Jurnal Roni Firmansyah M

ROBOT JALUR OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLLER AVR Atmega 8535

Rony Firmansyah

(5223073115)

Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika DIII

Universitas Negeri Jakarta

Penelitian diawali dengan perancangan mekanika, pembuatan rangkaian, dan pembuatan program yang dilanjutkan dengan pengujian alat. Pengujian alat dilakukan dengan menentukan sensor yang ingin diukur, yaitu dengan mengukur jarak tinggi sensor agar dapat mendeteksi jalur berwarna hitam setebal 1cm. pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah robot dapat bekerja sesuai denagn deskripsi alat yang diinginkan. Danl dari hasi penelitian dapat disimpulkan bahwa robot yang berbasis Mikrokontroller AVR Atmega 8535 ini depat mengikutu jalur berwana hitam pada jarak 1cm dengan metode retro reflektif.

Kata kunci : Mikrokontroller, LED, IC komparator

1. port A

merupakan 8 bit port I/O. setiap pinnya menyediakan internal pull up resistor yang dapat diatur per bit. Outputnya dapat menyalakan LED secara langsung.

2. port B

merupakan 8-bit directional port I/O. setiap pinnya memiliki fungsi yang hampir sama dengan port A. namun port B inimemiliki perbedaan yaitu memiliki altrnatif-alternatif khusus.

3. port C

merupakan 8 bit port I/O. setiap pinnya menyediakan internal pull up resistor yang dapat diatur per bit. Bit-bit ini diisi dengan 0 jika ingin memfungdikan pin-pin port C yang bersesuaian dengan input, atau diisi dengan 1 jika sebagai output. Selain itu port C memiliki alternatif khusus sebagai oscillator untuk timer atau counter 2.

4. port D

merupakan 8 bit port I/O. setiap pinnya menyediakan internal pull up resistor yang dapat diatur per bit. Bit-bit ini diisi dengan 0 jika ingin memfungdikan pin-pin port C yang bersesuaian dengan input, atau diisi dengan 1 jika sebagai output. Pin ini juga memiliki alternatif khusus.

5. RESET

RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pin ini diberi masukan lowselama minimal 2 machine cycle, maka sistem akan direset.

6. XTAL1

XTAL1 adalah mesukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal clock operating circuit.

7. XTAL

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

8. Avcc

Avcc adalah kaki masukan tegangan baggi A/D convrter, kakiAVcc harus secara eksternal terhubung ke Vcc malalui low pass filter.

9. AREF

AREF adlah kaki masukan referensi bagi A/D converter. Untuk operasional ADC, suatu tegangan dari AGND harus masuk kedalam ke kaki AREF.

10. AGND

AGND adlah kaki unuk analog ground. Hubugkan kaki agnd ke GND, kecuali jika groun memiliki analog ground yang terpisah.

Arsitektur Mikrokontroller AVR Atmega 8535

Mikrokontroller ini menggunakan arsitektur havard yang memisahkan memori dan bus untuk data dan program, serta sudah menerapkan sistem single level pipellining. Mikrokontroller AVR Atmega 8535 juga mengimplementasikan RISC (Reduced Instruction Set Computing) sehingga eksekusi instruksi dapat berlangsung secara cepat dan efisien. Mikrokontroller AVR Atmega 8535 banyak digunakan untuk sistem yang kompleks, memiliki input sinyal analog, dan membutuhkan memori yang relatif lebih besar.

Sistem minimum Mikrokontroller AVR Atmega 8535

Sistem minimum dari Mikrokontroller AVR Atmega 8535 adalah rangkaian elektronik yang dipperlukan untuk beroperasinya Mikrokontroller AVR Atmega 8535 kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. Di keuarga mikrokontroller AVR, seri 8535 adalah seri yang paling sering digunakan.

Untuk membuata rangkaian Amel sismin Mikrokontroller AVR Atmega 8535 diperlukan beberapakomponen utama diantaranya adalah : IC Mikrokontroller AVR Atmega 8535, 1 XTAL 4MHz, 3 kapasitor kertas 22pF, kapasitor elektrolit 4.7 uF, dan tombol reset push button.

Selain komponen-komponen diatas, tentunya diperlukan power supply yang bisa memberikan tegangan 5V DC, rangkaian sistem minimum Mikrokontroller AVR Atmega 8535 sudah siap menerima sinyal analog di port A³.

Pemrograman Mikrokontroller AVR Atmega 8535 dengan bahasa C

Pada bagian ini akan membahas cara memprogram Mikrokontroller AVR Atmega 8535 dengan menggunakan bahasa C yang dimaksudkan untuk mempermudah penjelasan. Dibanding assembler, bahasaini lebih mudah untuk dimengerti. Salah satu IDE ( Integrated Development Environment ) yang cukup membantu dalam mempelajari Mikrokontroller AVR Atmega 8535 RISC 8 bit denagn bahasa C adalah code vision AVR. CodeVision AVR merupakan program share ware yang memiliki keterbatasan untuk versi trialnya, namun versi ini sudah cukup memahami bahasa pemrograman Mikrokontroller AVR Atmega 8535.

Photo Dioda

Photo doida adalah dioda yang dapat mendeteksi cahaya. Berbeda dengan dioda biasa, pjotodioda mengubah cahaya menjadi listrik. Cahaya yang dapat diubah oleh photo dioda adalah cahaya tampak, infra merah, sinar -X sampai dengan cahaya ultra violet. Aplikasinya digunakan untuk menghitung kendaraan umum secara otomatis, pengukur cahaya pada kamera, serta dalam bidang medis.

Komponen yang mirip denga photo transistor yang memiliki sensitifitas yang lebih baik dari pada photodioda. Hal ini disebabkan karena elektron yang ditimbulkan oleh cahaya diinjeksikan di bagian base dan diperkuat di bagian kolektornya. Namun demikian, waktu response dari pototransistor akan menjadi lebih lama dibandingkan dengan dioda photo.⁴

Motor DC

Motor DC biasanya digunakan dalam rangkaian yang memerlukan kepresisian tinggi untuk pengaturan kecepatan. Terdapat dua macam motor DC berdasarakan medannya yaitu:

1. motor DC dengan penggerak magnet permanen.

2. motor DC dengan lilitan yang terdapat pada stator.⁵

Prinsip dasar dari arus searah adalah kalau sebuah kawat berarus diletakkan antara kutub magnetik, maka pada kawat akan bekerja suatu gaya yang menggerakkan kawat itu.

IC Driver L293D

IC L293D khusus digunakan pada motor DC sebagai pengganti relay, namun pin I dan 2 harus dalam kondisi high. Dapt digunakan pda arah bidirectional, sanggup pada aru maksimm 600 mA. IC ini terdiri dari 16 pin yang hadir dfalam dua versi, L293, dan 293 D. D menandakan adanya dioda yang mengurangi eefekminduksi tegangan. Setiap sinyal yang masukditerjemahkan oleh Mikrokontroller AVR Atmega 8535 kedalam bentuk nyala lampu dan gerakan motor.

Gambar IC L293D

Gerakan motor yang dapat bergerak maju dan mundur dikendalikan melalui motor DC driver. Rangkaian ini disusun sedemikian rupa dan dihubungkan ke motor DC. Untuk mengaktifkan rangkaian tersebut secara bergantian maka harus diberikan input high pada jalur masukan secara bergantian. Jika input 1 diberikan input high, maka motor akan bergerak maju, dan apabila masukan 2 diberikan input high maka motor akan bergerak mundur. Input high pada kedua jalur tidak diprkenankan.⁶

IC pembanding LM 324

IC LM324 adalah IC Operational Amplifier, dengan empat input. IC ini berfungsi sebagai komparator atau pembanding. Jadi tegangan antara photo dioda dan potendiometer dibandingkan. Jika tegangan yang dimasukkan ke inverting dan lebih besar tegangannya, maka hasil outputnyamendekati Vcc, begitu pula sebaliknya, jika dihubungkan dengan non-inverting dan lebih besar tegangannya, maka outputnya akan mendejkati nol.

Gambar Skema LM324

LED

LED singkatan dari Light Emitting Diode, adalah komponen yang dapat memancarkan cahaya. Tujuan utama dalam pembuatan led ini adalah agar energi yang digunakan dalam menghasilkan cahaya menjadi lebih efisien. Untuk dapat mendapatkan efek cahaya pada LED, digunakan doping, doping yang dipakai adalah gallium, arsenic, dan phosphorus.

Gambar Skema LED

Tegangan Baterai Rechargeable

Baterai kering merupakan baterai yang termasuk kedalam primary cells, yang artinya bahwa baterai ini hanya dapat digunakan sekali saja dan karena sifatnya yang memang hanya dapat digunakan sekali.

³ Atmel Corp., Mikrokontroller AVR Atmega 8535 Data Sheet 2007: hal 45.

⁴ Ibid : hal 45;

⁵ Sigit, Riyanto. 2007. Robotika Sensor dan Akuator. Yogyakarta: Graha Ilmu. Hal 32.

⁶ Sigit, Riyanto. 2007. Robotika Sensor dan Akuator. Yogyakarta: Graha Ilmu. Hal 35

Jurnal Sumardiansyah

Perancangan Sistem Voting Elektronika Berbasis Mikrokontroler Atmel AT89C51

Sumardiansyah

Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika D3 Universitas Negeri Jakarta

Alat ini berfungsi untuk membuat sistem voting elektronika berbasis mikrokontroler AT89C51. alat ini terdiri dari tiga bagian utama. Pertama merupakan blok rangkaian input yang terdiri dari tiga rangkaian sakelar tekan. Bagian kedua adalah blok rangkaian proses yang terdiri dari rangkaian sistem minimum mikrokontroler AT89C51. Sedangkan bagian ketiga merupakan blok rangkain penampil seven segmen sebagai output.

Kata kunci : mikrokontroller AT89C51, transistor, seven segmen.

A. Kajian Teoritis

1. Mikrokontroller Atmel AT89C51

AT89C51 adalah mikrokontroler yang memiliki daya rendah yang memiliki performa yang tinggi dan merupakan jenis IC CMOS 8 bit mikrokomputer dengan 4 Kbytes Flash Memory (EPROM). Perangkat ini dibuat dengan menggunakan teknologi Atmel (high involtalite memory technology) yang disesuaikan denganstandar instruksi dan pin-pin keluaran (pinout) keluarga mikro kontroler MCS-51. Pada chip flash program memori diperkenankan untuk kembali diprogram ulang didalam sistem yang telah diprogram atau dengan sebuah program konvensional memori nonvolatile. AT89C51 merupakan sebuah mikrokomputer yang menyediakan sebuah fleksibilitas yang tinggi dan solusi harga yang relatif murah untuk berbagai aplikasi kontrol.¹

a. Kontrol Pin Mikrokontroler

IC mikrokontroler dikemas dalam bentuk yang berbeda. Namun pada dasarnya, kaki yang ada pada Ic memiliki persamaan . berikut ini adalah penjelasan fngsi kaki yang ada pada mikrokontroler.

1. Port 0

Merupakan port yang memeiliki dua kegunaan. Pada desain yang minimum digunakan sebagai port I/O. pada desain yang lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan alamat yang di-multiplex. Port 0 pada pin 32-39.

2. Port 1

Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O, kecuali pada IC 8032 dan 8052 yang menggunakan P1.0 dan P1.1 sebagai input eksternal untuk timer ketiga. Pin 1 terdapat pada pin 1-8.

3. Port 2

Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O. Pada desain lebh lanjut digunakan sebagai high byte dari alamat. Port 2 terdapat pada pin 21-28.

4. Port 3

Merupakan dual purpose port. Selain sebagai port I/O juga mempunyai fungsi sebagai berikut.

PORT PIN	FUNGSI ALTERNATIF
P3.0	RXD (Serial Input Port)
P3.1	TXD (Serial Output Port)
P3.2	INT0 (External Interrupt 0)
P3.3	INT1 (External Interrupt 1)
P3.4	T0 (Timer 0 external input)
P3.5	T1 (Timer 1 External Input)
P3.6	WR (Externel Data Memory Write Strobe)
P3.7	RD (Externel Data Memory Read Strobe

5. PSEN

PSEN adalah kontrol sinyal yang mengizinkan untuk mengakses program memori ekstrnal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (output enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 pada tahap penjemputan instruksi. PSEN akan selalu bernilai 0 pada pembacaan program memori internal. PSEN trdapat pada pin 29.

6. ALE

Digunakan untuk men-demultiplex alamat dan data bus. Ketika menggunakan program memori external dan port 0 akan berfungsi sebagai alamat dan data bus. Ppda setangah paruh pertama cycle ALE akan bernuilai satu sehingga mengizinkan penulisan alamat pada register external dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai satu hingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.

7. EA

Jika EA diberi masukan 1 maka akan menjalankan program memori external saja dan akan menjalankan instruksi ROM/EPROM ketika isi program hitung (counter) kurang dari 4096 atau 1000H. jika EA diberi masukan 0 maka hanya akan menjalankan program memori external (PSEN akan bernilai 0). EA terdapat pada pin 31.

8. RST

RST terdapat pada pin 9 yang merupakan reset pada AT89C51. jika pin ini diberi masukan 1 selama minimal 2 machine cycle maka sistem akan di-reset dan register-register internal pada AT89C51 akan berisi nilai default tertentu.

9. On-Chip Oscillator

AT89C51 memiliki on-chip­ oscillator yang yang dapat bekerja jika drive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan AT89C51 adalah 12 MHz. walaupun jenis pada jenis 80C31BH-1 dapat menggunakan kristal dengan frekuensi sampai dengan 16 MHz. oon-chip oscillator tidak hanya dapat di drive dengan menggunakan kristal, tapi juga dapat menggunakan TTL osilator.

10. Koneksi Power

AT89C51 beroperasi pada tegangan 5 volt. Pin VCC terdapat pada pin 40, sedangkan GND terdapat pada pin 20.

b. Organisasi Memori

Program-program dan data pada komputer mauoun pada mikrokontroller disimpan dalam memori. Memori yang diakses oleh mikroprosesor ini terdiri dari RAM dan ROM. Perbedaan ram dan rom ini adalah:

1. RAM bisa ditulis dan dibaca sedangkan ROM hanya bisa dibaca.

2. RAM bersifat volatile (isinya hilang jika tegangan dihilangkan), sedangkan ROM bersifat nonvolatile.² Biasanya mikrokontroler berarsitektur MCS-51 mengimplementasikan pembagian ruang memori untuk data dan peogram. ROM biasanya berisi kode untuk mengendalikan kerja dari mikrokontroler, sedangkan RAM biasanya diisi data yang aakan dieksekusi oleh mikrokontroler. Ruang internal memori dibagi menjadi register banks, bit addresable, general purpose RAM dan, special function register. Pemisahan memori program dan memori data membolehkan memori data untuk diakses oleh memori data 8 bit. Sekalipun demikian, alamat 16 bit dapat dihasilkan melalui register DPTR. Memori program hanya dapat dibaca karena disimpan dala EPROM. Dapat dibuat hingga 64 Kbyte. Dalam hal ini EPROM yang tersedia dalam serpih tunggal AT89C51 adalah 4 Kbyte.³

1. Memori Program

Setiap interrupsi mempunyai lokasi tetap dalam memori program. Interupsi dapat menyebabkan CPU melompat ke lokasi terdapatnya sub-rutin yang harus dilaksanakan. Pada EPROM 4 Kbyte, jika EA bernilai tinggi, maka program akan melompati alamat 0000H sampai dengan 0FFFH secara internal. Jika bernilai rendah maka EA akan mengalami 1000H sampai dengan FFFFH ke program external.

2. Memori Data

Ruang memori data dibagi menjadi tiga blok yaitu ruang lower 128, upper 128, dan ruang SFR (Special Function Register).

a. General Purpose RAM

General Purpose RAM berfungsi sebagai tempat penyimpanan data yang akan dieksekusi maupun hasil eksekusi yang dapat diakses secara langsun. General purpose RAM ini diakses secara byte per byte.

b. Bit addressable location

pada addressable RAM ini memiliki fungsi yang sama dengan general purpose RAM, tapi memiliki keistimewaan untuk bisa diakses secara bit per bit.

c. Register Banks

Set instruksi dari AT89C51 mendukung 8 register, yaitu R0-R7, dan default nya setelah menunjukkan bahwa bahwa register ini berada pada alamat 00H-07H. Pada AT89C51 ini terdapat 4 bank register yang terdiri dari Bank0-Bank 3. Bank yang aktif dapat dipilih setelah kita mengubah select bit register banks pada program status word.

d. Special Function Register (SFR)

SFR ini terdapat accumlator dan B register

e. Program Status Word (PSW)

PSW terdapat pada alamat D0H dan terdiri dari status bit seperti yang tercantum dalam tabel.

BIT	SIMBOL	ADDRES	BIT DESCRIPTION
PSW.7	CY	D7H	Carry Flag
PSW.6	AC	D6H	Auxillary Carry Flag
PSW.5	F0	D5H	Flag 0
PSW.4	RS1	D4H	Register Bank Select 1
PSW.3	RS0	D3H	Register Bank Select 0 00=bank 0; pada alamat 00H-07H 01=bank 1; pada alamat 08H-0FH 10=bank 2; pada alamat 10H-17H 11=bank 3; pada alamat 18H-1FH
PSW.2	0V	D2H	Overflow Flag
PSW.1	-	D1H	Reserved
PSW.0	P	D0H	Even Varity Flag

f. Stack Pointer (SP)

Stack Pointer adalah bit 8 register yang berada pada alamat 81H. Stack ini berisi alamat dari data yang berada paling awal yangmasuk kedalam stack. Operasi stack terdiri dari masukan data pada stack dan mengeluarkan data dari stack. Memasukan data ke stack ini akan mengakibatkan peningkatan nilai dari SP sebelum menulis data, dan mengeluarkan data akan mengakibatkan penurunan nilai SP.

g. Data Pointern (DP)

Data pointer digunakan untuk mengakses program dan data eksternal merupakan 16 bit register yang terletak pada alamat 82H (DPL, low byte) dan 83H (DPH, high byte).

h. Port Register

Pada AT89C51 port 0 pada alamat 80H, port 1 pada alamat 90H, port 2pada alamat A0 dan port 3pada alamat B0H. seluruh port adalah bit addressable.

i. Timer Port Register

Pada AT89C51 terdiri dari 2 buah bit 16 bit timer/counter untuk interval waktu atau menghitung kejadian. Timer 0 berada pada alamat 8AH dan 8CH, dan Timer 1 berada pada alamat 8BH dan 8DH. Operasi timer diatur oleh timer Mode Register.

j. Serial Port Register

AT89C51 berisi serial port on chip untuk berkomunikasi dengan peralatan terminal atau modem, atau untuk antarmuka dengan IC, lainnya dengan serial interface seperti A/D converter. (SBUF) pada alamat 99H menangani antaram menerima dan mengirim data. Menulis ke SBUF mengambil data untuk dikirimkan, membaca SBUF memgakses data yang diterima.

k. Interrupt Register

AT89C51 mempunyai 5 number, struktur 2 tingkat prioritas interupsi.

c. Dasar Pemrograman MCS-51

dalam pemrograman komputer dikenal dua jenis tingkatan bahasa, jenis yang pertama adalah bahasa pemrograman tingkat tinggi dan jenis kedua adalah bahasa pemrograman tingkat rendah. Baha sa pemrograman tingkat tinggi lebih berorientasi kepada manusia yaitu bagaimana pernyataan-pernyataan yang ada dalam pemrograman yang mudah dimengerti oleh manusia. Sedangkan bahasa tingkat rendah lebih berorientasi kepada mesin, yaitu bagaimana agar komputer dapat langsung menginterpretasikan pernyataan program. Untuk mengerjakan suatu tugas tertentu, program yang ditulis dalam bahasa ringkat rendah relatif lebih panjang dan sulit untuk difahami, namun kelebuhannya adalah lebih efisien dan lebih cepat untuk dieksekusi oleh mesin. Bahasa assembly merupakan program assembler untukmengkonversi instruksi-instruksi ke daam bahasa mesin. Dalam pemrograman assembly AT89C51 terdapat dua macam instruksi, yang pertama adalah INSTRUCTION SET, yaitu instruksi yang digunakan untuk memprogram mikrokontroler AT89C51 dengan bahasa rakitan dan yang kedua adalah ASSEMBLER DIRECTIVE, yaitu instruksi-instruksi untuk mengarahkan program assembler.

2. Transistor Sebagai Sakelar

Operasi logika dalam sebuah rangkaian memerlukan suatu komponen yang dapat berubah antara 2 keadaan stabil, keadaan stabil pertama untuk logika 1 dan keadaan stabil kedua untuk logika 0. Sakelar mekanik de=igunakan untuk malakukan tugas ini, tetapi relatif membutuhkan waktu untuk berubah dari keadaan yang kedua, dan tahanan kontak tidak stabil bila dilalui arus listrik yang kecil. Transistor dapat berfungsi sebagai sakelar bila dioperasikan pada salah satu dari titik saturasi atau titik sumbat, tetapi tidak disepanjang garis beban. Apabila transistor dalam keadaan saturasi, transistor tersebut tersumbat, transistor seperti sebuah sakelar terbuka.⁴

3. Seven Segmen

Seven Segmen merupakan jenis tampilan yang terrdiri dari tujuh segmen terpisah yang diberi label a sampai g seperti yang disajikan dalam gambar dibawah ini.⁵ Tujuh Segmen merupakan cacah segmen minimum yang diperlukan untuk menampulkan angka 0 sampai 9.

Di pasaran terdapat dua jenis seven segmen yaitu common anoda dan common catoda, dalam pemakaian common anoda titik commonnya hrus dihubungkan dengan +Vcc dan segmen lainnya dihubungkan dengan memberikan logika rendah. Sementara pada seven segmen common catoda, titik katodanya dihubungkan dengan groung dan segmen lainnya dihubungkan dengan memberikan logika tinggi. Sejumlah karakter alfabetis juga dapat ditampilkan dengan menggunakan seven segmen ini, dengan menyalakan beberapa segmen yang dikenali, tetapi campuran huruf besar dan huruf kecil harus dipakai untuk menghindarkan kesalahan penafsiran ‘8’ dengan ‘B’, atau ‘O’ dengan ‘D’.

B. Kerangka Berfikir

Port=port parallel pada IC mikrokontroller AT89C51 dimanfaatkan sebagai pin masukan dan keluaran serta dimanfaatkan aritmatika logik yang ada maka dapat dibuat suatu sistem voting elektronik. Tombol-tombol pilihan untuk menentukan suara masing-masing peserta rapat dalam pengambilan keputusan secara voting digunakan sebagai masukan data, yakni untuk pilihan A dan pilihan B. Setelah data didapatkan, maka dengan memanfaatkan aritmatika logik kedalam sistem minimum mirokontroler AT89C51. Pada sistem minimum terdapat beberapa komponen pendukung yaitu, trnsistor, quartz cristal 12 MHz, sakelar tekan reset dan sakelar tekan preset, data tersebut kemudian dijumlahkan sesuai dengan masing-masing pilihan tombol yang ditekan. Kemudian hasil jumlahan tersebut ditampilkan dengan menggunakan seven segmen display melalui port-port paralel.

¹ Kholid, Idham. Pemanfaatan Mikrokontroler AT89C51 sebagai Sistem Pengaman ruang dari Bahaya Kebakaran dan Gangguan Keamanan, TA:2003

^{2 1} Kholid, Idham. Pemanfaatan Mikrokontroler AT89C51 sebagai Sistem Pengaman ruang dari Bahaya Kebakaran dan Gangguan Keamanan, TA:2003, h 31.

³ M. Ibnu Malik, Anistardi. Bereksperimen dengan mikrokontroler 8031., Jakarta: Elex Media Komputindo 1999, h 9.

⁴ Malvino, Albert Paul. Prinsip-prinsip Elektronik. Alih bahasa : Hanafi Gunawan. Jakarta: Erlangga 1999 , h 122.

Jurnal Isnandy Arief Widodo

Apikasi Muktiplekser Dan Demultiplekser Pada Interaktif Speaker Untuk Ruangan Kelas

Isnandy Arief Widodo

(5223073102)

Mahasiswa Jurusan Teknik Elektronika D3 Universitas Negeri Jakarta

Alat ini dap digunakan sebagai interaktir speaker untuk ruangan kelas. Alat ini terdiri dari beberapa bagian yaitu input (mikropon, tape recorder dan saklar pemilih), bagian proses (multiplekser, dan multiplekser), baguan output (mikropon dan speaker). Mikropon berfungsi untuk mengubah getaran suara manjadi sinyal listrik. Tape recorder berfungsi untuk menghasilkan sinyal suara. Sakelar pemilih berfungsi untuk memilih ruangan mana yang akan diaktifkan. Multiplekser berfungsi untuk mengubah input banyak menjadi output sedikit. Demultiplrkser berfungsi untuk mengubah input banyak menjadi input sedikit.speaker berfungsi untuk menghasilkan suara.

Kata kunci : Multiplekser, demultiplekser, amplifier, mikropon

A. Deskripsi Teoritis

1. Speaker Aktif

Dalam suatu pagelara musik, kita tidak hanya melihat pemusik saja, tetapi juga mendengarkan suara yang dihasilkan oleh sistem tata suara atau sound sistem. Frekuensi yang dapat didengar oleh manusia adalah berkisar antara 20Hz-20KHz. Frekuensi ini dinamakan frekuensi audio. Getaran dapat didengar oleh manusia karena adanya medium yang berupa udara, alat pendengar dan otak oleh alat pendengaran. Audio diartikan sebagai bentuk gabungan dari pengertian “pendengaran” dan “suara” yang berasal dari bahasa latin “audire” yang berarti mendengarkan.audio adalah unsur audio visual atau yang dapatdi dengarkan pada pesawat televisi untuk membedakannya dari unsur visual atau yang dapat dilihat.¹

Dalam sistem audio sederhana, power amplifier ditempatkan di dalam kotak speaker yang disebut dengan speaker aktif.² Speaker yaitu pengeras suara, atau alat yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Speaker merupakan komponen terakhir dalam suatu rangkaian sound sistem yang mengubah rangkaian sinyal-sinyal listrik menjadi suara.³

a. Input

Input pada sistem audio bisa berupa TV, VCD, komputer, dan lain-lain. Dalam hal ini menggunakan tape recorder dan mikropon.

b. Pre Amplifier

Keluaran dari tape recorder merupakan input untuk loud speaker. Input sinyal audio dikuatkan oleh pre-amplifier sebelum sinyal tersebut diumpankan ke pengatur nada. Sinyal suara yang masih lemah tersebut dikuatkan dengan cara memproduksikannya kembali menjadi ipit suara yang mempunyai input suara yang memiliki frekuensi yang enak didengar oleh telinga manusia.

c. Mixer

Setelah dikuatkan dengan power pre-amlifier, maka sinyal diumpankan ke pengatur nada.

d. Power Amplifier

Power amplifier megubah sinyal suara menjadi sinyal yang lebih kuat untuk diterima loud speaker.

e. Loud Speaker

Loud Speaker mengubah energi listrik menjadi gerakan mekanik melalui konus speaker, kemudian udara yang ada disekitarnya bergetar dan menjadi suara yang dapat didengar sesuai dengan sumbernya.

2. Multiplekser

Multiplekser adalah suatu rangkaian yang berfungsi sebagai pemilih sinyal. Sejumlah sinyal masukan diberikan ke multiplekser dan multiplekser ini dengan bantuan sinyal pengendali memilih beberapa sinyal yang jumlah masukannya lebuh kecil dari masukannya untuk kemudian disalurkan. Pada dasarnya multiplekser ini berfungsi sebagai pemilih. Suatu multiplekser digital adalah suatu rangkaian yang memilih data dari 2ⁿ masukan dan mengarahkannya menuju sebuah keluaran tunggal. Pemilihan jalur pemindahan masukan ke keluaran itu diatur oleh suatu himpunan pemilih masukan. Multiplekser adalah suatu piranti elektronik yang berfungsi seperti sakelar putar yang sangat cepat.⁴ Dalam arti lain mengandung arti suatu rangkaian logika yang dapat menerima beberapa saluran data input yang terdiri dari satu bit atau lebih secara paralel dan pada outputnya hanya dilewatkan salah satu data saja yang terpilih. Saluran data input ini dikontrol oleh beberapa saluran kontrol yang sering disebut sebagai ssaluran pemilih. Jumlah saluran kontol berkaitan erat dengan jumlah saluran data input yangakan dikontrol. Moltiplekser banyak sekali jenisnya. Pada penelitian multiplekser yang akan dibahas adalah multiplekser 74LS147. miltiplekser ini merupakan multiplekser 9 line ke 4 line. Mempunyai 16 pin, terdiri dari 9 buah pin input dan 4 buah pin output, 2 buah pin catu daya dan satu buah pin NC.

Gambar Multiplexer

3. Demultiplexer

Demultiplexer adalah kebalikan dari multiplexer, rangkaian ini menerima informasi dari beberapa saluran dan membagikannya ke tujuan yang lebih banyak. Peralatan demultiplexer dan multiplexer bila digunakan bersama-sama dalam suatu sistam yang ingin melipat gandakan saluran data, mengirimkannya melalui suatu saluran, dan mengubahnya kembali menjadi bentuk data aslinya pada ujung penerima untuk kembali diproses. Demultiplexer adalah suatu transmisi yang dapat mentransmisikan daya masukan yang datang pada sebuah kawat tunggal pada salah satu dari beberapa jalur keluaran. Demultipexer merupakan suatu proses kebalikan dari multiplexer. Demultiplexer berfungsi mangambil satu dari saluran input atau lebih dan mendistribusikannya ke beberapa saluran output.

Gambar demultiplexer

Salah satu IC demiultiplexer adalah 74LS138. IC ini mempunyai 16 pin yang terdiri dari 8 pi input, 3 pin output, 2 pin catu daya, dan 3pi enable. IC 74LS138 berfungsi untuk menyalurkan 3 masukan data ke masukan ke 8 jalur keluaran. Setiap jalur data input yang ingin digunakan diubah kedalam bentuk biner. Jika dalam jalur data input Ao (ILL), yang digunakan, maka pada outputnya akan menghasilkan Qo (L). Rangkaian yang terdapat pada demultiplexer ini yaitu rangkaian Scmitt Trigger, JK flip-flop, amplifier, trnsistor sebagai sakelar, relay dan mikropon.

a. Schmitt Trigger

Rangkaian digital memerlukan bentuk gelombang dengan waktu naik turun yang cepat. Bentuk gelombang simbol inverting yang dibangun dengan menggunakan gerbang NAND Schmitt merupakan contoh sinyal digital yang baik.

Gambar gerbang not schmitt trigger.⁵

Pada gambar ini bentuk gelombag sebelah kiri simbol inverting, menunjukkan waktu naik turun yang sangat lambat. Bentuk gelombang yang buruk ini mengakibatkan operasi yang tidak dapat diandalkan, apabila ldialirkan langsing ke pencacah, gerbang, atau rangkaian lainnya. Dalam contoh ini inverter pemicu schmitt digunakan untuk mempersegikan sinyal input sehingga berbentuk pulsa clock. Pemberian pulsa clock penting untuk LSI (Large Scale Integration), karena sinyal yang mencapai suatu titik dapat melalui jumlah gerbang yang berbeda, sehingga menimbulkan tundaan yang berbeda pula. Sebab lain terjadinya pulsa yang salah adalah sakelar mekanik. Jika sakelar mekanik dipakai untuk menguji gerbang, tidak ada masalah yang timbul karena hasil akhinya dibaca oleh LED. Jika sakelar dipakai untuk membangitkan pulsa clock atau pulsa apa saja yang akan dicacah akan menimbulkan getaran kontak. Oleh karena itu jika menggunakan sakelar mekanik, sakelar harus daihubungkan dengan rangkaian penghilang getaran

Gambar Rangkaian Penghilang Getaran Sakelar Mekanik dengan memakai gerbang pemicu schmitt.⁶

Rangkaian deboounching dapat diperoleh salah satunya dengan menggunakan rangkaian Schmitt. Rangkaian shcmitt dapat berpindah ke kedua arah, tetapi tidak dengan tegangan yang sama. Kecepatan pengalihan diatur sepenuhnya oleh rangkaian dalam, sehingga diperoleh waktu naik turun yang sangat cepat, walaupunterjadi perlambatan perubahan tagangan masukan.

b. JK Flip-flop

Flip-flop yang digunakan adalah JK Flip-flop dengan meng

Gambar sibol dasar JK Flip-flop

Pada JK flip-flop terdapat 3 buah input, yaitu CLK, J, dan K. J berfungsi sebagai pengendali jika J=0 maka output Q akan tetap seperti pada keadaan semula walaupun CL input bergerak berubah.

c. Amplifier

Amplifier atau penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal-sinyal yang lemah agar amplitudonya menjadi lebih besar dengan tidak mengubah input yang diumpankan kepadanya. Amplifier merupak penerapan penting pada sifat-sifat komponen elektronika yan paling utama. Tanpa penguatan, sinyal-sinyal lemah tidak akan terbentuk sistem elektronika yang bermanfaat.⁷

Karakteristik Penguat

1. penguatan tegangan

2. Tinggi Tegangan Frekuensi

3. Tanggapan Frekuensi.⁸

Yang diutamakan adalah harga puncak dari tegangan keluaran (bukan harga efektif). Agar dengung tidak terdengar mengganggu, maka tegangan dengung jangan melampaui 1% di atas tegangan keluaran audio supaya paling kecil 40 db di bawah taraf audio.

Klasifikasi Penguat

1. Kelas A. Piranti aktif dipanjar demikian rupa sehingga arus mengalir tanpa ada isyarat apapun. Harga arus panjar ini ditingkatkan atau diturunkan dari harga rata-rata oleh isyarat masukan. Cara operasi ini umumnya dipakai untuk penguat isyarat kecil daya rendah.
2. Kelas B. piranti aktif dipanjar tepat pada titik sumbat sehingga arus yang mengalir adalah nol (0) bila tidak ada isyarat. Piranti menghantar pada saparuh siklus masukan.
3. Kelas AB. Merupakan bentuk modifikasi kelas B yaitu piranti aktifnya diberi panjar kecil yang hanya cukup untuk membuat piranti penghantar sedikit. Kelas operasi ini banyak dipakai dalam penguat audio push pull dan penguat dayakomplementer untuk menghindarkan non-linearitas di titik seberangan.
4. Kelas C. Piranti aktif dipanjar mundur melewati titik sumbat sehingga pirantinya hanya menghantar bila amplitudo separuh siklus masukan melebihi suatu harga yang reletif besar. Metode ini dipakai dalam penguat daya dan RF dan pulsa.

d. Transistor Sebagai Sakelar

Transistor sebagai adalah mengoperasikan transistor pada salah satu dari saturasi atau titik sumbat, tetapi tidak di tempat sepanjang garis beban. Apabila transistor berada dalam keadaan saturasi, transistor tersebut seperti sebuah sakelar yang tertutup dari kollektor ke emitter. Apabila transistor tersumbat, transistor seperti sebuah sakelar yang terbuka. Apabila arus bassis lebih besar atau sama dengan I_B(sat), titik kerja Q berada pada ujung atas dari garis beban. Pada rangkaian tersebut, transistor seperti sebuah sakelar yang tertutup. Apabila arus bassi nol, transistor berada pada ujung bawah dan bekerja seperti sebuah sakelar yang terbuka.⁹ Apabila arus I_B nol, arus I_C akan menjadi arus bocor yang rendah dan tegangan yang melalui muatan RL diabaikan, sehingga besarnya tegangan V_CE = V_CC. Apabila jumlah nominal l_B kecil, l_C akan sam dengan hfe l_B dan tegangan yang melalui RL akan menjadi:

V_R = I_C.R_L

V_CE=V_CC-I_C.R_L

e. Relay

Relay adalah suatu alat elektromagnet yang dapat kontak-kontak metal pada saat menerima arus listrik. Pada dasarnya relay terdiri dari sebuah kumparan yang dililit pada suatu inti besi lunak yang apabila kumparan tersebut terkena arus listrik, maka inti besi lunak akan menjadi megnet kemudian magnet ini akan menari armatur-armatur dengan 2 pelat tipis yang terhubung antara kontak-kontak. Dilihat dari jenis sumber listrik, relay dibedakan menjadi dua jenis yaitu relay arus bolak-balik dan relay arus searah.

Konstruksi Relay

Relay terdiri dari lilitan kumparan kawat pada inti besi dan apabila inti besi tersebut dialiri arus listrik maka inti besi tersebut akan menjadi magnet dan inti tersebut akan menarik lengan kontak yang mengakibatkan kontak terbuka atau tertutup

f. Kikropon

Mikropon adalah tranducer yang mengubah suara menjadi perubahan tegangan “voltage varation”. Mikropon mengubah getaran sara menjadi getaran mekanik. Sebuah kumparan atau sebuah lempengan akan bergetar jika berada di lingkngan yang bergetar. Sebuah kumparan akan bergetar dengan berbagai macam cara diantaranya:

1. Jika menggunakan kumparan yang bergerak di dalam medan magnet.
2. Jika menggunakan banyak atau sedikit tekanan pada salah satu jenis kristal.
3. Ddengan menggunakan kondensator yang salah satu lempangannya bergerak dengan irama suara.¹⁰

Sebuah mikropon menghasilkan sinyal listrik ketika digerakkan oleh gelombang bunyi.¹¹ mikropon ada beberapa jenis diantaranya: mikropon kristal, mikropon kondensor, dan mikropon dinamik. Prinsip kerja pada mikropon adalah dalam setiap mikropon terdapat diafragma yang akan bergetar jika bunyi menyentuhnya. Diafragma tersebut dihubungkan dengan sebuah detektor yang akan mengubah suara menjadi getaran listrik yang akan berubah sesuai dengan perubahan getaran gelombang bunyi. Ada beberapa jenis detektor yang akan menguubah gataran suara manjadi getaran listrik salah satunya berisis kumparan kecil kawat di dalam sebuah magnet. Pada saat suara memasuki mikropon, kumparan akan bergerak maju dan mundur di dalam medan magnet. Ini menyebabkan kumparan menimbulkan suatu sinyal listrik dan akan mengirmkan sinyal tersebut menuju sistem bunyi. Diafragma menyebabkan dempet atau lengket kawat kawat suara bergerak kedal medan magnet.untuk memperoleh suara yang diinginkan maka diperlukan sebuah penguat pada sensor, karena sinyal yang dihasilkan oleh mik cukup kecil. Impedansi mikropon ada 2 golongan yaitu impedansi tinggi dan impedansiimpedansi rendah. Mikropon impedansi tinggi digunakan dengan kabel pendek dari pemancarnya sebab:

Kabel tidak dapat dibuat sangat panjang tanpa diberi transformator penjodoh.

Kabelpun pelu bercadar supaya tidak memungut dengung dan desah.

Mikropon impedansi tinggi biasanya 100 Kohm dan 500 Kohm. Mikropon impedansi rendah dijual dalam 3 jenis impedansi yaitu 50, 150 dan 600 ohm.

¹ Onong Uchjyana Effendy, Kamus Komunikasi, Bandung, Mandar Maju, 1989, h 21.

² Aji W. Pahmi, Pengoperasian Perangkat Dasar Audio dan Radio SMK. Bandung, Amirco, 2002, h 46.

³ Arief Budiman, Kamus Istilah Teknik Elektronika Inggris-Indonesia, Bandung, M2S anggota IKAPI, 1992, h 231.

⁴ KF Ibrahim, Teknik Digital, Yogyakarta,: Andi Offset, 1991, h 126.

⁵ Roger L. Tokheim, op cit, h 153.

⁶ Ian Robertson Sinclair, Panduan Praktis Eletronika Digital, Jakarta, Elex Media Komputindo, 1994, hal. 55.

⁷ Sutanto, Rangkaian Elektronika Analog Teerpadu, Jakarta, UI Press, 1997, h. 20.

⁸ Wasito. S, Vademekum Elektronika, Jakarta, Gramedia, 2001, h. 454.

⁹ Barry Woodland, Elektronika Praktis, Jakarta, Pradnya Paramitha, 2002, h. 74.

¹⁰ Daryanto, Pengetahuan Teknik Elektronika, Jakarta, Bina Aksara, 2000, h. 86.

¹¹ Thomas D. Rossing, The Science of Sounds, Philipines, Addison-Wesley Publishing Company, Inc, 1982, h. 358.