PROPOSAL TUGAS AKHIR
MULTITESTER ELEKTRONIK
BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8
Diajukan Sebagai Syarat Untuk Memenuhi Pelaksanaan Tugas
Akhir
Pada Program Diploma III Jurusan Teknik Elektro
Di Universitas Negeri Semarang
Disusun Oleh :
Nanda Puji Arianto5311311009
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK ELEKTRO
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2014Proposal Tugas Akhir yang berjudul: Multitester Elektronik
Berbasis Mikrokontroller Atmega 8 oleh Mahasiswa :
Nama : Nanda Puji Arianto
NIM : 5311311009
Telah diperiksa dan di koreksi dengan baik. Karena itu
pembimbing setuju untuk di seminarkan.
Semarang, April 2014
Pembimbing Ketua Program Studi
Drs. Rafael Sri Wiyardi M.T. Riana Defi Mahadji Putri ST, MTNIP. 195011101979031001 NIP.197609182005012001
1
Ketua Jurusan Teknik Elektro
Drs. Suryono M.T. NIP. 195503161985031001
DAFTAR ISI
Halaman Judul........................................i
Halaman Pengesahan....................................1
Daftar Isi............................................2
BAB I PENDAHULUAN....................................4
I. Judul.............................................4
II. Latar Belakang Masalah............................4
III. Rumusan Masalah.................................6
IV. Pembatasan Masalah................................6
V. Tujuan............................................7
VI. Manfaat...........................................7
VII. Metodologi Penelitian...........................8
VIII.............................Sistematika Penulisan
................................................8
2
BAB II LANDASAN TEORI...............................10
2.1 Multitester.....................................12
2.2 Mikrokontroller AVR ATMega8.....................13
2.2.1 Konfigurasi Pin ATMega8.......................13
2.2.2 Analog To Digital Converter (ADC) AVR ATMega8........15
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)..........................19
2.3.1 Konfigurasi Pin LCD 20 x 4....................19
2.3.2 Struktur Memori LCD...........................21
2.4 Catu Daya.......................................21
2.5 Bahasa C........................................22
BAB III PENYUSUNAN DAN PEMBUATAN ALAT...............25
3.1 Alur Pembuatan Alat.............................25
3.2 Spesifikasi Alat................................26
3.3 Penyusunan Sistem Kerja Alat....................27
3.4 Penyusunan Rangkaian dan Letak Komponen.........31
3.5 Penyusunan Pemrograman Mikrokontroller..........33
3.5.1 Penyusunan Program Mikrokontroller 1..........33
3.5.2 Penyusunan Program Mikrokontroller 2..........36
3.6 Pembuatan Alat..................................38
3.6.1 Pembuatan Layout PCB dan Tata Letak Komponen. .38
3.6.2 Pembuatan Box Alat............................39
BAB IV PENUTUP......................................41
DAFTAR PUSTAKA......................................42
3
BAB I
PENDAHULUAN
4
I. Judul
Multitester Elektronik Berbasis Mikrokontroller
Atmega 8
Merupakan sebuah alat yang dibuat pada Tugas
Akhir yang dapat digunakan dalam instrumen
pengukuran.
II. Latar Belakang Masalah
Perkembangan zaman telah berkembang dengan pesat,
melalui ilmu pengetahuan dan teknologi manusia kini
semakin dimudahkan dengan segala aktifitas
kehidupannya. Teknologi memang hal yang tidak bisa
dipisahkan pada kehidupan sekarang ini, peralatan
elektronik seperti: laptop, handphone, komputer, tv,
radio, dan lain-lain telah menjadi bagian hidup
manusia sekarang ini.
Salah satu ilmu yang mempelajari teknologi
tersebut adalah ilmu teknik elektro yang mendasari
semua peralatan elektronik diatas dapat bekerja atas
beberapa blok rangkaian elektronika, ilmu teknik
elektro mempelajari sifat dan juga gejala listrik.
Salah satunya terdapat satuan/besaran listrik5
misalnya satuan arus listrik yaitu ampere, hambatan
satuannya yaitu ohm, dan tegangan/beda potensial
yaitu volt. Selain itu dalam aplikasinya terdapat
bermacam-macam komponen dasar elektronika seperti:
resistor, kondensator/kapasitor, dioda, dan beragam
jenis transistor.
Dari satuan dan juga komponen listrik diatas
makan diperlukan suatu instrumentasi pengukuran dan
pengujian (metering and testing) yang mampu menampilkan
harga yang sesungguhnya dari hasil pengukuran yang
didapat dan juga mengetahui kondisi dan fungsi dari
komponen tersebut apakah layak dinilai baik atau
buruknya sehingga dapat berfungsi dengan semestinya
pada rangkaian elektronika.
Walaupun saat ini sudah terdapat instrumen
pengukuran standart seperti: multitester atau
AVOmeter atau multimeter akan tetapi alat ukur ini
memiliki kekurangan:
1. Tidak dapat mengidentifikasi jenis komponen
yang diuji/diukur, misalnya apakah itu
6
komponen resistor, kondensator/kapasitor,
dioda, bahkan transistor.
2. Tidak dapat membaca nilai dari satuan
komponen yang diuji/diukur terkecuali
resistor, misalnya satuan Farad untuk
kapasitor/kondensator dan satuan penguatan
Hfe pada transistor.
3. Pada pengujian/pengukuran transistor untuk
menentukan kaki-kaki terminalnya membutuhkan
waktu yang lama dan banyak kesulitan,
misalnya menentukan kaki Basis, Collector, Emitor
pada Transistor
4. Hasil pengukuran antara multitester satu
dengan lainnya berbeda-beda.
Atas dasar itu maka penulis mencoba membuat alat
ukur yang mampu mengukur satuan listrik ohm meter,
ampere meter dan voltmeter dan dapat
menguji/mengidentifikasi komponen elektronika
sehingga dapat menutupi kekurangan dari multitester
yang telah dijelaskan sebelumnya pada poin 1-4. Alat
ukur/uji ini menggunakan mikrokontroller chip AVR
7
ATMega8 dengan struktur pemrograman yang diterapkan
sehingga menghasilkan karya tugas akhir berupa
instrumen pengukuran/pengujian dengan judul
“MULTITESTER ELEKTRONIK BERBASIS MIKROKONTROLLER
ATMEGA 8”
III. Rumusan Masalah
Berdasarkan dari latar belakang tersebut maka
beberapa permasalahan yang akan muncul dalam
mengerjakan tugas akhir ini antara lain :
1. Prinsip kerja dari mikrokontroller khususnya
pada mikrokontroller AVR ATMega 8
2. Pembuatan struktur program dari mikokontroller
agar dapat mengolah ADC dan menghasilkan nilai
keluaran secara tepat
3. Perancangan hardware dan tata letak komponen
sehingga dapat dijadikan alat ukur
IV. Pembatasan Masalah
Dikarenakan luasnya permasalahan di dalam
pembahasan dan agar tidak terjadi kesalahpahaman
8
maksud dari apa yang ada di dalam penulisan
tugas akhir ini maka dibutuhkannya pembatasan
masalah tersebut antara lain ::
1. Hardware utama dalam pembuatan alat ini
menggunakan chip IC ATmega 8
2. Jangkauan pengukuran pada komponen pasif yakni
resistor dan kapasitor/kondensator
3. Jangkauan pengukuran pada komponen aktif yakni
dioda dan transistor
4. Batas ukur pada pengukuran resistansi (Ohm
meter) yakni: 20 Ohm – 20 M Ohm
5. Batas ukur pada pengukuran tegangan (Volt
meter) yakni: 0 Volt DC – 12 Volt DC
6. Batas ukur pada pengukuran kuat arus (Ampere
meter) yakni: 0 Ampere DC – 10 Ampere DC
V. Tujuan
Pembuatan tugas akhir ini diharapkan diperoleh
hasil untuk membuat alat ukur yang dapat digunakan
untuk mengukur dan menguji komponen elektronika
seperti: resistor, kapasitor/kondensator, dioda
9
maupun transistor, dan dapat juga sebagai ohm meter,
dc voltmeter, dan dc amperemeter dengan berbasiskan
mikrokontroller
VI. Manfaat
Manfaat dari tugas akhir ini adalah:
1. Dapat membuat alat ukur berbasis mikrokontroller
2. Dapat digunakan sebagai instrumen pengukuran di
laboratorium teknik elektro
3. Menerapkan teknik pemrograman dengan bahasa C pada
mata kuliah mikrokontroller
VII. Metodologi Penulisan
Untuk menyelesaikan penulisan tugas akhir ini
penulis melakukan beberapa tahap metode penyelesaian
sebagai berikut :
1. Studi Pustaka
10
Yakni semua bahan diperoleh dari buku
dan/atau jurnal yang khususnya mengenai
pembuatan tugas akhir ini.
2. Eksperimen
Dimana semua data diambil berdasarkan hasil
dari pembuatan tugas akhir ini baik dari proses
perancangan, proses pemrogaman sampai proses
pengujian alat.
3. Observasi
Dimana dilakukan pencarian untuk semua
informasi tambahan yang tidak terdapat dalam
buku dan/atau jurnal di dalam penyelesaian
tugas akhir ini.
VIII. Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
11
Berisi tentang latar belakang, perumusan
masalah, pembatasan masalah, tujuan penulisan,
metodologi penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Berisi tentang landasan teori yang mendukung
dalam pembuatanlaporan tugas akhir ini.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
Berisi tentang semua perancangan sistem dalam
pembuatan tugas akhir ini.
BAB IV PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan dari laporan tugas
akhir ini beserta saran yang diperlukan untuk
pengembangan.
DAFTAR PUSTAKA
12
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Multitester
Multitester merupakan instrumen alat ukur yang
berfungsi mengukur bermacam-macam besaran listrik
seperti: Ohm meter (Ω), Voltmeter (A), dan
Amperemeter (A). Pada Ohmmeter berfungsi mengukur
resistansi atau hambatan listrik, Voltmeter berfungsi
13
mengukur tegangan atau beda potensial listrik,
sedangkan Amperemeter berfungsi mengukur kuat arus
listrik. Semua fungsi itu seluruhnya mencakup fungsi
Multitester.
Multitester dapat disebut juga Multimeter maupun
AVOmeter, karena mempunyai cakupan fungsi yang luas,
multitester sering digunakan di dalam laboratorium
elektronika. Terdapat 2 jenis multitester yakni
multitester analog dan digital, secara umum keduanya
memiliki fungsi yang sama.
Perbedaan dari keduanya adalah :
Multitester analog memiliki ketelitian
pengukuran yang relatif kecil dibanding
multitester digital yang memiliki ketelitian
yang relatif tinggi.
Multiteseter analog memiliki batas ukur (BU)
atau disebut range yang harus diposisikan
diatas batas nilai pengukuran sedangkan
multitester digital tidak memiliki batas
ukur atau disebut juga autorange.
14
Multitester analog memiliki tampilan hasil
dengan skala simpangan jarum denga moving coil
sebagai penggeraknya sedangkan multitester
digital menggunakan layar kristal cair atau
LCD sebagai media penampilnya.
Sedangkan kesamaan dari multitester analog dan
digital adalah:
Memiliki fungsi yang sama dalam pengukuran
hambatan/tahanan listrik (Ohm meter)
Memiliki fungsi yang sama dalam pengukuran
tegangan
(Volt meter)
Memiliki fungsi yang sama dalam pengukuran
kuat arus listrik (Ampere meter)
Memiliki sumber tenaga yang sama yakni dari
baterai
Memilki probe testing sebanyak dua buah yakni
(+) dari warna merah dan (-) dari warna
hitam.
Penampakan dari multitester analog dan digital
dapat dilihat pada gambar:
15
Gambar 1; Multitester:
1.a) Multitester Analog 1.b)
Multitester Digital
Keterangan:
1.a) Multitester Analog SUNWA YX-360TRD
1.b) Multitester Digital VOLTCRAFT 3850
2.2. Mikrokontroller AVR Atmega 8
AVR merupakan salah satu jenis
mikrokontroler yang di dalamnya terdapat berbagai
macam fungsi. Perbedaannya pada mikrokontroller yang
pada umumnya digunakan seperti MCS51 adalah pada AVR
tidak perlu menggunakan oscillator eksternal karena
di dalamnya sudah terdapat internal oscillator.
Selain itu kelebihan dari AVR adalah memiliki
Power-On Reset, yaitu tidak perlu ada tombol
16
reset dari luar karena cukup hanya dengan mematikan
supply, maka secara otomatis AVR akan melakukan
reset. Untuk beberapa jenis AVR terdapat
beberapa fungsi khusus seperti ADC, EEPROM sekitar
128 bytesampai dengan 512 byte.AVR ATmega8 adalah
mikrokontroler CMOS 8-bit berarsitektur AVR RISC
yang memiliki 8K byte in-System Programmable
Flash. Mikrokontroler dengan konsumsi daya rendah
ini mampu mengeksekusi instruksi dengan kecepatan
maksimum 16MIPS pada frekuensi 16MHz. Jika
dibandingkan dengan ATmega8L perbedaannya hanya
terletak pada besarnya tegangan yang diperlukan untuk
bekerja. Untuk ATmega8 tipe L, mikrokontroler ini
dapat bekerja dengan tegangan antara 2,7 - 5,5 V
sedangkan untuk ATmega8 hanya dapat bekerja pada
tegangan antara 4,5 – 5,5 V. Konfigurasi Pin ATMega8
ditunjukkan pada gambar 2.
17
2.2.1 Konfigurasi Pin Atmega 8
Gambar 2. Konfigurasi Pin Atmega 8
ATmega8 memiliki 28 Pin, yang masing-masing pin
nya memiliki fungsi yang berbeda-beda baik sebagai
port maupun fungsi yang lainnya. Berikut akan
dijelaskan fungsi dari masing-masing kaki ATmega8.
VCC
Merupakan supply tegangan digital.
GND
Merupakan ground untuk semua komponen yang
membutuhkan grounding.
Port B (PB7...PB0)
18
Didalam Port B terdapat XTAL1, XTAL2, TOSC1,
TOSC2. Jumlah Port B adalah 8 buah pin, mulai
dari pin B.0 sampai dengan B.7. Tiap pin
dapat digunakan sebagai input maupun output. Port
B merupakan sebuah 8-bit bi-directional I/O dengan
internal pull-up resistor. Sebagai input, pin-pin
yang terdapat pada port B yang secara
eksternal diturunkan, maka akan
mengeluarkan arus jika pull-up resistor
diaktifkan. Khusus PB6 dapat
digunakan sebagai input Kristal (inverting oscillator
amplifier) dan input ke rangkaian clock internal,
bergantung pada pengaturan Fuse bit yang
digunakan untuk memilih sumber clock.
Sedangkan untuk PB7 dapat digunakan sebagai
output Kristal (output oscillator amplifier) bergantung
pada pengaturan Fuse bit yang digunakan untuk
memilih sumber clock. Jika sumber clock yang
dipilih dari oscillator internal, PB7 dan PB6 dapat
digunakan sebagai I/O atau jika menggunakan
19
Asyncronous Timer/Counter2 maka PB6 dan PB7 (TOSC2
dan TOSC1) digunakan untuk saluran input timer.
Port C (PC5…PC0)
Port C merupakan sebuah 7-bit bi-directional I/O port
yang di dalam masing-masing pin terdapat pull-up
resistor. Jumlah pin nya hanya 7 buah mulai dari
pin C.0 sampai dengan pin C.6. Sebagai
keluaran/output portC memiliki karakteristik
yang sama dalam hal menyerap arus (sink)
ataupun mengeluarkan arus (source).
RESET/PC6
Jika RSTDISBL Fuse diprogram, maka PC6 akan
berfungsi sebagai pin I/O. Pin ini memiliki
karakteristik yang berbeda dengan pin-pin yang
terdapat pada port C lainnya. Namun jika
RSTDISBL Fuse tidak diprogram, maka pin ini
akan berfungsi sebagai input reset. Dan jika
level tegangan yang masuk ke pin ini rendah
dan pulsa yang ada lebih pendek dari pulsa
8 minimum, maka akan menghasilkan suatu kondisi
reset meskipun clock-nya tidak bekerja.
20
Port D (PD7…PD0)
Port D merupakan 8-bit bi-directional I/O dengan
internal pull-up resistor. Fungsi dari port ini
sama dengan port-port yang lain. Hanya saja pada
iini tidak terdapat kegunaan-kegunaan yang
lain. Pada portini hanya berfungsi sebagai
masukan dan keluaran saja atau biasa disebut
dengan I/O.
AVcc
Pin ini berfungsi sebagai supply tegangan
untuk ADC. Untuk pin ini harus dihubungkan
secara terpisah dengan VCC karena pin ini
digunakan untuk analog saja. Bahkan jika ADC
pada AVR tidak digunakan tetap saja
disarankan untuk menghubungkannya secara
terpisah dengan VCC. Jika ADC digunakan, maka
AVcc harus dihubungkan ke VCC melalui low pass
filter.
AREF
21
Merupakan pin referensi jika menggunakan ADC.
2.2.2 Analog To Digital Converter (ADC) AVR ATMega8
Signal masukan atau input dari mikrokontroller dapat
berupa digital maupun analog. Sinyal digital memiliki dua
nilai "0" dan "1" sementara analog memiliki nilai
apapun dalam interval waktu yang diberikan.
Mikrokontroller hanya dapat bekerja dalam signal digital
maka dari itu signal analog harus terlebih dahulu
dikonversi ke signal digital. AVR ATMega8 telah terdapat
input ADC sebanyak 6 kanal di dalamnya sehingga
proses konversi dari signal analog ke digital menjadi
mudah, 6 kanal ADC memiliki resolusi sebesar 10 bit.
Pada gambar 3 dibawah ini menjelaskan secara umum ADC
yang terdapat pada ATMega8. Signal masukan berasal
dari input pin PORTC 0-5 kemudian memasuki MUX
(multiplexer) sesuai signal register ADMUX yang dikirim dari
satu pin ke ADC converter
22
Gambar 3. Bagan urutan konversi Analog ke Digital
Pada operasi normal penggunaan ADC terdapat
tegangan acuan yang dibutuhkan untuk Vref dan clock
signal Fadc. Fadc terpilih dari register ADCSRA. Signal
yang dikonversi tersimpan pada register ADCH dan
ADCL, karena hasil konversi signal mempunyai panjang
10 bit setiap masukan ADC dapat digunakan satu23
persatu. Selain itu Multiplexer juga dapat meloloskan
pasangan referensi 1,23V dan Ground (GND). Hal ini
sangat berguna apabila melakukan kalibrasi. AREF
dapat diatur ke AVCC dan tegangan internal 2,56 Volt.
Keduanya dapat diatur ke nilai apapun pada pin
eksternal dengan menerapkan tegangan pin ke AREF
berdasarkan pada jangkauan signal yang diukur. Jika
nilai VREF = 2,56 Volt maka level tegangan masukan
tidak boleh melebihi 2,56 Volt dan seterusnya.
Tegangan yang lebih tinggi dari 2,56 Volt harus
dibagi dengan rangkaian pembagi tegangan.
Jika resolusi ADC ditetapkan menjadi 10 bit, maka
itu akan terdapat nilai 1024. Pada saat proses
konversi berlangsung signal dengan besarnya amplitudo
diambil pada waktu tertentu dan diteruskan ke ADC.
Selanjutnya nilai hasil konversi disimpan pada
pasangan register ADCH dan ADCL. Selanjutnya osilator
clock dari Fadc mengeksekusi perintah untuk
mengkonversi untuk mendapatkan nilai baru. Jadi harus
mengambil nilai yang dikonversi antara dua konversi
jika tidak maka akan ditimpa dengan konversi baru.
24
Perhitungan nilai input ADC dihitung dengan rumus*
pada nomor 1:
Vin(V) = (ADCH x 256 + ADCL) x Vref(V)
1024*sumber dari: http://winavr.scienceprog.com/atmel-avr-
microcontrollers/analog-to-digital-conversion-in-avr.html
Sebagai contoh jika Vref = 4V, dan nilai register
dari ADCH=0x02 dan ADCL=0x01, maka:
Vin(V) = (2 x 256 + 17) x 4 Vin(V) = 2.066
Volt
1024
ADC dapat beroperasi pada resolusi 8bit, kemudian
hasilnya diteruskan dan disimpan ke register ADCH dan
menggunakan penghitungan rumus* nomor 2:
Vin(V) = (ADCH) x Vref(V)
256*sumber dari: http://winavr.scienceprog.com/atmel-avr-
microcontrollers/analog-to-digital-conversion-in-avr.html
25
. . . . . . .
. . . . . . .
. (1)
. . . . . . .
. . . . . . .
. (2)
Waktu antara konversi ADC internal Atmega8 bisa
dipilih antara 15 - 260µs yang berarti frekuensi
sampling 4 sampai 66kHz .Tentu saja waktu antara
konversi dapat lebih lama, tapi selang waktu
direkomendasikan harus antara 65 sampai 260us untuk
menghindari kesalahan atau error.
Meskipun ADC AVR ATMega8 memiliki resolusi
sebesar 10 bit tetap ada kesalahan sistem yang sama
dengan ± 1,5 sampai 2 LSB (Low Significant Bit). Nilai-
nilai yang dijamin adalah 8 dari 10 bit. Jadi
kesalahan karena hal ini sebesar 0,4%. Jika tegangan
referensi interna sebesar 2.56V digunakan
(di mana variasi dapat mencapai antara 2,3 dan 2.7V)
maka itu berarti kesalahan AVCC adalah sekitar 0,5 -
1%, maka presisi nyata lebih rendah sampai 5 - 6 bit
(1 -3%). Jadi, terdapat cara untuk menurunkan error
pada ADC, yakni:
Menggunakan beberapa pembacaan dan rata-rata
Mengkalibrasi dengan voltmeter eksternal untuk
menentukan koefisien
26
ADC dapat diprogram untuk melakukan hanya sekali
waktu konversi maupun berulang-ulang.
2.3 Liquid Crystal Display (LCD)
Pada sebuah LCD ( Liquid Crystal
Display ), dapat ditampilkan angka-angka, huruf-
huruf, bahkan simbol tertentu. LCD mempunyai
kegunaan yang lebih dibandingkan dengan 7-segment
LED ( Light Emitting Diode ). Ada banyak variasi
bentuk dan ukuran LCD yang tersedia jumlah baris 1 -
4 dengan jumlah karakter per baris 8, 16, 20, 40,
dll.
Dalam penggunaan perancangan alat tugas akhir ini
menggunakan LCD 4 baris dengan 20 karakter, atau
dapat disebut LCD 20 x 4 Karakter.
Penampakan dari LCD 20 x 4 Karakter ini adalah
sebagai berikut:
27
Gambar 4. Tampilan LCD 20 x 4
2.3.1 Konfigurasi Pin LCD 20 x 4
Sebagian besar modul LCD memenuhi suatu standar
interface tertentu. Ada 14-pin yang dapat diakses,
meliputi delapan line bus data, tiga line
control dan tiga line power. Posisi pin LCD
dapat diketahui dengan membaca nomor yang
biasanya tercetak di PCB-nya (Printed Circuit Board),
seperti ditunjukkan pada tabel 1.
Tabel 1.Fungsi setiap pin LCD
28
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
Pin 1 dan 2 merupakan line power supply. Pin Vdd
terhubung dengan positive supply (5 V dc), dan Vss
dengan 0 V supply atau ground.
Pin 3 (Vee) adalah pin control yang digunakan
untuk mengatur ketajaman karakter yang tampil
di LCD. Pin terhubung dengan resistor variable.
Pin 4 adalah line RS ( Register Select). Saat RS
low , data yang ada di data bus diperlakukan
sebagai instruksi khusus seperti: clear screen,
positioning cursor, dll. Saat RS high, data
yang ada di data bus diperlakukan sebagai
karakter/teks yang kemudian ditampilkan ke LCD.
Pin 5 adalah R/W (Read Write). Saat R/W low ,
data (instruksi/karakter) ditulis ke LCD, sedangkan
saat R/W high, digunakan untuk membaca data
karakter atau status informasi pada register LCD.
29
Read status informasi busy f lag menggunakan DB7
sebagai indikator. Jika DB7 high, maka operasi
internal sedang berlangsung sehingga belum boleh
mengirim instruksi/karakter selanjutnya, sampai
saat DB7 low .
Pin 6 adalah line EN (enable). Line
kontrol ini digunakan untuk memberi informasi
pada LCD bahwa sedang mengirimkannya suatu data
dengan melakukan transisi dari 1-0.
2.3.2 Struktur Memori LCD
Modul LCD memiliki beberapa jenis memori
yang digunakan untuk menyimpan atau memproses
data-data yang akan ditampilkan pada layar LCD.
Setiap jenis memori mempunyai fungsi-fungsi
sendiri. Pola karakter tersimpan di memori CGRAM
untuk pola karakter yang dapat diedit dan CGROM
untuk pola 19 karakter yang permanen, sedangkan
pada DDRAM berfungsi untuk menunjukan lokasi pola
karakter yang akan ditampilkan pada layar LCD.
2.4 Catu Daya
30
Catu daya merupakan suatu rangkaian yang
paling penting bagi sistem elektronika. Rangkaian
catu daya DC dapat diperoleh dari penyearahan
tegangan AC yang disusun dari transformator,
penyearah, dan regulator tegangan.Tegangan AC dari
jala-jala PLN diturunkan nilainya oleh
transformator step down dan kemudian disearahkan
dengan dioda bridge. Keluaran dari dioda bridge
diratakan dengan rangkaian filter untuk
memperkecil tegangan ripple. Kemudian digunakan
regulator untuk menstabilkan tegangan yang keluar.
2.5 Bahasa C
Bahasa C luas digunakan untuk pemrograman
berbagai jenis perangkat, termasuk mikrokontroler
ATMega8. Bahasa ini sudah merupakan high level
language, dimana memudahkan programmer membuat
algoritmanya. Dasar bahasa C adalah sebagai berikut:
1. Struktur penulisan program
31
#include <[library1.h]>
#include <[library2.h]>
void main (void)
Deklarasi local variable
Isi program Utama
2. Tipe Data
a. char : 1 byte ( -128 s/d 127 )
b. unsigned char : 1 byte ( 0 s/d 255 )
c. int : 2 byte ( -32768 s/d 32767 )
d. unsigned int : 2 byte ( 0 s/d 65535 )
e. long : 4 byte ( -2147483648 s/d
2147483647 )
f. unsigned long : 4 byte ( 0 s/d 4294967295 )
g. float : bilangan desimal
h. array : kumpulan data-data yang sama
tipenya.
3. Deklarasi variabel & konstanta
a. Variabel adalah memori penyimpanan data yang
nilainya dapat diubah ubah.
32
b. Konstanta adalah memori penyimpanan data
yang nilainya tidak dapat diubah.
4. Statement
Statement adalah setiap operasi dalam
pemrograman, harus diakhiri dengan [ ; ] atau
[ ]. Statement tidak akan dieksekusi bila
diawali dengan tanda [ // ] untuk satu baris.
Lebih dari 1 baris gunakan pasangan [ /* ] dan
[ */ ]. Statement yang tidak dieksekusi
disebut juga komentar.
5. Function
Function adalah bagian program yang dapat
dipanggil oleh program utama.
6. Conditional statement dan looping
a. if else : digunakan untuk penyeleksian
kondisi.
b. For : digunakan untuk looping dengan
jumlah yang sudah diketahui.
c. while : digunakan untuk looping jika dan
salama memenuhi syarat tertentu.
33
d. do while : digunakan untuk looping jika
dan salama memenuhi syarat tertentu, namun
min 1 kali.
e. switch case : digunakan untuk seleksi dengan
banyak kondisi.
7. Operasi logika dan biner
a. Logika : AND (&&), OR (||), NOT (!)
b. Biner : AND (&), OR(|), XOR (^)
8. Operasi relasional (perbandingan)
a. Sama dengan : ==
b. Tidak sama dengan : !=
c. Lebih besar : >
d. Lebih besar sama dengan : >=
e. Lebih kecil : <
f. Lebih kecil sama dengan : <=
9. Operasi aritmatika
a. + , - , * , / : tambah,kurang,kali,bagi
b. ++ : tambah satu (increment)
c. -- : kurang satu (decrement)
34
BAB III
PENYUSUNAN DAN PEMBUATAN ALAT
Alur Pembuatan Alat
35Perancanganpemrograman
mikrokontroller
Perancangansistem kerja alat
Perancanganrangkaian danletak komponen
Mulai
PenentuanSpesifikasi
Pembuatan alat Pengujian alat Sesuai dengan
spesifikasi awal SelesaiAnalisis danevaluasi
Pada diagram alir diatas dapat dilihat bahwa
dalam pembuatan dan penyusunan tugas akhir ini
terdapat beberapa tahap yang harus dilakukan, yaitu:
36
Studiliteraturmengenai
rangkaian danpemrograman
1. Penentuan spesifikasi perancangan alat ini
adalah untuk menentukan kriteria
komponen/rangkaian seperti apa yang akan
dibutuhkan untuk dapat merancang alat ini.
2. Sedangkan pada tahap studi literatur,
langkah yang dilakukan adalah menentukan
komponen/rangkaian seperti apa yang akan
digunakan. Untuk itulah dilakukan studi
literature untuk mencari rangkaian seperti
apa yang dibutuhkan. Pada tahap ini
perancangan rangkaian yang dibutuhkan adalah
rangkaian minimum sistem mikrokontroller
ATMega 8, modul relay, rangkaian sensor, catu
daya dan LCD.
3. Setelah itu tahap yang dilakukan adalah
pembuatan dan pengujian alat. Jika alat yang
dibuat sudah sesuai dengan spesifikasi awal
maka dapat dilakukan analisa, jika tidak sesuai
maka akan dilakukan studi literatur lagi
untuk mencari rangkaian perancangan yang sesuai
spesifikasi.
37
3.2 Spesifikasi Alat
Dalam pembuatan dan penyusunan tugas akhir ini
alat yang diharapkan dapat bekerja dengan kapabilitas
alat sesuai dengan alur selanjutnya yakni tahap
perancangan, spesifikasi alat ini yakni:
1. Hardware utama dalam pembuatan alat ini
menggunakan chip IC AVR ATmega 8 .
2. Jangkauan pengukuran pada komponen pasif yakni
resistor dan kapasitor/kondensator.
3. Jangkauan pengukuran pada komponen aktif yakni
dioda dan transistor.
4. Batas ukur pada pengukuran resistansi (Ohm
meter) yakni: 20 Ohm – 20 M Ohm.
5. Batas ukur pada pengukuran tegangan (Volt
meter) yakni: 0 Volt DC – 12 Volt DC.
6. Batas ukur pada pengukuran kuat arus (Ampere
meter) yakni: 0 Ampere DC – 10 Ampere DC.
3.3 Penyusunan Sistem Kerja Alat
38
Secara garis besar cara kerja alat ini adalah
sebagai berikut:
1. Masukan (INPUT)
Karena fungsi alat ini sebagai multitester,
yakni perangkat ukur dapat digunakan lebih dari
satu fungsi pengukuran yang berbeda-beda maka
terdapat 3 masukan (input) masing-masing sebagai
berikut:
39
Mikrokontroller 1
TeganganDC
Arus DC
KomponenUji
Mikrokontroller 2
Selektor
LCD
Catu daya
Masukan
Pengolah Masukan Keluaran(OUTPUT)
a. Komponen Uji
Fungsi dari masukan ini ialah untuk menerima
signal masukan dari komponen yang diukur,
dalam hal ini komponen dasar elektronika
yang telah ditetepkan sebelumnya, yaitu:
Resistor sebagai fungsi Ohm meter (Ω)
dalam satuan Ohm dengan jangkauan
pegukuran antara 20 Ohm – 20 Mega Ohm.
Kapasitor atau kondensator dalam satuan
Farad dengan jangkauan pengukuran 10nF -
1000µF.
Dioda dengan tegangan panjar maju
(Forward Voltage)
Transistor dengan penguatan (HFe) .
Semua fungsi alat ukur/uji komponen ini
dapat mengetahui secara
sendirinya/automatis jenis komponen apa
yang terhubung pada probe testing.
b. Tegangan DC
40
Fungsi dari masukan ini untuk menerima
tegangan searah (DC) dengan jangkauan
pengukuran antara 0 Volt – 20 Volt.
c. Arus DC
Fungsi dari masukan ini untuk menerima arus
searah (DC) dengan jangkauan pengukuran
antara 0 Ampere – 12 Ampere.
2. Pengolah masukan
Dari sekian masukan (input) diatas maka akan
diproses suatu mikrokontroller berjenis AVR
ATMega8 fitur utama yang dimanfaatkan dalam
proses ini ialah pengubah signal analog ke
digital atau Analog To Digital Converter (ADC)
sesuai dengan program yang diinstruksikan
kepada masing-masing chip mikrokontroller 1 dan
chip mikrokontroller 2.
a. Mikrokontroller 1
Mikrokontroller 1 ini menggunakan chip AVR
ATMega 8 sebagai pemroses signalnya, di
41
dalam mikrokontroller ini telah diprogramkan
kedalamnya sehingga dapat berfungsi sebagai
pengolah masukan dari komponen uji
(resistor, kondensator/kapasitor, dioda, dan
transistor), selanjutnya hasil dari
pengolahan ini ditujukan ke blok selektor.
b. Mikrokontroller 2
Sama halnya pada Mikrokontroller 1, pada
Mikrokontroller 2 ini juga menggunakan chip
AVR ATMega 8 sebagai pemroses signalnya,
karena basis dari tugas akhir ini
menggunakan chip ATMega 8 dan di dalam
mikrokontroller ini telah diprogramkan
kedalamnya sehingga dapat berfungsi sebagai
pengolah masukan dari tegangan dan arus dc
yang akan diukur, selanjutnya hasil dari
pengolahan ini ditujukan ke blok selektor.
c. Selektor
Selektor merupakan pemilih fungsi
multitester sendiri apakah akan digunakan
untuk mengukur komponen uji atau tegangan
42
dan arus, selektor ini terdapat 2 modul yang
berfungsi memindah fungsi keduanya, kedua
blok ini ialah:
Modul Relay
Modul relay ini berfungsi menerima signal
masukan dari mikrokontroller 1 dan
mikrokontroller 2 yang berupa hasil
pengukuran dan memindahkannya ke blok
luaran (OUTPUT) yang hasil pengukuran
dapat ditampilkan di LCD.
DPDT Switch
Double Pole Double Throw merupakan
switch/saklar yang berfungsi memindahkan
catu daya ketika salah satu fungsi dari
alat ini sedang dipilih, switch ini juga
mengontrol kerja dari modul relay.
3. Keluaran (OUTPUT)
Keluaran (output) ini memberikan fungsi menerima
signal masukan dari selektor dan secara
43
langsung menampilkan hasil pengukuran pada
layar LCD,
4. Catu Daya
Catu daya berfungsi meberikan sumber tenaga
yang dibutuhkan rangkaian untuk dapat
beroperasi, besarnya sebesar 9 Volt DC.
3.4. Penyusunan Rangkaian dan Letak Komponen
Setelah rancangan sistem sebelumnya telah
dibahas, hal yang paling penting selanjutnya adalah
melakukan penyusunan komponen-komponen agar membentuk
suatu rangkaian elektronika sehingga dapat dibuat
suatu alat ukur. Pada gambar 5 diperlihatkan suatu
skema dari rangkaian elektronika yang garis besarnya
sudah dijelaskan pada sub-bab sebelumya yakni tentang
penyusunan sistem kerja alat.
44
6
3
1
8
Gambar 5. Skema rangkaian
Pada skematik rangkaian gambar 5 terlihat blok
rangkaian yang dikelilingi garis warna merah
menunjukkan blok sistem rangkaian yang sudah
dijelaskan pada sub-bab sebelumnya, penomoran masing-
masing fungsi komponen ini yakni:
1. Merupakan rangkaian masukan komponen uji.
45
2
5
47
2. Merupakan rangkaian masukan tegangan dc dan
arus dc.
3. Merupakan rangkaian minimum sistem AVR ATMega8
yang berfungsi mengolah data analog dari
masukan komponen uji.
4. Merupakan rangkaian minimum sistem AVR ATMega8
yang berfungsi mengolah data analog dari
tegangan dc dan arus dc.
5. Merupakan rangkaian modul relay untuk memilih
output data dari masing-masing mikrokontroller
yang akan diumpankan kepada bagain LCD.
6. Merupakan rangkaian selektor yang berfungsi
memindahkan catu daya dari masing-masing
mikrokontroller dan juga mengontrol modul
relay.
7. Merupakan rangkaian keluaran (output) yang
berfungsi menampilkan data hasil pengukuran
pada LCD.
8. Merupakan rangkaian catu daya yang bersumber
dari batterai maupun power eksternal dengan
46
tegangan sebesar 9 volt DC yang berfungsi
memberi tenaga pada rangkaian yang dibuat.
3.5. Penyusunan Pemrograman Mikrokontroller
Perancangan pemrograman mikrokontroller adalah
hal yang sangat penting, ini dikarenakan semua fungsi
baik itu sistem input/output(I/O), ADC, dan pemrograman
LCD pada chip AVR ATMega8 dilakukan pada tahap
pemrograman ini.Setiap mikrokontroller memiliki
program sendiri sebagai dasar basis kerjanya, dalam
pemrograman ini dibagi menjadi 2 yakni program
mikrokontroller 1 untuk mengolah data dari komponen
uji, dan mikrokontroller 2 untuk mengolah data dari
tegangan dan arus yang diukur. Perancangan
pemrograman tersebut secara lebih lanjut dijelaskan
di bawah ini:
3.5.1. Penyusunan Program Mikrokontroller 1
Pada Mikrokontroller 1 menggunakan AVR ATMega 8
dengan bahasa yang digunakan dalam pemrograman
47
ini adalah bahasa C dengan menggunakan aplikasi
Code Vision AVR kemudian di-compile sehingga
menjadi file yang berekstensi *.hex yang akan
dimasukkan kedalam mikrokontroler. Algoritma pada
program mikrokontroler adalah sebagai berikut:
1. Inisialiasi port-port dan variabel-variabel yang
akan digunakan yakni:
a. PORT C.0 PORTC.1 dan PORTC.2 sebagai pin
masukan ADC, pin ini yang akan menerima signal
analog untuk diproses pada pemrograman
mikrokontroller 1.
b. PORTB.0, PORTB.1, PORTB.2, PORTB.3, PORTB.4,
PORTB.5 sebagai pin output trigger yang akan
diumpankan kepada komponen uji
c. PORTD.0 – PORTD.5 sebagai pin keluaran LCD yang
akan diumpankan kepada bagian modul relay.
d. PORTD.7 sebagai masukan dari tombol start/reset
yang berfungsi sebagai mengontrol proses
pengukuran pada mikrokontroller 2.
48
e. PORTD.6 sebgai luaran dari proses yang akan
dihubungkan ke LED sewaktu proses pengukuran
LED akan menyala sebagai proses kontrol.
2. Setelah inisialiasi, PORTB.0-PORTB.5 akan
mengirimkan signal trigger kepada pin komponen
uji dengan fungsi algoritma yang telah ditetapkan
sebelumnya pada program mikrokontroller .
3. Kemudian hasil dari output sebelumya pada komponen
uji akan dimasukkan kedalam input ADC pada pin
PORTC.0-PORTC.2
4. Dari pengolahan signal ADC akan diolah oleh
algoritma pada fungsi mikrokontroller.
5. Dari pengolahan signal pada mirokontroller hasilnya
diteruskan kepada bagian LCD yang telah melewati
modul relay .
Sebagai contohnya dapat dilihat pada diagram alir
(flowchart) pada gambar 6:
49
50
mulai
inisialiasi
trigger output
target uji komponen
ADC input
Prosesalgoritma
Mikrokontrol
Selektor
Gambar 6. Diagram alir agoritma pemrograman pada
Mikrokontroller 1
3.5.2. Penyusunan Program Mikrokontroller 2
Pada Mikrokontroller 2 menggunakan AVR ATMega 8
dengan diagramm alir pemrograman sebagai berikut
berikut:
1. Inisialiasi port-port dan variabel-variabel
yang akan digunakan yakni:
a. PORT C.0 dan PORTC.1 sebagai pin masukan
ADC, pin ini yang akan menerima signal
analog untuk diproses pada pemrograman
mikrokontroller 2, PORTC.0 sebagai input
51
tampilkanhasil di
selesai
dari VOLTMETER, sedangkan PORTC.1 sebagai
input dari AMPEREMETER
b. PORTD.1 – PORTD.7 sebagai pin keluaran LCD
yang akan diumpankan kepada bagian modul
relay
6. Setelah inisialiasi, ketika rangkaian aktif
PORTC.0 akan mulai menerima signal analog dari
rangkaian pembagi tegangan yang berasal dari
sensor tegangan sementara itu PORTC.1 menerima
signal analog yang berasal dari rangkaian shunt
sebagai sensor arusnya
7. Dari pengolahan signal ADC akan diolah oleh
algoritma pada fungsi mikrokontroller
8. Dari pengolahan signal pada mirokontroller hasilnya
diteruskan kepada bagian LCD yang telah melewati
modul relay
Sebagai contohnya dapat dilihat pada diagram alir
(flowchart) pada gambar 7.
52
53
mulai
inisialiasi
ADC ON
target uji tegangan dan arus
ADC input
Prosesalgoritma
Mikrokontrol
Selektor
tampilkanhasil di
selesai
Gambar 7. Diagram alir agoritma pemrograman pada
Mikrokontroller 2
3.6. Pembuatan Alat
Tahap selanjutnya ialah pembuatan alat, tahapan
ini merupakan tahapan yang sangat penting
dikarenakan inti dari semua rangkaian proses
sebelumnya
Pada tahapan pembuatan alat terdapat 2 langkah
penting yaitu :
3.6.1. Pembuatan Layout PCB dan Tata Letak Komponen
PCB (Printed Circuit Board) adalah jalur-jalur
pengkabelan diatas papan yang terbuat dari bahan
tembaga polos yang berfungsi meletakkan rangkaian
komponen. Kemudian dari layout tersebut ditransfer ke
papan PCB dan dilakukan pengeboran terhadap lubang-
54
lubang untuk kaki komponen, kemudian dilakukan
pemasagan komponen sesai dengan denah tata letak
komponen seperti pada gambar dibawah ini.
PCB ini berukuran dengan panjang 20 cm x 10 cm
dengan penampakan seperti gambar di bawah ini :
55
Gambar 8. Layout PCB dan Letak Komponen
3.6.2. Pembuatan Box Alat
Setelah pembuatan layout PCB dan tata letak
komponen dilakukan dan dilakukan pemasangan komponen
tahap berikutny adalah pemuatan box alat agar
antarmuka sesuai dengan penggunaan multitester pada
umumnya.
Berikut ini dibawah merupakan desain tampak depan
dan tampak samping dari alat ini:
56
Gambar 9. Box Alat tampak atas
57
Gambar 10. Box Alat samping atas
BAB IV
PENUTUP
Setelah rangkain proses pembuatan alat ini
penulis dapat ditarik sebuah kesimpulan:
1. Alat ini menggunakan sumber daya sebesar 9 Volt
DC.
2. Dimensi alat ini berukuran P x L x T = 22 cm x
12 cm x 7cm.
3. Switch selektor berfungsi memindahkan fungsi
pengukur antara pengukur komponen elektronik
dengan pengukur tegangan dan arus.
58
DAFTAR PUSTAKA
1. Heryanto ST, M. Ary dan Ir. Wisnu Adi P.
2008. Pemrograman Bahasa C untuk Mikrokotroller
ATMega8535
2. http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-
Transistortester [April, 20 2014]
3. http://www.hobbytronics.co.uk/lcd-20-4-backlight-blue [April,
20 2014]
59
4. http://id.wikipedia.org/wiki/Alat_ukur [April, 20 2014]
60
