NAMA : SATRIA DWI CAHYADI

NOSIS : 20190440 – E

PANGKAT : SERDA

NO. ABSEN : 20

PERCOBAAN 16 
MEMBUAT RANGKAIAN RUNNING LED BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535

1.TUJUAN:    AGAR BINTARA MAHASISWA MAPUMEMBUAT RANGKAIAN RUNNING LED BERBASIS ATMEGA 8535

2.ALAT DAN BAHAN:

                         1.    ATMEGA 8535

                         2.    LED

                         3.    PROTEUS

                         

3.TEORI:    

A.   JELASKAN TENTANG ATMEGA 8535

                                                                                                        

Mikrokontroller merupakan contoh suatu sistem komputer sederhana yang masuk dalam kategori embedded komputer. Di dalam sebuah mikrokontroller terdapat komponen-komponen seperti: processor, memory, clock, peripheral I/O, dll. Mikrokontroller memiliki kemampuan manipulasi data (informasi) berdasarkan suatu urutan instruksi (program) yang dibuat oleh programmer. Mikrokontroller adalah piranti elektronik yang dikemas dalam bentuk sebuah IC (Integrated Circuit) tunggal, sebagai bagian utama dan beberapa peripheral lain yang harus ditambahkan, seperti kristal dan kapasitor. 

Mikrokontroller AVR memiliki arsitektur RISC 8 Bit, sehingga semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus instruksi clock. Bandingkan dengan instruksi keluarga MCS-51 (arsitektur CISC) yang membutuhkan siklus 12 clock. RISC adalah Reduced Instruction Set Computing sedangkan CISC adalah Complex Instruction Set Computing.

AVR dikelompokkan kedalam 4 kelas, yaitu ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan keluarga AT86RFxx. Dari kesemua kelas yang membedakan satu sama lain adalah ukuran onboard memori, on-board peripheral dan fungsinya. Dipilih Atmega8535 karena populasi yang banyak, sehingga ketersediaan komponen dan referensi penunjang lebih terjamin.

Tabel Perbandingan Spesifikasi dan Fitur keluarga AVR

Keterangan: 

• Flash adalah suatu jenis Read Only Memory yang biasanya diisi dengan program hasil perencanaan, yang harus dijalankan oleh mikrokontroler

• RAM (Random Acces Memory) merupakan memori yang membantu CPU untuk penyimpanan data sementara dan pengolahan data ketika program sedang running

• EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) adalah memori untuk penyimpanan data secara permanen oleh program yang sedang running

• Port I/O adalah kaki untuk jalur keluar atau masuk sinyal sebagai hasil keluaran ataupun masukan bagi program

• Timer adalah modul dalam hardware yang bekerja untuk menghitung waktu/pulsa

• UART (Universal Asynchronous Receive Transmit) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial asynchronous

• PWM (Pulse Width Modulation) adalah fasilitas untuk membuat modulasi pulsa

• ADC (Analog to Digital Converter) adalah fasilitas untuk dapat menerima sinyal analog dalam range tertentu untuk kemudian dikonversi menjadi suatu nilai digital dalam range tertentu

• SPI (Serial Peripheral Interface) adalah jalur komunikasi data khusus secara serial secara serial synchronous

• ISP (In System Programming) adalah kemampuan khusus mikrokontroler untuk dapat diprogram langsung dalam sistem rangkaiannya dengan membutuhkan jumlah pin yang minimal

Arsitektur ATmega8535 
• Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C dan Port D 
• ADC 10 bit sebanyak 8 Channel 
• Tiga buah timer / counter 
• 32 register 
• Watchdog Timer dengan oscilator internal 
• SRAM sebanyak 512 byte 
• Memori Flash sebesar 8 kb 
• Sumber Interrupt internal dan eksternal 
• Port SPI (Serial Peripheral Interface) 
• EEPROM on board sebanyak 512 byte 
• Komparator analog 
• Port USART (Universal Shynchronous Ashynchronous Receiver Transmitter)

Fitur ATmega8535
• Sistem processor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz. 
• Ukuran memory flash 8KB, SRAM sebesar 512 byte, EEPROM sebesar 512 byte. 
• ADC internal dengan resolusi 10 bit sebanyak 8 channel 
• Port komunikasi serial USART dengan kecepatan maksimal 2.5 Mbps 
• Mode Sleep untuk penghematan penggunaan daya listrik 

Konfigurasi pin ATmega8535
• VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya 
• GND merupakan pin Ground 
• Port A (PA0...PA7) merupakan pin I/O dan pin masukan ADC 
• Port B (PB0...PB7) merupakan pin I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus yaitu Timer/Counter, komparator Analog dan SPI 

• Port C (PC0...PC7) merupakan port I/O dan pin yang mempunyai fungsi khusus, yaitu komparator analog dan Timer Oscillator 

• Port D (PD0...PD1) merupakan port I/O dan pin fungsi khusus yaitu komparator analog dan interrupt eksternal serta komunikasi serial 

• RESET merupakan pin yang digunakan untuk mereset mikrokontroler 
• XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clock eksternal 
• AVCC merupakan pin masukan untuk suplai tegangan ADC 
• AREF merupakan pin masukan tegangan referensi untuk ADC

Pin-out ATmega8535

Peta Memory ATmega8535

ATmega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian yaitu : 32 buah register umum, 64 buah register I.O, dan 512 byte SRAM internal. Register untuk keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu register khusus untuk menangani I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 sampai $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register, timer/counter, fungsi fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori secara lengkap dapat dilihat pada tabel dibawah. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.

Peta Memori Data ATmega8535

Memori program yang terletak pada Flash Perom tersusun dalam word atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32bit. AVR ATmega8535 memiliki 4KByte x 16 Bit Flash Perom dengan alamat mulai dari $000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12 bit Program Counter (PC) sehingga mampu mengalamati isi Flash.

Memori Program AVR ATmega8535

Selain itu AVR ATmega8535 juga memilki memori data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000 sampai $1FF.

Status Register

Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU mikrokontroler.

Status Register ATmega8535

Penjelasan

• Bit7 >>> I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable semua jenis interupsi. 

• Bit6 >>> T (Bit Copy Storage), Instruksi BLD dan BST menggunakan bit T sebagai sumber atau tujuan dalam operasi bit. Suatu bit dalam sebuah register GPR dapat disalin ke bit T menggunakan instruksi BST, dan sebaliknya bit T dapat disalin kembali ke suatu bit dalam register GPR dengan menggunakan instruksi BLD. 

• Bi5 >>> H (Half Cary Flag) 

• Bit4 >>> S (Sign Bit) merupakan hasil operasi EOR antara flag -N (negatif) dan flag V (komplemen dua overflow). 

• Bit3 >>> V (Two's Component Overflow Flag) Bit ini berfungsi untuk mendukung operasi matematis. 

• Bit2 >>> N (Negative Flag) Flag N akan menjadi Set, jika suatu operasi matematis menghasilkan bilangan negatif. 

• Bit1 >>> Z (Zero Flag) Bit ini akan menjadi Set apabila hasil operasi matematis menghasilkan bilangan 0. 

• Bit0 >>> C (Cary Flag) Bit ini akan menjadi set apabila suatu operasi menghasilkan carry. 

SISTEM MINIMUM ATmega8535
Sistem minimum (minsys) mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum yang diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Rangkaian ini kemudian bisa dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. 

Sistem Minimum Atmega8535
Untuk membuat rangkaian minimum ATmega8535 diperlukan beberapa komponen yaitu:
• IC mikrokontroler ATmega8535
• 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz atau 11.0592 MHz (XTAL1)
• 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3) serta 100 nF (C4)
• 1 kapasitor elektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10 Kohm (R3)
• 1 tombol reset pushbutton (PB1)
Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal analog (fasilit

A.   JELASKAN TENTANG LED

          L ED (Light Emitting Diode) dan Dioda Zener merupakan Jenis atau tipe Dioda. Kedua komponen ini sering digunakan pada suatu rangkaian, untuk itu pada artikel ini berisikan penjelasan tentang LED dan Dioda Zener.

                                                   

1.LED (Light Emiting Diode)

a.Pengertian LED (Light Emiting Diode)

      Light Emiting Diode atau yang sering disingkat dengan LED adalah komponen elektronika yang dapat memancarkan cahaya monokromatik ketika diberikan tegangan maju. LED merupakan keluarga dioda yang terbuat dari bahan semi konduktor. Warna-warna cahaya yang dipancarkan oleh LED tergantung pada jenis bahan semi konduktor yang dipergunakannya. LED juga dapat memancarkan sinar inframerah yang tidak tampak oleh mata seperti yang sering kita jumpai pada remote control tv ataupun remote control perangkat elektronik lainnya.

          Bentuk LED mirip dengan sebuah bohlam (bola lampu) yang kecil dan dapat dipasangkan dengan mudah kedalam berbagai perangkat elektronika. Berbeda dengan lampu pijar, LED tidak memerlukan pembakaran filamen sehingga tidak menimbulkan panas dalam menghasilkan cahaya. oleh karena itu saat ini LED yang bentuknya kecil telah banyak digunakan sebagai lampu penerang dalam LCD TV yang mengganti lampu tube.
  
                                                                                                                                                                

b.Cara Kerja LED

           LED merupakan dari dioda yang terbuat dari semi konduktor . Cara kerjanya pun hampir sama dengan dioda yaitu memiliki dua kutub yakni kutub positif dan kutub negatif. LED hanya akan memancarkan cahaya apabila dialiri tegangan maju (bias forward) dari anoda menuju ke katoda. LED terdiri dari sebuah chip semi konduktor yang didoping sehingga menciptakan junction P dan N. Yang dimaksud dengan proses doping dalam semi konduktor adalah proses untuk menambahkan ketidak murnian (impurity) kelistrikan yang diinginkan, ketika LED dialiri tegangan maju atau bias forward yaitu dari anoda (P) menuju ke (K). Kelebihan elektron pada N-Type material akan berpindah ke wilayah yang kelebihan hole (lubang) yaitu wilayah yang bermuatan positif (P-Type material), saat elektron berjumpa dengan hole akan melepaskan photon dan memancarkan cahaya monokromatik (satu warna). 

c.Cara menentukan Anoda dan Katoda pada LED

Ciri-ciri Kaki Anoda :

1. kaki lebih panjang
2. led flame kecil

Ciri-ciri Kaki Katoda:

1. kaki lebih pendek
2. led flame besar
3. terletak disisi yang flat

d.Warna-warna LED

          Saat ini, LED telah memiliki keranekaragaman warna, diantaranya seperti warna merah, kuning, hijau, putih, hijau, jingga dan inframerah. Keanekaragaman warna pada LED tersebut tergantung pada Wavelengt (panjang gelombang) dan senyawa semi konduktor yang dipergunakannya. Berikut senyawa pada semi konduktor pada LED:

 

Bahan Semikonduktor	Wavelengt	Warna
Gallium Arsenide (Ga As)	850-940 mm	Inframerah
Gallium Arsenide Phospide (Ga Asp)	630-660 mm	Merah
Gallium Arsenide Phosphide (GaAsp)	605-620 mm	Jingga
Gallium Arsenide Phosphide Nitride (GaAsp:N)	585-595 mm	Kuning
Aluminium Gallium Phosphide (AiGaP)	550-570 nm	Hijau
Silicon Carbide (SIC)	430-505 nm	Biru
Gallium Indium Nitride (GaLnN)	450nm	Putih

LED tidak hanya dapat memancarkan warna cahaya satu saja namun dapat memancarkan warna lebih dari 2. Berikut macam-macam jenis LED yang memiliki multi warna:

1. Bicolour Light Emitting Diodes (LED 2 Warna)

       LED 2 warna mempunyai 2 LED dalam satu komponen yang dipasang "inverse paralel" (salah satu bisa maju dan satunya bisa mundur), jadi ketika dioperasikan bias maju akan menghasilkan warna 1 dan jika dioperasikan bias mundur akan menghasilkan warna kedua.

           

2. Multi or Tricolour Light Emitting Diodes (LED multi atau 3 warna)

            LED 3 warna yang paling terkenal adalah LED berwarna merah dan hijau, dan warna ketiganya adalah kombinasi dari keduanya yaitu kuning. LED3 warna mempunyai 3 kaki, 2 kaki anoda dan 1 kaki yang ditengah merupakan katoda.


                                                                     

3. LED Displays

           LED Display merupakan beberapa LED yang dijadikan satu untuk membuat bentuk tertentu, contoh yang umum adalah seven segment, LED display yang berfungsi menampilkan angka (digit 0-9).

                                                                      

e.Tegangan Maju (Forward Bias) Pada LED

         Masing-masing warna LED memerlukan tegangan maju (Forward bias) untuk dapat mengalirkannya. Tegangan maju untuk LED tersebut tergolong rendah sehingga memerlukan sebuah resistor untuk membatasi arus dan tegangannya agar tidak merusak LED yang bersangkutan tegangan maju biasanya dilambangkan dengan tanda VF.

f. Keunggulan dari LED.

1. LED memiliki energi efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain, dimana LED lebih hemat energi 80% sampai 90% dibandingkan lampu lain.
2. LED memiliki waktu penggunaan yang lebih lama hingga mencapai 100 ribu jam.
3. LED memiliki tegangan operasi DC yang rendah.
4. Cahaya keluaran dari LED bersifat dingin atau cool (tidak ada sinar UV atau energi panas).
5. Ukurannya yang mini dan praktis.
6. Tersedia dalam berbagai warna.
7. Harga murah.

g. Kelemahan dari LED.

1. Suhu lingkungan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan gangguan elektrik pada LED.
2. Harga LED per lumen lebih tinggi dibandingkan dengan lampu lain.
3. Intensitas cahaya (lumen) yang dihasilkannya tergolong kecil.

2. Dioda Zener

                          

a.Pengertian Dioda Zener4

            Dioda Zener (Zener Dioda) adalah komponen elektronika yang terbuat dari semi konduktor dan merupakan jenis dioda yang dirancang khusus untuk dapat beroperasi dirangkaian reverse bias (bias balik) pada saat dipasangkan pada rangkain forward bias (bias maju). Dioda zener akan memiliki karakteristikdan fungsi sebagaimana dioda normal pada umumnya. Efek dioda jenis ini ditemukan oleh seorang fisikawan Amerika yang bernama Clarence Melvin Zener pada tahun 1934 sehingga nama diodanya juga diambil dari nama penemunya yaitu Dioda Zener. Berikut ini bentuk dan simbol dioda zener.

                                   

b. Prinsip Kerja Dioda Zener

            Pada dasarnya dioda zener akan menyalurkan arus listrik yang mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan yang diberikan melampaui batas "Breakdown Voltage" atau tegangan tembus dioda zenernya karakteristik ini berbeda dengan dioda biasa yang hanya dapat mengalirkan arus listrik ke satu arah. Tegangan tembus (Breakdown Voltage) ini disebut juga dengan tegangan zener.

c.Kegunaan Dioda Zener dalam Kehidupan sehari-hari

      Dioda Zener biasanya diaplikasikan pada voltage regulator (pengatur tegangan ) dan over voltage protection (perlindungan terhadap kelebihan tegangan). Fungsi dioda zener dalam rangkaian-rangkaian tersebut adalah untuk menstabilkan arus dan tegangan.

4.    LANGKAH PERCOBAAN

       
            



5.    KESIMPULAN

 Dari rangkaian diatas dapat dilihat bahwa suatu rangkaian running LED juga  dapat di buat menggunakan Komponen ATMEGA 8535 yang berfungsi sebagai pembangkit clock aktif, dan dapat dilihat pada rangkaian diatas ATMEGA 8535 yang dapat Dikombinasikan dengan aplikasi Baskom AVR yang berbasis Microkontroler yang berfungsi sebagai komponen yang dapat memindahkan nyala lampu secara bergantian bisa dari low ke high (0 ke 9) maupun High ke Low (9 ke 0) melalui bahasa pemrograman yang di terapkan dalam Rangkaian yang telah di buat di Proteus 8.6