1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kegemaran memelihara ikan, khususnya memelihara ikan hias dalam

akuarium semakin banyak diminati oleh masyarakat, hal ini disebabkan karena

selain mudah didapatkan oleh masyarakat dari golongan ekonomi manapun, ikan

hias digemari karena keindahan yang dimilikinya, baik dari warna yang menarik,

bentuk tubuh, sirip dan mata.

Hobi manusia terhadap hewan yang satu ini berawal dari bangsa Romawi

dan Mesir, sampai suatu saat lahir bejana dari kaca yang pertama dibuat oleh

Henry Gesse. (Lingga dan Heru, 2001 : 7). Henry berhasil memindahkan sebagian

panorama bawah laut ke dalam bejana ini, sehingga membuat orang yang

menatapnya tercengang. Benda ini lalu ia namai aquarium, gabungan dari kata

aqua = air dan rium = ruang. Yang artinya kurang lebih ruang atau tangki air yang

berisi sekumpulan makhluk hidup dengan medium hidupnya. Sejak penemuan

Henry ini populerlah aquarium di daratan Eropa. Pada pertengahan abad ke XIX

impor-mengimpor ikan hias mulai popular terutama ikan hias air tawar dari jenis

yang tahan hidup dikawasan dingin. Pada tahun 1980 di jerman lahirlah jurnal

aquarium pertama. Menyusul di Inggris, dan negara Eropa lainnya. Klub-klub

ikan hias mulai bermunculan, perkumpulan ikan hias di Jerman Barat dan

Nederland bahkan telah pula menerbitkan jurnal 'Die Aquarien und Terrarien

Zeitscrift dan Het Aquarium'. Sedangkan di Indonesia hobi ini ditularkan oleh

orang belanda semasa Zaman penjajahan dulu. Tepatnya tahun 1922 dengan

1

2

berdirinya 'Laboratorium Voor Het Ondezoek' di Sunda Kelapa. Pada saat yang

sama didirikan pula 'Public Aquarium Laut' yang pertama di Indonesia. Sejak saat

itu menyebarlah kegemaran memelihara ikan hias dikalangan masyarakat. (Lingga

dan Heru, 2001 : 8)

Kepulauan Indonesia dengan daerah kontinental dengan perairan

campuran arus dari samudra indonesia dan samudra pasifik dan dengan perairan

darat yang luas, kaya akan sumber-sumber perikanan. Dua juta orang, atau 5%

dari tenaga kerja seluruh bangsa, mendapatkan penghidupan dari hasil perikanan

sepenuhnya atau sebagian, akan tetapi produksi ikan tahunan hanya sedikit diatas

satu juta ton sedang potensi hasil maksimal kira-kira 8 juta ton dari laut dan

perairan darat. (Purnomo, 2004 : 14)

Allah SWT berfirman dalam Al-Quran surat Al-Mu'Minun ayat 21 yang

menjelaskan tentang penciptaan berbagai jenis hewan ternak yang dapat

dimanfaatkan untuk manusia.

Terjemahnya :

dan Sesungguhnya pada binatang-binatang ternak, benar-benar terdapat pelajaran yang penting bagi kamu, Kami memberi minum kamu dari air susu yang ada dalam perutnya, dan (juga) pada binatang-binatang ternak itu terdapat faedah yang banyak untuk kamu, dan sebagian daripadanya kamu makan.

Ayat diatas menjelaskan kepada kita akan pentingnya hewan ternak untuk

kehidupan manusia. Hewan ternak adalah hewan yang sengaja dikembangbiakkan

dan dirawat oleh manusia untuk diambil manfaatnya. Allah SWT menciptakan

hewan ternak semata-mata untuk dapat dimanfaatkan manusia. Melalui

2

3

pengamatan dan pemanfaatan binatang-binatang ternak, manusia dapat merasakan

kasih sayang Allah SWT. Berkenaan dengan ayat diatas manfaat yang diperoleh

manusia yaitu berupa manfaat hiburan berupa menikmati keindahan ikan hias

dalam akuarium.

Pemanfaatan keindahan ikan hias tidak semerta-merta menjadikan eksploitasi

tanpa ada pembatasan, sebagaimana dalam firman Allah SWT, dalam Al-quran

surah Al Anbiyaa ayat 107

Terjemahnya :

dan Tiadalah Kami mengutus kamu, melainkan untuk (menjadi) rahmat bagi semesta alam.

Mengingat fungsi ikan hias untuk dinikmati keindahannya, maka

pengelolaan kesehatannya sangat penting. Kondisi ikan hias yang tidak sehat atau

sakit jelas akan berdampak pada keindahannya. Keindahan ikan hias akan

berkurang, bahkan sirna sama sekali. Jika keadaaan ini terjadi, nilai ekonominya

akan turun. Dengan pengelolaan kesehatan yang benar, ikan hias yang dipelihara

akan senantiasa sehat dan dapat dinikmati keindahannya. Sebaliknya, jika ikan

hias mengalami gangguan kesehatan, untuk mengembalikan kondisinya seperti

semula akan memerlukan banyak waktu dan tenaga serta dana yang tidak sedikit.

Konsekuensi dari memelihara binatang peliharaan, termasuk ikan hias

adalah harus memberikan perawatan secara berkelanjutan. Pada akuarium ikan

hias perawatan meliputi pemberian pakan secara benar dan teratur dan pergantian

3

4

air bersih secara berkala agar menjaga kualitas air dalam akuarium. Kelalaian

dalam perawatan ini dapat mengakibatkan kematian pada ikan.

Mempertahankan kualitas air dapat dilakukan dengan mengganti air

didalam akuarium. Pergantian air tidak dilakukan secara total karena

mengakibatkan perubahan suhu yang ekstrem , yang dapat membuat ikan menjadi

stress. Karena itu, penggantian air dilakukan dengan teknik sedot tambah. Air

yang akan diganti disisakan sekitar sepertiga bagian dari volume awal, selebihnya

adalah air baru. Penggantian air dilakukan secara berkala, 2-5 hari sekali.

Penggantian air juga dapat dilakukan sesuai dengan kondisi air. Jika air sudah

tampak keruh dan terlihat banyak penumpukan bahan organik didasar akuarium,

penggantian air sudah dapat dilakukan. Dengan cara mengganti air secara teratur

dan benar, diharapkan kualitas air tetap terjaga sehingga ikan hias akan memiliki

umur panjang dan terhindar dari infeksi penyakit. (Supriyadi dkk, 2004 : 28)

Pemberian pakan dilakukan secara tertatur dan sesuai porsi. Pakan yang

berlebihan menyebabkan ikan terus menyantap makanannya sehingga jumlah

kotoran yang dihasilkan (feces) bertambah banyak. Peningkatan jumlah kotoran

ikan mengakibatkan perairan keruh dan meningkatkan kadar amonia (NH3) dalam

air. Tingginya kadar amonia akan diikuti dengan penurunan kandungan oksigen

terlarut dalam air. Dampaknya, ketersediaan oksigen bagi ikan semakin sedikit.

Kurangnya oksigen bisa menyebabkan ikan mati. Pemberian pakan yang terlalu

sedikit pun dapat menyebabkan kematian karena ikan menjadi agresif akibat

kelaparan dan cenderung menyerang ikan lain. (Supriyadi dkk, 2004 : 28)

4

5

B. Rumusan Masalah

Berdasar latar belakang yang dimaksudkan di atas, maka dapat dirumuskan

beberapa permasalahan yaitu sebagai berikut :

1. Bagaimana cara merancang sebuah sistem kontrol yang dapat

mengganti air dalam akuarium secara otomatis berdasarkan kekeruhan

dan ketinggian air dengan menggunakan Mikrokontroller AVR

ATMega8535.

2. Bagaimana cara merancang sebuah sistem kontrol pemberi pakan pada

akuarium secara otomatis berdasarkan waktu yang dimasukkan pada

Mikrokontroller AVR ATMega8535.

C. Fokus Penelitian dan Deskripsi Fokus

1. Fokus Penelitian

Berdasarkan rumusan yang diuraikan pada latar belakang, maka masalah

hanya di fokuskan pada perancangan dan pembuatan sebuah sistem kontrol

menggunakan Mikrokontroller AVR ATMega8535 yang terintegrasi pada

akuarium fungsinya melakukan tugas sebagai berikut :

1.Mendeteksi kualitas air berdasarkan tingkat kekeruhan pada akuarium.

2.Mengganti air akuarium secara bertahap berdasarkan tinggi air dalam

akuarium.

3.Memberi pakan pada akuarium secara berkala berdasarkan waktu yang

dimasukkan pada Mikrokontroller.

5

6

2. Deskripsi Fokus

Untuk memudahkan pengertian dalam judul skripsi ini maka penulis

merasa perlu mengemukakan definisi dari beberapa kata yang dianggap

perlu, sebagai berikut :

a. Sistem

Sistem adalah kumpulan dari bagian-bagian yang bekerja sama

untuk mencapai tujuan yang sama. Sistem sebagai sekelompok

elemen-elemen yang terintegrasi dengan maksud yang sama untuk

mencapai tujuan. (Hanif, 2006 : 43)

Sistem informasi adalah sistem di dalam suatu organisasi yang

mempertemukan kebutuhan pengolahan transaksi harian, membantu

dan mendukung kegiatan operasi, bersifat manajerial dari

suatuorganisasi dan membantu mempermudah penyediaan laporan

yang diperlukan. (Sutabri, 2004 : 36)

b. Otomatisasi

Penggantian tenaga manusia dengan tenaga mesin yang secara

otomatis melakukan dan mengatur pekerjaan sehingga tidak

memerlukan lagi pengawasan manusia (dalam industri dsb). (Kamus

Besar Bahasa Indonesia, 2008 : 1025)

6

7

c. Akuarium

Berasal dari bahasa latin "aqua", yang berarti air, dimana

Akuarium sendiri merupakan sebuah ruangan/kolam/bak yang bisa

berupa bidang transparan/masif yang didalamnya berisi air, dimana

didalamnya dipelihara binatang-binatang dan tumbuh-tumbuhan air

untuk dipamerkan ataupun tujuan penelitian. (Effendy, 1990 : 35)

Akuarium adalah sebuah media atau wadah yang biasanya

ditempatkan di sebuah tempat dengan sisi yang transparan, biasanya

terbuat dari gelas atau plastik berkekuatan tinggi, berisi air dan di

dalamnya satwa dan tumbuhan air, biasanya ikan, namun dapat juga

ditemukan invertebrata, amfibi, mamalia laut dan reptil, ditampung

untuk display publik. (http://id.wikipedia.org/wiki/Akuarium).

d. Mikrokontroller

Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh

atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip IC, sehingga

sering disebut singlet chip microcomputer. Lebih lanjut,

mikrokontroler merupakan sistem komputer yang mempunyai satu

atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC yang

memiliki beragam fungsi. Perbedaan lainnya adalah perbandingan

RAM dan ROM yang sangat berbeda antara komputer dengan

mikrokontroler. Dalam mikrokontroler, ROM jauh lebih besar

7

8

dibanding RAM, sedangkan dalam komputer atau PC RAM jauh lebih

besar dibanding ROM. (Wahyudin, 2007 : 3)

Mikrokontroller adalah sebuah sistem microprosesor di mana di

dalamnya sudah terdapat CPU, ROM, RAM, I/O, Clock dan peralatan

internal lainnya yang sudah saling terhubung dan terorganisasi

(teralamati) dengan baik oleh pabrik pembuatnya dan dikemas dalam

satu chip yang siap pakai. (Winoto, 2008 : 3).

Mikrokontroler disusun oleh beberapa komponen, yaitu CPU

(Cental Processing Unit), ROM (Read-Only Memory) RAM (Read–

Acces Memory), dan I/O (Input/Output). Keempat komponen ini secara

bersama-sama membentuk sistem komputer dasar. Beberapa

mikrokontroler memiliki tambahan komponen lain, misalnya ADC

(Analog to Digital Converter), Timer/Counter, dan lain-lain (Malik

dan Mohammad, 2009 : 1).

Adapun spesifikasi sebuah mikrokontroler Atmega8535 adalah

seperti berikut:

a. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan

port D.

b. Kecepatan maksimal 16 MHz

c. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel

d. Tiga buah Timer/counter dengan kemampuan membandingkan.

e. CPU yang terdiri dari 32 buah register.

f. Watchdog Timer dengan isolator internal

8

9

g. SRAM sebesar 512 byte.

h. Memori Flash sebesar 8Kb dengan kemampuan Read While Write.

i. Unit interupsi internal dan eksternal.

j. Port antarmuka SPI.

k. EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

l. Antarmuka komparator analog.

m.Port USART untuk komunikasi serial. (Heryanto dan Wisnu,

2008 : 1)

Mikrokontroler sering juga disebut sebagai mikrokomputer atau

embedded system. Mikrokontroler dapat dipandang sebagai suatu

sistem yang terdiri atas input, program, dan output. Perancang dapat

mengatur perilaku mikrokontroler melalui program. (Sulistiyanto,

2008: 1).

D. Kajian Pustaka

Sebelumnya, Octavia (2010) telah membuat simulasi pendeteksi

kejernihan air pada akurium berbasis mikrokontroler AT89S51, dengan

menggunakan sensor cahaya LDR yang menggunakan penguat IC LM339

dan dua buah sensor air berupa konduktor.

Sebelumnya pula Yuliusmanto (2010) telah membuat sistem akuarium

otomatis berbasis mikrokontroler MCS-51 yang bertujuan memberi pakan

pada akuarium secara otomatis berdasarkan input waktu dari user melalui

keypad dan dipantau melaui LCD.

9

10

Berbeda dengan penelitian sebelumnya pada penelitian ini rancangan

akan dibuat dengan menggunakan Mikrokontroler ATMega8535 yang

memiliki kapasitas RAM yang lebih besar, selain itu penelitian ini akan

diterapkan lansung pada akuarium mini. Kondisi kekeruhan air akan dideteksi

oleh sensor photodioda kemudian datanya di kirim ke mikrokontroler untuk

diolah. Penggantian air di proses dengan cara membuka dan menutup keran

elektronik yang terpasang di kedua sisi akuarium berdasarkan ketinggian air

yang dideteksi oleh konduktor logam. Di sisi lain pada fungsi pemberian

pakan, waktu akan ditampilkan pada LCD dan di input melalui keypad,

mikrokontroler akan mengirim sinyal untuk menggerakkan bak pakan ikan

yang terintegrasi dengan motor servo DC.

E. Tujuan dan Manfaat Penelitian

1. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah merencanakan, merancang, dan

membangun suatu sistem kontrol yang terpasang pada akuarium, dimana

alat ini melaksanakan dua fungsi utama yaitu memberi pakan ikan secara

otomatis berdasarkan jadwal yang dimasukkan, dan mengganti air akuarium

secara otomatis berdasarkan perubahan kondisi kualitas air, yakni kekeruhan

dan ketinggian air dalam akuarium.

10

11

2. Manfaat Penelitian

Diharapkan dengan melakukan penelitian ini dapat diambil manfaat

sebagai berikut:

a. Bagi Penulis, dapat menerapkan ilmu teori dan ilmu praktek yang

telah didapatkan baik dari bangku kuliah ataupun secara otodidak

serta dapat menambah wawasan mengenai sistem otomatisasi

akuarium ikan hias berbasis mikrokontroler.

b. Bagi kalangan kampus, sebagai refrensi kepada peneliti selanjutnya

yang ingin mengembangkan sistem otomatisasi akuarium ikan hias

berbasis mikrokontroler terutama dikalangan mahasiswa kampus.

c. Bagi kalangan masyarakat, sistem otomatisasi akuarium hias ini dapat

memberi kemudahan bagi para pemelihara ikan hias dalam merawat

ikan-ikan mereka, utamanya yang memiliki kesibukan maupun sering

bepergian dalam jangka waktu yang lama.

11

12

BAB II

TINJAUAN TEORITIS

A. Gambaran Umum Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan sebuah sistem komputer yang

seluruh atau sebagian besar elemennya dikemas dalam satu chip

IC, sehingga sering disebut singlet chip microcomputer. Lebih

lanjut, mikrokontroler merupakan sistem komputer yang

mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik,

berbeda dengan PC yang memiliki beragam fungsi. Perbedaan

lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang sangat berbeda

antara komputer dengan mikrokontroler. Dalam mikrokontroler,

ROM jauh lebih besar dibanding RAM, sedangkan dalam

komputer atau PC RAM jauh lebih besar dibanding ROM.

(Wahyudin, 2007 : 3).

Mikrokontroler dapat berfungsi sebagai pengontrol utama

dalam sistem elektronika digital, dapat mengisikan program ke

dalam flash memory dari mikrokontroler tersebut. Jadi dengan

hanya 1 chip saja, kita dapat membuat suatu sistem elektronika

canggih karena semua fitur (memori, ADC, komunikasi serial,

ROM, timer dan lain-lain) sudah ada di dalam mikrokontroler

tersebut (Budiharto, 2010 : 293).

12

13

Mikrokontroler adalah mikroprosesor yang dikhususkan

untuk instrumentasi dan kendali. Contoh aplikasi pada kendali

motor, berperan seperti PLC (Programmable Logic Controller),

pengaturan pengapian dan injeksi bahan bakar pada kendaraan

bermotor atau alat mengukur suatu besaran, seperti suhu,

tekanan, kelembaban dan lain-lain (Sudjadi, 2005 : 2).

Mikrokontroler atau sering juga disebut Embedded

Computer adalah mikroprosesor khusus yang berukuran kecil

yang biasa dipasang pada peralatan-peralatan elektronis cerdas,

mobil, dan barang yang lain (misalnya lift). Mikroprosesor ini

membuat peralatan dapat diprogram (Kadir dan Terra, 2003 :

20).

Mikrokontroler disusun oleh beberapa komponen, yaitu CPU

(Cental Processing Unit), ROM (Read-Only Memory) RAM (Read–

Acces Memory), dan I/O (Input/Output). Keempat komponen ini

secara bersama-sama membentuk sistem komputer dasar.

Beberapa mikrokontroler memiliki tambahan komponen lain,

misalnya ADC (Analog to Digital Converter), Timer/Counter, dan

lain-lain. (Malik dan Mohammad, 2009 : 1).

Saat ini sebagian besar peralatan elektronika dikontrol

dengan mikrokontroler, misalnya mesin fax, mesin foto-copy,

mesin cuci otomatis, sampai handphone. Peralatan tersebut tidak

akan dapat dibuat dengan ukuran yang cukup kecil jika tidak

13

14

menggunakan kontrol menggunakan mikrokontroler (Malik dan

Mohammad, 2009 : 2).

B. Mikrokontroler ATMega8535

Ada beberapa vendor semikonduktor yang membuat mikrokontroler

diantaranyaIntel, Microchip, Winbond, Atmel, Philips, Xemics dan lain – lain.

Dari beberapa vendor tersebut, mikrokontroler buatan Atmel yang paling populer

digunakan.Atmel memproduksi berbagai macam pengendali mikro mulai

arsitektur yang menggunakan 4 bit hingga 32 bit.

ATmega8535 merupakan salah satu mikrokontroler 8 bit buatan Atmel

untuk keluarga AVR yang diproduksi secara masal pada tahun 2006. Karena

merupakan keluarga AVR, maka ATmega8535 juga menggunakan arsitektur

RISC.

Atmel, dengan generasi AVR (Alf and Vegard’s Risc Processor)

sebagai perkembangan terakhirnya saat ini, merupakan salah satu vendor yang

mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika yang menjadi

suatu teknologi standar bagi para desainer sistem elektronika masa kini.

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC (Reduced Instruction Set

Computing) 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits

word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock, berbeda

dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock.

14

15

Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu

keluarga ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega dan AT86RFxx. Pada

dasarnya yang membedakan masing–masing kelas adalah memori, peripheral,

dan fungsinya.Salah satu jenis yang paling mudah didapat dipasaran adalah

jenis ATMega8535.

1. Arsitektur AVR ATMega8535

Secara garis besar arsitektur AVR ATmega8535 terdiri dari :

1) 8 bit AVR berbasis RISC dengan performa tinggi dan konsumsi daya

rendah. (Heryanto & Adi, 2008 : 1)

2) Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

3) ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel.

4) Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan yang

terdiri dari :

1) 2 buah 8 bit/counter

2) 1 buah 16 bit timer/counter

3) 4 channel PWM

5) CPU yang terdiri dari 32 register.

6) Watchdog timer dengan osilator internal.

7) SRAM sebesar 512 byte.

8) Memori flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.

9) Unit interupsi internal dan eksternal.

10) EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

11) Antarmuka komparator analog. (Budiharto & Jefri, 2007 : 53)

15

16

12) Port antarmuka SPI. (Serial Peripheral Interface).

13) EEPROM sebesar 512 byte.

14) Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps.

15) Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik.

16

17

Gambar II. 1. Arsitektur Mikrokontroler AVR ATMega8535

b. Konfigurasi Pin AVR ATMega8535

Gambar II. 1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AVR ATMega8535

Konfigurasi pin ATMega8535 bisa dilihat pada Gambar II. 2. Dari gambar

tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATmega8535

sebagai berikut :

17

18

1) VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya.

2) GND merupakan pin ground.

3) Port A (PA0 – PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukan

ADC.

4) Port B (PB0 – PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu timer/counter, komparator analog, dan SPI.

5) Port C (PC0 – PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu TWI, komparator analog, dan Timer Oscilator.

6) Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus,

yaitu komparator analog, interupsi eksternal, dan komunikasi serial.

7) RESET merupakan pin yang digunakan untuk me-reset mikrokontroler.

8) XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal.

9) AVCC merupakan pin masukan tegangan untuk ADC.

10) AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

c. Peta Memori

ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori

program yang terpisah. Memori ATMega8535 terbagi menjadi tiga :

1) Memori Flash

Adalah memori ROM tempat kode-kode program berada. Memori flash

terbagi dua bagian yaitu bagian aplikasi dan bagian boot. Bagian aplikasi

adalah bagian kode-kode program aplikasi berada.(Ardi, 2008 : 52). Bagian

18

19

boot adalah yang digunakan khusus untuk booting awal yang dapat

diprogram untuk menulis bagian aplikasi.

Memori program yang terletak dalam flash memori tersusun dalam 2 byte

karena semua instruksi AVR menggunakan 16 atau 32 bit, maka AVR

memiliki organisasi memori 4 Kbyte x 16 bit dengan alamat dari $000 hingga

$FFF.(Lingga, 2006 : 5). AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter

sehingga mampu mengalamati isi flash memori.

Gambar II.3. Memori Program AVR ATMega8535

2) Memori Data

Memori data adalah memori RAM yang digunakan untuk keperluan

program. Memori data terbagi menjadi tiga bagian :

32 GPR (General Purphose Register) adalah register khusus yang

bertugas untuk membantu eksekusi program oleh ALU (Arithmatich Logic

Unit). Register keperluan umum menempati alamat $00 sampai $1F.

I/O Register adalah register yang difungsikan khusus untuk

mengendalikan berbagai peripheral dalam mikrokontroler. Sementara itu,

19

$FF

$00

Boot flash

Aplication flash section

20

register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler

menempati $20 sampai $5F.

SRAM Internal digunakan untuk menyimpan data sementara (memori

kerja). Alamat memori berikutnya digunakan SRAM 512 byte, yaitu pada

lokasi $60 sampai $25F.

20

Alamat GPR

$001E

$001F

$0001

…

$0000

R30

R31

R1

…

R0

SRAM Internal

$025E

$025F

$0061

…

$0060

AlamatRegister I/O

$001E

$005F

$0001

…

$0020

R30

R63

R1

…

R0

21

Gambar II.4 Konfigurasi Memori Data AVR ATMega8535

3) EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)

EEPROM adalah memori data yang dapat mengendap ketika chip mati

(off) digunakan untuk keperluan penyimpanan data yang tahan terhadap

gangguan catu daya. ATMega8535 juga memiliki memori data berupa

EEPROM 8 bit sebesar 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai

$1FF. (Heryanto & Adi, 2008 : 5)

3. LED (Light Emiting Dioda)

LED adalah komponen yang dapat mengeluarkan emisi

cahaya. LED merupakan produk temuan lain setelah dioda.

Strukturnya juga sama dengan dioda, tetapi belakangan

ditemukan bahwa elektron yang menerjang sambungan P-N juga

melepaskan energi berupa energi panas dan energi cahaya. LED

dibuat agar lebih efisien jika mengeluarkan cahaya. Untuk

mendapatkan emisi cahaya pada semikonduktor, doping yang

dipakai adalah galium, arsenik, dan fosfor. Jenis doping yang

berbeda menghasilkan warna cahaya yang berbeda pula

(Budiharto, 2008 : 2).

21

22

Gambar II.3. Simbol LED

Pada saat ini warna cahaya LED yang banyak dibuat adalah

merah, kuning, dan hijau. Pada dasarnya, semua warna bisa

dihasilkan, namun akan menjadi sangat mahal dan tidak efisien.

Dalam memilih LED, selain warna, perlu diperhatikan tegangan

kerja, arus maksimum, dan disipasi dayanya (Budiharto, 2008 :

2).

LED penemuan mutakhir adalah LED yang mampu

memancarkan warna biru. LED jenis ini terbuat dari bahan

Galium Nitrit (GaN) dan Indium Galium Nitrit (InGaN). Kedua

bahan ini ditemukan oleh Shuji Nakamura pada tahun 1993 dan

mulai tersedia secara komersial pada akhir 1990-an. (Wibawanto,

2008 : 61).

4. CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)

Pengurangan konsumsi energi sampai ke aras yang sangat

rendah (misalnya 50 nW) dimungkinkan dengan penggunaan

piranti complementary Amos dan Amos. Piranti-piranti ini akan

dicetak pada tipe enhacement pada keping silikon yang sama

22

23

dengan kerapatan yang sangat tinggi. Seperti halnya

kebanyakan untai MOS, piranti CMOS mempunyai impedansi

masukan yang sangat tinggi dan kebal terhadap derau. Gerbang

logika dari famili ini (seri 4000) banyak ditemui pada perangkat-

perangkat yang dapat dibawa yang dioperasikan dengan baterai.

Kerugiannya adalah mempunyai kecepatan rendah karena

impedansi masukannya tinggi (Ibrahim, 1996 : 62).

6. Kabel Downloader

Keunggulan yang dimiliki oleh mikrokontroler AVR

dibandingkan dengan mikrokontroler MCS pada cara

memasukkan program (upload program) dari komputer ke chip

mikrokontroler terletak pada kemudahannya. Mikrokontroler MCS

membutuhkan perangkat tambahan berupa downloader yang

terdiri dari IC tambahan untuk proses koneksi antara

mikrokontroler dengan komputer, sedangkan mikrokontroler AVR

dapat langsung diprogram dari port paralel komputer menuju pin

mikrokontroler AVR. Untuk konfigurasi pin-pin tersebut adalah.

(Setiawan, 2011 : 10)

BAB III

23

24

METODOLOGI PENELITIAN

A. Alat dan Bahan Penelitian

Perangkat Keras :

1. Komputer PC / Laptop

Spesifikasi minimal (Memori : 512 MB, Processor : 1.6 GigaHertz)

2. Mikrokontroler AVR ATMega 8535

3. Downloader ATMega 8535

4. Papan PCB

5. Sistem Operasi Microsoft Windows 7

6. Perangkat Lunak Code Vision AVR

7. Power Supply PLN 220 V AC Output 12 V DC

8. Keypad Matrix 4x4

9. Akuarium mini

10. LCD 16 character

11. Metal konduktor

12. Kabel, baut

13. LED (Light Emiting Diode)

B. Jenis Penelitian

24

25

Dalam melakukan penelitian ini, jenis penelitian yang digunakan

adalah penelitian kualitatif. Penelitian kualitatif yang dilakukan

metode penelitian eksperimental. Dengan melakukan eksperimen

terhadap variabel-variabel kontrol (input) untuk menganalisis output

yang dihasilkan.

C. Metode Pengumpulan Data

Library research atau penelitian kepustakaan yaitu mengumpulkan

data dengan jalan membaca buku-buku yang berkaitan dengan

penelitian, mengutip pendapat-pendapat para ahli dari buku-buku

bacaan yang ada kaitannya dengan pembahasan penelitian ini, dan

mengumpulkan artikel dari internet yang berhubungan dengan

penelitian.

BAB IV

25

26

PERANCANGAN SISTEM

A. Diagram Rancangan Sistem

Gambar IV.1 Diagram Rancangan Sistem

Diagram sistem diatas terdiri dari beberapa bagian, berikut penjelasannya :

a. Sensor Ketinggian Air 1 adalah sebuah konduktor logam yang dipasang

pada bagian atas akuarium. Sensor konduktor ini bekerja dengan

memberikan logika 1 kepada mikrokontroler dengan cara terhubung

singkat jika tersentuh oleh air.

b. Sensor Ketinggian Air 2 adalah sebuah konduktor logam yang dipasang

pada bagian bawah akuarium. Sensor konduktor ini bekerja dengan

memberikan logika 1 kepada mikrokontroler dengan cara terhubung

singkat jika tersentuh oleh air.

c. Pompa air 1 berfungsi untuk memompa air masuk kedalam akuarium.

d. Pompa air 2 berfungsi untuk memompa air masuk kedalam akuarium.

26

27

e. Sensor cahaya digunakan untuk mendeteksi intensitas cahaya air didalam

akuarium.

f. Motor Servo DC digunakan untuk meggerakkan tempan pakan ikan.

g. Keypad digunakan untuk menginput nilai waktu pemberian pakan dan

batas kekeruhan akuarium.

h. LCD merupakan display untuk menampilkan waktu pemberian pakan,

tingkat kekeruhan air dan nilai yang di input oleh user.

B. Perancangan Perangkat Keras

1. Rangkaian Mikrokontroler

Gambar IV.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Gambar diatas adalah rangkaian sistem minimum mikrokontroler ATMega

8535 yang terdiri dari IC ATMega 8535, rangkaian reset, rangkaian catu daya dan

rangkaian osilator. Pada rangkaian power catu daya, Transformator/Trafo

27

28

berfungsi untuk menurunkan tegangan AC 220 V menjadi AC 12 V, Dioda bridge

menyearahkan tegangan AC 12 V menjadi DC 12 V, IC 7805 berfungsi

menurunkan tegangan DC 12 V ke DC 5 V. Rangkaian reset terdiri dari resistor,

kapasitor dan sebuah push button yang berfungsi untuk membuat mikrokontroler

memulai kembali eksekusi program dari awal. Kristal dengan frekuensi 12 Mhz

dan kapasitor 22 pF dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator pembentuk

clock yang berfungsi untuk menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Pin GND

(31 dan 11) sebagai pin ground. Pin VCC, AVCC dan AREF dihubungkan dengan

catu daya +5 V sebagai pin masukan tegangan mikrokontroler. Pin-pin Port B

difungsikan sebagai output untuk mengontrol display LCD 2x16 sedangkan Pin-

pin Port D dihubungkan ke keypad matrix 4x4 yang digunakan sebagai input

untuk memasukkan fungsi pengendalian ke mikrokontroler.

2. Rangkaian LCD

Rangkaian ini digunakan sebagai display tampilan dari mirokontroler,

berfungsi untuk menampilkan menu program, menampilkan nilai pembacaan

sensor dan nilai yang di input oleh keypad, dan memberi tampilan status kerja

program. LCD yang digunakan bertipe LED Backlight yang mempunyai lebar

display 2 baris 16 kolom dan biasa disebut LCD character 2x16 dengan 16 pin

konektor.

28

29

Gambar IV.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535

Pin yang digunakan untuk berkomunikasi dengan mikrokontroler adalah

pin-pin Port B mikrokontroler. Pin VCC dan GND dihubungkan dengan catu daya

+5 Volt. Sebuah Potensiometer dirangkaikan dengan pin CONTR, VCC, GND

yang berfungsi mengatur tingkat kecerahan karakter LCD. Pin port PB.0

dihubungkan ke pin RS sebagai jalur register yang berfungsi untuk mentukan data

yang dikirim ke LCD diolah sebagai karakter atau perintah. Pin PB.1

dihubungkan ke pin R/W sebagai jalur kontrol Read/Write, jalur ini berfungsi

untuk mengatur kapan mikrokontroler melakukan pembacaan atau penulisan

informasi pada memori LCD. Pin PB.2 dihubungkan ke pin E sebagai jalur

Enable untuk mengatur status pengiriman data dari mikrokontroler ke modul

LCD. Pin PB.4, PB.5, PB.6, PB.7 Mikrokontroler dihubungkan ke pin D.4, D.5,

D.6, D.7 LCD sebagai data bus (jalur data) yang berfungsi sebagai jalur

komunikasi untuk mengirimkan dan menerima data atau instruksi dari

mikrokontroler ke modul LCD.

29

30

3. Rangkaian Keypad

Gambar IV.3 Rangkaian Keypad 4x4

Keypad atau papan kunci merupakan penghubung antara pemakai dengan

alat kendali yang dibuat, tombol ini dipakai untuk menjalankan berbagai fungsi

pengendalian. Keypad sering digunakan sebagi suatu input pada beberapa

peralatan yang berbasis mikroprosessor atau mikrokontroller. Keypad

sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan

kolom. Agar mikrokontroller dapat melakukan scan Keypad, maka port

mengeluarkan salah satu bit dari 4 bit yang terhubung pada kolom dengan logika

low “0” dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol

yang ditekan pada kolom tersebut. Selama tidak ada tombol yang ditekan, maka

mikrokontroler akan melihat sebagai logika high “1” pada setiap pin yang

terhubung ke baris. Untuk berhubungan dengan mikrokontroler digunakan pin-pin

PD.0, PD.1, PD.2, PD.3, PD.4, PD.5, PD.6 dan PD.7.

30

31

4. Rangkaian Relay

Gambar IV.4 Rangkaian Relay

Relay adalah saklar yang dikendalikan secara elektronik, komponen ini

terdiri dari sebuah kumparan berinti besi yang akan menghasilkan medan magnet

ketika kumparannya dialiri oleh arus listrik. Medan magnet ini akan menarik

lengan relay dan mengubah posisi saklar yang sebelumnya terbuka menjadi

terhubung. Pin PC.2 dan PC.3 mikrokontroler terhubung ke relay melalui

rangkaian driver/penguat yang terdiri dari resistor 10k sebagai penahan arus,

dioda zener sebagai pengaman, LED sebagai indikator aktifnya relay dan

transistor BC517 sebagai penguat arus. Komponen relay yang digunakan berjenis

SPDT (Single Pole Double Throw) yang terdiri dari tiga jenis kutub, yaitu NC

(Normally Close), NO (Normally Open) dan Common. Kutub NC relay

dihubungkan ke tegangan jala-jala 220V AC sedangkan kutub Common relay

31

32

dihubungkan ke motor pompa. Ketika relay dalam keadaan aktif, saklar akan

menghubungkan kutub NC dengan kutub Common sehingga mengalirkan

tegangan untuk menjalankan motor pompa.

5. Rangkaian RTC (Real Time Clock)

Gambar IV.5 Rangkaian RTC

Real Time Clock adalah rangkaian yang memiliki fungsi sebagai

penyimpan waktu dan tanggal. Chip (IC) DS1307 dapat menyimpan informasi

detik, menit, jam tanggal, hari, bulan dan tahun. Pin PC.0 dan PC.1

mikrokontroler dihubungkan ke pin 6 (SCL) dan 5 (SDA) yang berfungsi sebagai

jalur komunikasi mikrokontroler ke chip DS1307. Komponen kristal 32.768 KHz

dihubungkan ke Pin 1 (X1) dan 2 (X2) sebagai osilator eksternal pembangkit

clock. Pin 8 (Vcc) ke catu daya 5 Volt dan pin 4 (GND) sebagai sumber tegangan

rangkaian RTC. Sebuah baterai Lithium 3 Volt dihubungkan ke pin 3 (Vbat)

berfungsi sebagai suplai tegangan dari chip DS1307 agar dapat menyimpan waktu

32

33

dan tanggal meskipun rangkaian kehilangan sumber tegangan utama atau dalam

keadaan tidak aktif.

6. Rangkaian Sensor cahaya

Gambar IV.6 Rangkaian Sensor cahaya.

Sensor cahaya adalah komponen elektronika yang berfungsi mengubah

suatu besaran optik (cahaya) menjadi besaran elektrik berupa perubahan

konduktansi. Sensor yang digunakan berupa phototransistor NPN berjenis

TEMT6000. Kutub yang digunakan adalah kutub kolektor dan emitor dari

phototransistor. Kutub kolektor dihubungkan ke catu daya +5 Volt sedangkan

kutub emitor terhubung ke ground dengan tambahan resitor 10k. kutub emitor

sebagai keluaran (output) dari transistor dihubungkan ke pin PA.0 mikrokontroler.

Pada saat phototransistor menerima cahaya maka nilai konduktansi kutub kolektor

33

34

dan emitor akan naik sehingga menyebabkan nilai resistansi kolektor-emitor

turun. Pin PA.1 dan PA.2 dihubungkan dengan switch 1, switch 2 dan

dihubungkan ke ground. Switch ini berfungsi sebagai metal konduktor yang jika

dihubung-singkatkan akan menghantarkan arus dan membuat masukan logika

“high” atau 1 kepada mikrokontroler.

7. Rangkaian Driver motor servo

Gambar IV.7 Rangkaian Driver Motor servo.

Motor servo adalah motor DC yang digunakan sebagai penggerak pada

mekanik yang membutuhkan pergerakan seperti penggerak pada kontrol posisi

lengan robot. Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel

resistor, potensiometer dan rangkaian kontrol. Motor servo yang digunakan

bertipe standar yang hanya mampu berputar 180 derajat dan bekerja dua arah.

Pengendalian gerakan putaran pada batang motor servo dilakukan dengan motode

PWM (Pulse Width Modulation). Modul motor servo memiliki 3 pin, yaitu V+,

34

35

GND dan Signal. Pin V+ dihubungkan ke keluaran catu daya +5 Volt, Pin GND

ke Ground. Pin Signal dihubungkan ke pin P.C4 mikrokontroler yang berfungsi

sebagai jalur data dari mudulasi lebar pulsa untuk menentukan sudut putaran dari

motor servo.

B. Perancangan Perangkat Lunak

1. Perancangan Flowchart

Gambar IV.8 Flowchart program utama

35

36

Gambar IV.9 Flowchart subprogram Cek Jam

Gambar IV.9 Flowchart subprogram Cek Air

36

37

Gambar IV.10 Flowchart subprogram Gambar IV.11 Flowchart subprogram Cek Pakan Edit Air

Gambar IV.12 Flowchart subprogram Edit Pakan

37

38

Gambar IV.13 Flowchart subprogram Edit Jam

Berdasarkan algoritma beberapa flowchart diatas, maka dapat dijelaskan

sebagai berikut :

a. Program utama terdiri dari beberapa subprogram yaitu cek Air, Cek

pakan, Cek jam. Ketiga subprogram ini akan dijalan secara berulang

dan terus menerus oleh mikrokontroler. Beberapa subprogram lain

seperti Edit Jam, Edit Air dan Edit Pakan hanya dijalankan apabila

user menekan karakter tertentu pada keypad.

b. Subprogram Cek Jam berfungsi menampilkan informasi waktu berupa

jam dan menit ke lcd yang diambil dari modul RTC (Real Time

Clock). Nilai jam dan menit ditampilkan ke LCD dalam dua digit.

c. Subprogram Cek Air berfungsi untuk mengganti air akuarium. Jika

kekeruhan air telah melewati batas maka pompa keluar menyala,

mengeluarkan air akuarium. Jika ketinggian air mencapai dasar

akurium maka pompa keluar sakan mati dan menyalakan pompa

masuk, mengisi air hingga ketinggian air memenuhi akuarium.

38

39

Pergantian air ini akan terus dilakukan hingga keruhan air sudah tidak

melewati batas yang telah ditentukan.

d. Subprogram Cek Pakan berfungsi untuk memberi pakan pada

akuarium. Jika waktu yang berjalan telah sama dengan informasi

waktu (jam dan menit) yang tersimpan dalam memori mikrokontroler

maka program akan mengerakkan motor penggerak (servo) untuk

membuka tutup pakan.

e. Subprogram Edit Air berfungsi untuk mengubah nilai batas kekeruhan

air. Nilai yang dimasukkan melalui keypad hanya akan disimpan jika

bernilai antara 1-99. Nilai ini akan disimpan di memori

mikrokontroler.

f. Subprogram Edit Jam berfungsi untuk merubah waktu jam dan menit.

Nilai waktu yang dimasukkan hanya akan disimpan apabila masuk

dalam range waktu, yaitu 1-23 untuk jam dan 1-59 untuk menit.

g. Subprogram Edit Pakan berfungsi untuk merubah waktu pakan. Sama

dengan Edit Jam, nilai waktu yang disimpan hanya range waktu jam

dan menit. Waktu pakan disimpan di memori mikrokontroler.

2. Perancangan Program

CodeVision AVR merupakan sebuah software yang digunakan

untuk memprogram mikrokontroler. Mikrokontroler dapat berfungsi jika

telah diisi sebuah program, pengisian program ini dilakukan menggunakan

compiler yang selanjutnya diprogram ke dalam mikrokontroler. Salah satu

39

40

compiler program yang umum digunakan sekarang ini adalah CodeVision

AVR yang menggunakan bahasa pemrograman C yang telah dilengkapi

dengan text (source code) editor dan compiler. CodeVisionAVR

merupakan sebuah cross-compiler C, Integrated Development

Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang didesain

untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. IDE mempunyai fasilitas

internal berupa software AVR Chip In-System Programmer yang

memungkinkan untuk melakukan transfer program kedalam chip

mikrokontroler setelah sukses melakukan kompilasi/asembli secara

otomatis. CodeVisionAVR  juga mempunyai  Automatic Program

Generator bernama CodeWizardAVR,  yang memudahkan untuk menulis,

dalam hitungan menit, semua instruksi yang diperlukan untuk membuat

fungsi-fungsi tertentu. Berikut tampilan IDE dari CodeVisionAVR :

Gambar IV.14 IDE dan CodeWizardAVR dari CodeVisionAVR

3. Pemrograman Akuarium Otomatis

40

41

41