CLOCK bisa aktif. Jika pin CLOCK aktif

dan diberi sinyal pulse maka output akan melakukan counter. Apabila pin CLOCK

ENABLE diberi logic HIGH maka meskipun pin CLOCK diberi sinyal pulse

mengakibatkan output akan mempertahankan kondisi sebelumnya. Untuk lebih jelasnya

dapat dilihat pada timing diagrams berikut ini pada gambar 2.35.

Gambar 2.35 Timing Diagrams IC CD4017

40

2.9 IC MAX 232

Gambar 2.36 Konfigurasi pin IC MAX232

MAX 232 merupakan IC peubah level tegangan yang dikeluarkan serial

komputer (High = -12 Volt dan Low = +12 Volt) menjadi level tegangan mikrokontroller

(High = 5 volt dan Low = 0Volt). Sebuah IC MAX 232 bisa menangani 2 buah driver

dan receiver secara bersamaan yang berguna untuk komunikasi dari dan ke serial PC ke

mikrokontroller. IC ini mempunyai 16 pin dimana konfigurasi nya bisa dilihat pada

gambar 2.37.

Gambar 2.37 Operating Circuit MAX232

41

Tabel 2.8 Keterangan konfigurasi pin IC MAX 232

Pin No Name and Function

1 dan 3 C1+ dan C1-

4 dan 5 C2+ dan C2-

2 Vs+

6 Vs-

16 VCC

15 GND

11 dan 10 Driver from CMOS or TTL

12 dan 9 Receiver to CMOS or TTL

14 dan 7 EIA-232 output

13 dan 8 EIA-232 input

IC ini menggunakan supply VCC sebesar 5Volt dengan pin nomor 15

tersambung oleh ground. IC ini bisa menangani 2 buah komunikasi antara serial PC

dengan mikrokontroller. Pada gambar 2.43 merupakan operating circuit IC MAX 232.

Secara rangkaian, IC ini memakai 5 buah kapasitor 1µF dimana pada VCC diserikan

dengan kapasitor by pass. Kapasitor yang digunakan adalah jenis polar dimana

pemasangannya tidak boleh terbalik. Pada pemasangannya, pin 11 atau 10 tersambung

ke pin TD pada mikrokontroller. Pin 12 atau 9 tersambung ke pin RD mikrokontroller.

Sedangkan pada pin 14 atau 7 tersambung ke pin RD pada port serial komputer, dan

pada pin 13 atau 8 tersambung ke pin TD pada port serial komputer. Untuk lebih

jelasnya, bisa dilihat pada gambar 2.4 konfigurasi pin DB-9 female dan male.

42

2.10 74HC595

Gambar 2.38 Konfigurasi pin IC 74HC595

75HC595 Merupakan IC 1 bit serial in dan 8 bit serial or pararel output dengan 3

state output. IC ini berfungsi sebagai shift register dan mempunyai master reset untuk

clear semua output secara langsung. IC ini mempunyai 16 pin dimana pin 15 adalah

VCC dan pin 8 nya adalah pin ground. Berikut adalah tabel konfigurasi pin IC

74HC595.

Tabel 2.9 Keterangan Konfigurasi pin IC 74HC595

Pin Simbol Deskripsi

1-7 Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7 Parallel data output

8 GND Ground (0V)

9 Q7’ Serial Data Output

10 MR Master Reset (active LOW)

11 SH_CP Shift Register Clock Input

12 ST_CP Storage Register Clock Input

13 OE Output Enable (active LOW)

14 DS Serial Data Input

43

15 Q0 Parallel data output

16 Vcc Positive Supply Voltage

Gambar 2.39 Tabel Kebenaran IC 74HC595

2.11 IC FT232RL

Gambar 2.40 konfigurasi pin IC FT232

44

IC FT232 digunakan sebagai IC konverter dari 232 ke 485. IC ini

memakai peripheralnya yang berupa USB. IC ini mengubah level tegangan pada

serial komputer menjadi serial untuk 485. Terdiri dari 28 pin, oleh pabrikannya

pin-pin IC nya dibagi menjadi 4 grup besar yaitu USB interface group, Power

dan Ground group, Miscellaneous signal group, UART interface dan CBUS

group yang dikelompokkan pada tabel 2.10, 2.11, 2.12, dan 2.13.

Tabel 2.10 USB interface group

Nomor

Pin

Nama Type Keterangan

14 USBDP I/O USB data signal plus

15 USBDM I/O USB data signal minus

Tabel 2.11 Power dan Ground group

Nomor

Pin


1 VCCIO PWR Supply untuk UART interface dan CBUS

dengan range +1.8V sampai +5.25V

4,17,20 GND PWR Ground

16 3V3OUT OUT Keluaran tegangan sebesar +3.3 V.

Dikopling dengan kapasitor 100nF ke

ground

19 VCC PWR +3.3V sampai +5.25V untuk supply core

24 AGND PWR Analog Ground untuk internal clock

45

Tabel 2.12 Miscellanous signal group

Nomor

Pin


5, 12, 13, 23, 25, 29

NC NC Tidak tersambung

18 RESET INPUT Active low reset. Jika tidak digunakan

disambung ke VCC.

26 TEST INPUT Disambung ke GND untuk test mode.

27 OSC1 INPUT Input 12MHz oscillator cell

28 OSC0 OUTPUT Output dari 12MHz oscillator cell

Tabel 2.13 UART interface dan CBUS group

Nomor

Pin


30 TXD Output Transmit Asynchronous Data Output.

31 DTR Output Data Terminal Ready Control Output

32 RTS Output Request to Send Control Output

2 RXD Input Receiving Asynchronous Data Input.

3 RI Input Ring Indicator Control Input.

6 DSR Input Data Set Ready Control Input

7 DCD Input Data Carrier Detect Control Input.

8 CTS Input Clear To Send Control Input

9 CBUS4 I/O Configurable CBUS output only Pin.

46

10 CBUS2 I/O Configurable CBUS I/O Pin.




2.12 IC MAX 487

Gambar 2.41 Konfigurasi pin IC MAX487

IC MAX 487 merupakan keluaran dari MAXIM dimana IC ini

menggunakan protokol komunikasi RS485. IC ini mempunyai 8 buah pin.

Berikut adalah kegunaan masing-masing pin dari IC MAX487.

Tabel 2.14 Konfigurasi pin IC MAX487

Nomor

Pin

Nama Fungsi

1 RO ( Receiver Output) A>B 200mV maka RO HIGH

A<B 200mV maka RO LOW

2 RE (Receiver Output Enable) RE LOW maka RO aktif

RE HIGH maka RO tidak atif

3 DE(Driver Ouput Enable) DE LOW maka DI High Impedance

47

DE HIGH maka DI aktif

4 DI(Driver Input) DI LOW maka A LOW B HIGH

DI HIGH maka A HIGH B LOW

5 GND Ground

6 A (Non Inverting input)

7 B (Inverting Input)

8 VCC Supply 4.75V < VCC < 5.25V

Karena metode komunikasinya half duplex. Maka dalam satu waktu

hanya bisa transmit saja atau receive saja. Sedangkan pada differential mode pin

A dan pin B.

2.13 Adobe Flash CS3

Merupakan multimedia platform yang digunakan untuk penambahan animasi,

video, dan halaman web yang interaktif. Flash sering kali digunakan untuk pembuatan

iklan dan game. Flash memanipulasi vector untuk menampilkan animasi text, lukisan,

dan juga gambar. Software ini mendukung untuk streaming audio, video dan dapat

menangkap user input via mouse, keyboard, microphone, dan kamera. Flash memakai

bahasa object oriented yang disebut Action Script.

48

Gambar 2.42 Tampilan Utama Flash CS3

2.14 XAMPP

Gambar 2.43 Tampilan Utama XAMPP

XAMPP merupakan software open source cross platform web server package.

Sebagian besar berisi Apache HTTP Server, MySQL database dan untuk

meginterpretasi script-scirpt yang ditulis pada bahasa pemrograman PHP dan PERL.

XAMPP ini digunakan sebagai development tools antara website designers dengan

49

programmer untuk mengetes hasil kerjanya di computer tanpa harus ada internet.

XAMPP juga mendukung untuk membuat atau memanipulasi database pada MYSQL.

Pada sistem catur yang dibuat, XAMPP digunakan untuk menyimpan data yang

diterima oleh PC pada board catur dan disimpan dalam database.

2.15 COMM Tunnel

Merupakan software untuk membuat proxy antara serial port dengan TCP/IP.

Software ini free dan menampilkan data dalam bentuk text, hexa, maupun format

desimal. Comm Tunnel mencatat serial port apa saja yang tersedia pada computer.

Comm Tunnel digunakan pada sistem catur ini karena Program Flash hanya bisa

menerima data melalui TCP/IP. Sedangkan pada board catur menggunakan interface

serial sehingga perlu dikonversi antara data pada format serial menjadi format TCP/IP

dan sebaliknya.

Gambar 2.44 Tampilan Utama Comm Tunnel

50

2.16 Altium Designer

Merupakan software untuk membuat skematik rangkaian, pembuatan jalur PCB

pada rangkaian elektronik, pengembangan FPGA, simulasi, dan 3D CAD. Selain itu

Altium designer bisa digunakan dalam pembuatan library komponen, PCB footprint dan

juga tracing PCB. Dengan Altium pencetakan dan pembuatan PCB menjadi lebih

mudah. Software ini berbasiskan pembuatan project dimana dalam 1 project bisa

terdapat beberapa macam file.

Gambar 2.45 Tampilan utama software Altium Designer

2.17 Magnet

Magnet mendapat nama dari suatu tempat di Yunani yang bernama

bernama Magnesia. Mineral yang ditambang di kawasan ini dinamakan

Magnetite. Oleh karena itu, nama itu diturunkan menjadi 'magnet'. Orang Yunani

menyebutnya Magnetic, atau Magnetos. Orang Inggris menyebutnya Lodestone

karena sifatnya yang selalu menujuk ke arah Utara dan oleh karena itu dapat

51

dipakai sebagai pedoman arah. Orang Prancis menyebutnya Ament atau Batu

yang Bercinta, sementara orang India menyebutnya Chumbak, batu yang

berciuman. Orang Tionghoa juga mengartikan Chu She. Nama-nama ini

menunjukan pada sifat gaya tarik-menarik dari batu ini.

Batu magnet yang ditemukan dalam bahan tambang adalah Feri Oksida

(FeO). Dari bahan ini, disiapkan magnet buatan. Magnet buatan ini disiapkan

dengan tiga macam metode.

• Magnet alam digosok pada bahan bagnet, sebagai hasilnya-bahan itu bersifat

magnet namun dengan daya yang lemah.

• Dalam metode membuat magnet dengan menggunakan listrik, kawat yang

terbungkus isolasi digulungkan mengelilingi sebuah bahan magnet dan arus

listrik dialirkan melewati kumparan ini. untuk periode waktu yang berbeda guna

memperoleh kekuatan berbeda. Proses ini menghasilkan magnet yang lebih kuat.

• Ilmuwan merancang mesin yang disebut Magnetizer yang mengubah bahan

magnet menjadi magnet tanpa menggunakan kawat. Mesin ini umum digunakan

dewasa ini untuk membuat magnet buatan dan magnet untuk menyembuhkan.

Secara umum magnet permanent terbagi atas 4 jenis, yaitu:

1. Ceramic or Ferrite

Jenis magnet ini dapat ditemukan dimana saja khususnya dalam bentuk

aksesoris rumah tangga, seperti magnet aksesoris kulkas, mainan anak-anak,

white board, jam dinding,dan lain-lain. Magnet ini kekuatannya relatif kecil dan

52

kemampuan terapinya sangat lemah dan tidak dianjurkan untuk digunakan dalam

terapi magnet. Harganya murah dan warnanya hitam. magnet ini adalah magnet

paling rendah tingkatannya.

2. Alnico

Jenis magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat motor (kipas angin,

speaker, mesin motor), juga sering dijumpai dalam perkakas rumah tangga,

mainan anak-anak,dan lain-lain. Magnet ini juga sering dijumpai dalam lab

sekolahan bahkan juga dapat ditemukan pada sepatu kuda yang berfungsi untuk

meningkatkan daya lari kuda. Magnet ini kekuatannya relatif sedang dan

kemampuan terapinya sangat lemah dan tidak dianjurkan untuk digunakan dalam

terapi magnet. Harganya murah, magnet ini adalah magnet yang masih termasuk

kategori berenergi rendah.

3. Samarium Cobalt (SmCo)

Jenis magnet ini dapat ditemukan di dalam alat-alat elektronik seperti

VCD, DVD, VCR Player, Handphone, dan banyak lagi. Magnet ini kekuatannya

relatif kuat dan kemampuan terapinya biasa saja, jarang digunakan dalam terapi

magnet pada umumnya. Harganya cukup mahal. magnet ini adalah magnet yang

termasuk kategori berenergi sedang.

4. Neodymium Iron Boron (NdFeB or NIB)

Jenis magnet ini dikenal juga dengan sebutan "King Of Magnet" yaitu

raja dari segala magnet permanent yang kita sebut tadi baik dari segi kekuatan

53

magnet, daya terapi, harga, dan manfaat dalam membantu memulihkan kesehatan

tubuh manusia. Magnet ini sangat terkenal diberbagai bidang kesehatan baik

secara fisiotherapy dan pengobatan alternatif, juga digunakan oleh rumah sakit-

rumah sakit (seperti MRI), dan terapi magnet dalam pakar fisiotherapy. Magnet

ini sangat dianjurkan untuk kebutuhan terapi karena memiliki energi yang sangat

kuat.

LANDASAN TEORI - library.binus.ac.idlibrary.binus.ac.id/eColls/eThesisdoc/Bab2/2011-1-00714-sk...

Documents

Transcript of LANDASAN TEORI - library.binus.ac.idlibrary.binus.ac.id/eColls/eThesisdoc/Bab2/2011-1-00714-sk...