BAB II LANDASAN TEORI - repository.uksw.edu II.pdfLANDASAN TEORI Pada bab ini akan dibahas secara singkat mengenai teori dasar yang digunakan untuk merealisasikan pemanfaatan ear tag

8

BAB II

LANDASAN TEORI

Pada bab ini akan dibahas secara singkat mengenai teori dasar yang digunakan

untuk merealisasikan pemanfaatan ear tag RFID pada peternakan rakyat. Pada

perancangan ini teori dasar yang berkaitan adalah teori dasar tentang organisasi

peternakan rakyat, Radio Frequency Identification (RFID), mikrokontroler ARM

CORTEX-M0 LPC1114, Liquid Crystal Display (LCD), Real-Time Clock (RTC)

DS1307, dan Multi Media Card (MMC).

2.1. Organisasi Peternakan Rakyat

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia pengertian dari peternakan adalah usaha

pemeliharaan dan pembiakan ternak. di Indonesia usaha peternakan yang dilakukan

kebanyakan dalam skala kecil atau lebih sering disebut dengan peternakan rakyat.

Pemeliharaan ternak dalam peternakan rakyat dilakukan di kandang-kandang yang

dibangun di halaman belakang rumah, bahkan ada juga kandang ternak yang menyatu

dengan rumah utama. Jumlah hewan yang diternakkan juga tidak banyak, untuk

peternak rakyat yang beternak sapi biasanya tidak lebih dari 10 ekor sapi [10, h.1].

Dalam melakukan kegiatan beternak pada umumnya beberapa peternak rakyat

yang terletak pada satu wilayah yang sama membentuk sebuah kelompok ternak.

dengan adanya kelompok ternak, peternak dapat mengembangkan usaha peternakan

bersama-sama dan saling membantu demi kemajuan bersama.

Hewan yang biasa diternakkan di Indonesia antara lain ayam, kelinci, sapi,

kambing, babi, dan lebah madu. Untuk ternak sapi, ada beberapa jenis sapi unggul yang

baik untuk yang diternakkan. seperti sapi Shorhorn dari Inggris, Freisian Holstein dari

9

Belanda, Yersey dari selat Channel, Brown Swiss dari Switzerland, Red Danish dari

Denmark. Semua jenis sapi yang disebutkan di atas merupakan jenis dari sapi perah dan

jenis sapi yang paling cocok dan paling menguntungkan untuk dibudidayakan di

Indonesia adalah Freisian Holstein atau yang sering disebut sapi FH [2, h.1-2].

2.1.1. Pembibitan Ternak [22, h.1-6]

Dalam kegiatan beternak sapi ada 3 hal yang dominan yang menentukan

keberhasilan usaha ternak sapi yaitu pembibitan (breeding), pakan (feeding), dan

pengelolaan (managing). Proses pembibitan mempunyai peran penting dan perlu

diperhatikan dengan serius karena untuk mendapatkan hasil peternakan yang maksimal

dan sesuai harapan dimulai dari proses ini. Proses pembibitan meliputi pemilihan calon

induk induk jantan dan betina, perawatan bibit dan calon induk, dan sistem

pemuliabiakan.

Secara umum syarat-syarat yang perlu diperhatikan dalam pemilihan bibit ternak

yang baik adalah:

• Mempunyai tanda telinga yang berarti sudah terdaftar dan mempunyai silsilah

yang jelas.

• Berasal dari induk dan pejantan yang mempunyai keturunan produksi susu

tinggi.

• Untuk calon induk betina, sudah pernah beranak dan tiap tahun beranak.

• Tubuh sehat dan bukan pembawa penyakit menular.

Proses pembibitan ternak tidak akan terlepas dengan kawin suntik atau inseminasi

buatan (IB). Dengan IB, peternak dapat memperbaiki mutu genetik ternak dan

menghasilkan bibit yang berkualitas baik. Inseminasi buatan adalah suatu cara atau

10

teknik memasukan mani (sperma atau semen) yang telah dicairkan dan telah diproses

terlebih dahulu yang berasal dari ternak jantan unggul dan pilihan ke dalam saluran alat

kelamin betina dengan metode dan alat khusus yang sering disebut insemination gun.

Ada beberapa tujuan dari IB antara lain :

1. Memperbaiki mutu genetik.

2. Tidak mengharuskan pejantan unggul untuk dibawa ke tempat yang

dibutuhkan sehingga mengurangi biaya.

3. Mengoptimalkan penggunaan bibit pejantan unggul secara luas dalam jangka

waktu yang lebih lama.

4. Meningkatkan angka kelahiran dengan cepat dan teratur.

5. Mencegah penularan/penyebaran penyakit kelamin.

IB sangat dianjurkan dalam usaha beternak sapi karena memiliki beberapa

keuntungan antara lain :

1. Menghemat biaya pemeliharaan ternak jantan.

2. Dapat mengatur jarak kelahiran ternak dengan baik.

3. Mencegah terjadinya kawin sedarah pada sapi betina (inbreeding).

4. Dengan peralatan dan teknologi yang baik, sperma dapat disimpan dalam

jangka waktu yang lama.

5. Menghindari ternak dari penularan penyakit terutama dari penyakit yang

ditularkan lewat kelamin.

2.1.2. Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan

Pemerintah juga mempunyai peran dalam proses pembibitan ternak. untuk skala

peternakan rakyat, pemerintah banyak membantu dalam hal penyediaan semen beku

11

atau sperma dari pejantan unggul. Melalui Unit Pelaksana Teknis (UPT) yang berada

dibawah Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan, pemerintah dapat

berinteraksi langsung dengan peternak. struktur organisasi Direktorat Jenderal

Peternakan dan Kesehatan Hewan ditunjukan oleh Gambar 2.1.

Gambar 2.1. Bagan Struktur Organisasi Direktorat Jenderal Peternakan dan

Kesehatan Hewan [7].

Ada banyak UPT yang dibentuk oleh Direktorat Jenderal Peternakan dan

Kesehatan Hewan. UPT yang berhubungan dengan inseminasi buatan adalah Balai

Besar Inseminasi Buatan (BBIB). BBIB berada dan bertanggung-jawab langsung

kepada Direktorat Jenderal Peternakan dan Kesehatan Hewan. BBIB memiliki tugas

melaksanakan pemuliaan, pemeliharaan, produksi, dan pemasaran bibit unggul sapi.

Ada beberapa fungsi dari BBIB antara lain :

1. Penyusunan program kegiatan produksi, pemasaran, dan pemantauan mutu

semen unggul ternak, serta pengembangan inseminasi buatan.

2. Pelasanaan dan pemeliharaan ternak pejantan unggul.

3. Pelaksanaan pengujian keturunan dan fertilitas pejantan unggul.

4. Pelaksanaan produksi dan penyimpanan semen unggul ternak.

12

5. Pelaksanaan pemantauan dan pengawasan mutu semen unggul ternak yang

beredar.

6. Pelaksanaan pengembangan teknik dan metode inseminasi buatan.

7. Pemberian saran teknik produksi semen unggul ternak.

8. Pemberian pelayanan teknik kegiatan produksi dan pemantuan semen unggul

ternak, dan pengembangan inseminasi buatan

9. Pelaksanaan pemasaran dan distribusi semen unggul ternak.

10. Pemberian informasi dan pelaksanaan dokumentasi hasil kegiatan inseminasi

buatan.

11. Pengelolaan urusan tata usaha dan rumah tangga BBIB.

Struktur organisasi pada UPT BBIB ditunjukan pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Bagan Struktur Organisasi BBIB [7].

2.2. Radio Frequency Identification (RFID) [13, h.2-7]

Teori dasar yang mendasari terciptanya teknologi RFID sudah dikenal sejak tahun

1930-an. Tidak lama setelah itu, ditemukan bahwa mendekatkan bahan-bahan konduktif

ke sebuah medan elektrik atau medan magnetik dapat mengubah karakteristik medan-

13

medan tersebut. Hal ini terjadi karena bahan-bahan konduktif menyerap dan

memantulkan energi ke medan tersebut. Jika medan tersebut adalah sebuah radio

frequency (RF), maka bahan-bahan konduktif tersebut dapat memberikan pantulan

radiasi kembali ke medan sumber.

Teknologi RFID mengambil keuntungan dari karakteristik-karakteristik tersebut

dengan cara memanipulasi urutan dan kecepatan pada saat pemantulan terjadi, yang

disebut juga dengan modulasi. RFID Tag dibuat untuk memantulkan urutan sinyal RF

sumber yang berisi informasi ke dalam bentuk data digital.

2.2.1. Gelombang Radio

Cahaya, sinar-X, dan gelombang radio merupakan gelombang elektromagnetik.

Perbedaan antara ketiganya terletak pada panjang gelombang masing-masing bahan

yang menyebabkan frekuensinya pun berbeda-beda sesuai dengan persamaan

gelombang elektromagnetik (Persamaan 2.1).

(2.1)

dimana :

c = cepat rambat GEM di ruang bebas = 3 x 108 m/s.

f = frekuensi gelombang (Hz).

λ = panjang gelombang (m).

Jumlah gelombang yang terjadi dalam satu detik disebut sebagai frekuensi, dan

diukur dalam satuan Hertz, sehingga satu Hertz sama dengan satu osilasi gelombang

tiap satuan waktu (Gambar 2.3).

14

Gambar 2.3. Osilasi Gelombang. [13, h.3]

Sistem RFID beroperasi pada pita frekuensi tertentu. Pita frekuensi merupakan

jangkauan frekuensi yang mendekati nilai dari frekuensi tengah. Sebagai contoh,

frekuensi pembawa 915MHz termasuk ke dalam jangkauan frekuensi 902MHz –

928MHz yang terbagi menjadi 50 kanal komunikasi. Beberapa jenis RFID mempunyai

jenis frekuensi yang berbeda, antara lain 125kHz, 13,56kHz, 868MHz (di Eropa),

915MHz, dan 2,45GHz. Sebagai contoh pada jenis RFID dengan frekuensi pembawa

13,56MHz (Gambar 2.4), tetapi pada dasarnya sama dengan frekuensi lainnya.

Frekuensi pembawa 13,56 MHz : 13.560.000 osilasi tiap detik

Gambar 2.4. Gelombang Radio RFID dengan

frekuensi pembawa 13,56MHz [13, h.3].

Kanal frekuensi (sebagai contoh 13,56MHz) yang tertanam pada sistem

komunikasi data RFID disebut sebagai frekuensi pembawa (Gambar 2.6(a)), karena

digunakan untuk membawa data pada antena RFID Tag yang dibuat hanya dapat

beresonansi pada pita-pita tertentu dari frekuensi pembawa yang tertanam pada sistem

RFID. Jika berada dalam jangkauan frekuensi tersebut, RFID Tag dapat memantulkan

15

energi kembali ke sumber RFID Reader (Gambar 2.5). Untuk mengirimkan data dari

RFID Tag, frekuensi pembawa ini harus dimodulasikan terlebih dahulu.

Gambar 2.5. Proses Penyerapan dan Pemantulan data dari

RFID Reader ke RFID Tag [13, h.3].

2.2.2. Modulasi

Data yang akan dikirim pada gelombang pembawa RF melalui suatu proses yang

disebut modulasi. Dalam proses ini, urutan data-data digital (‘1’ dan ‘0’) digabung

menjadi satu dengan frekuensi pembawanya. Urut-urutan data ini mempunyai frekuensi

clock yang lebih lambat dari frekuensi gelombang pembawanya.

Pada dasarnya ada dua buah jenis modulasi yang digunakan, yaitu Amplitude

Modulation (AM) dan Frequency Modulation (FM). AM bekerja dengan menggunakan

urutan data untuk mengubah-ubah amplitudo gelombang frekuensi pembawa (Gambar

2.6(c)). FM bekerja dengan mengubah-ubah rapat renggangnya gelombang sesuai

dengan urutan data yang diberikan tanpa mengubah amplitudo dari gelombang

pembawa (Gambar 2.6(d)).

16

(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 2.6. (a) Frekuensi Pembawa 13,56MHz; (b) Data Stream;

(c) Frekuensi Pembawa + Data Stream pada AM; (d) Frekuensi Pembawa + Data

Stream pada FM [13, h.4-5].

2.2.3. RFID Tag

Pada umumnya, sebuah RFID Tag terdiri dari integrated circuit (IC) berbahan

dasar silikon yang terhubung dengan sebuah antena (Gambar 2.7).

Gambar 2.7. Bentuk dasar RFID Tag [13, h.5].

RFID Tag terbagi menjadi dua jenis yaitu tag pasif dan tag aktif. Dari kedua jenis

tag tersebut, yang paling umum digunakan adalah tag pasif, disebut pasif karena tag

17

tersebut tidak mempunyai catu daya internal. Tag pasif mendapat catu daya oleh aliran

energi dari gelombang pembawa RF yang dikirimkan oleh RFID Reader/Interrogator.

Gelombang pembawa termodulasi yang dikirim oleh Reader ditangkap oleh

antena, kemudian gelombang pembawa ini menginduksi arus bolak-balik (AC) yang

relatif kecil pada antena. Di dalam IC chip, Power Rectifier dan Regulator mengubah

arus AC menjadi arus DC yang digunakan untuk mengaktifkan IC chip, yang seketika

itu juga aktif. Sebuah Clock Extractor digunakan untuk memisahkan pulsa clock dari

gelombang pembawa dan menggunakan pulsa tersebut untuk sinkronisasi bagian logika,

memori, dan modulator dari IC chip dengan Reader (Gambar 2.8).

Gambar 2.8. Alur kerja RFID Tag ketika menerima sinyal

dari RFID Reader [13, h.6].

Pada Gambar 2.8, bagian Logika (Logic) berfungsi untuk memisahkan data digital

“1” dan “0” dari gelombang pembawa, kemudian membandingkan urut-urutan data

yang diterima dengan program internal pada IC chip. Jika bagian logika memutuskan

bahwa data yang diterima valid, maka proses selanjutnya adalah mengakses memori

pada IC chip yang berisi data ID atau data-data lain yang sudah disimpan pada memori

tersebut. Data-data tersebut kemudian disandikan oleh bagian logika menggunakan

bantuan Clock Extractor. Data-data yang sudah tersandikan tersebut kemudian dikirim

ke bagian modulator. Modulator berfungsi untuk menggabungkan urut-urutan data yang

18

sudah tersandikan dengan gelombang pembawa yang disesuaikan dengan karakteristik

antena secara elektrik. Proses penyesuaian karakteristik antena secara elektrik untuk

memantulkan gelombang RF disebut sebagai backscatter.

Metode pengiriman data RFID Tag pasif ke RFID Reader dapat dibagi menjadi

dua, yaitu :

1. Inductive Coupling

Metode inductive coupling digunakan pada RFID Tag frekuensi rendah

(124kHz, 125kHz, 135kHz) dan tinggi (13,56MHz). Pada metode inductive

coupling, gulungan tembaga pada tag terinduksi oleh medan elektromagnetik

yang dihasilkan oleh gulungan tembaga pada reader. Hasil induksi inilah yang

menjadi sumber tenaga pada tag untuk mengirimkan sinyal yang berisi data ke

reader. Karena menggunakan prinsip induksi, maka jarak antara tag dengan

reader harus pendek agar induksi dapat ditangkap.

2. Propagation Coupling

Pada metode propagation coupling, energi yang digunakan berasal dari

gelombang elektromagnetik (gelombang radio), kemudian RFID tag akan

mengumpulkan energi elektromagnetik ini untuk digunakan sebagai sumber

daya untuk mengirimkan data ke reader.

19

2.2.4. RFID Reader CR-028 [2, h.1-8]

Gambar 2.9. Modul CR-028 [2, h.2]

CR-028 merupakan RFID reader yang mengutamakan biaya dan daya rendah.

CR-028 sudah mendukung standard mifare yaitu mifare S50, mifare s70, mifare

ultralight, dan ISO 14443A yang lain. CR-028 memiliki spesifikasi teknis sebagai

berikut :

• Menggunakan catu daya 2,5-3,6 V dan 30-50 mA.

• Menggunakan antarmuka RS-232.

• Kecepatan transmisi 19200 bps.

• Jarak baca dan tulis sampai 5 cm.

CR-028 berupa modul (Gambar 2.9) dengan dengan dimensi 38,2 x 38,2 mm

dengan tebal sekitar 3 mm. CR-028 menyediakan 12 pin keluaran untuk sambungan

keluar. Pin keluaran beserta deskripsinya dapat dilihat pada Tabel 2.1.

20

Tabel 2.1. Nomor, Nama, dan Deskripsi Pin Keluaran CR-028 [3, h.2]

No. Pin Nama Diskripsi 1 NC 2 VCC Masukan catu daya 2,5-3,6 V 3 GND ground 4 RXD TTL RX 5 TXD TTL TX 6 INT0 7 NC 8 NC 9 SCL Serial clock untuk SPI 10 MISO MISO untuk SPI 11 MOSI MOSI untuk SPI 12 SS Slave Select untuk SPI

Dalam berkomunikasi, CR-028 menggunakan format binary hexadecimal dengan

format paket data seperti ditunjukkan pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Format Paket Data Dalam Komunikasi CR-028 [3, h.3]

HEAD LENGTH NODE ID FUNCTION CODE DATA XOR 2 byte 2 byte 2 byte 2 byte Sesuai kebutuhan 1 byte

Penjelasan dari format paket data sebagai berikut :

• HEAD. Header memiliki panjang data sebesar 2 byte dan isi dari data ini

selalu tetap sesuai perusahaan pengembangnya.

• LENGTH. Byte ini merupakan byte yang berisi data yang menunjukan

panjang paket data. Panjang paket yang dihitung dari NODE ID sampai XOR

atau checksum.

• NODE ID. berisi data alamat tujuan.

• FUNCTION CODE. Byte ini berisi data yang menunjukan fungsi tertentu atau

perintah tertentu.

• DATA. Byte data berisi data yang akan ditransmisikan.

21

• XOR. Berupa byte hasil checksum semua data mulai dari byte NODE ID.

Sebelum melakukan proses baca dan tulis kartu ada beberapa langkah yang harus

dilakukan yaitu :

1. Memeriksa tipe kartu

2. Meminta nomor seri kartu

3. Memilih kartu

4. Autentikasi mifare 2

5. Proses baca tulis dilakukan

Proses baca dan tulis bisa dilakukan terus menerus selama kartu masih berada

pada area baca dan tulis. Apabila kartu sudah berada diluar area baca dan tulis maka

langkah 1-4 harus diulang terlebih dahulu.

2.2.5. Chip Mifare 1k S50 [18, h.4-16]

Chip Mifare 1k S50 merupakan chip RFID tag yang dikembangkan oleh

perusahaan Philips Semiconductor. Chip Mifare 1k S50 bertipe tag pasif. Chip ini sudah

memenuhi standard ISO/IEC 14443A yang merupakan standard RFID tag untuk

frekuensi 13,56MHz.

Beberapa fitur yang ditawarkan oleh Chip Mifare 1k S50 adalah :

1. Mifare RF interface

• Contactless dan tidak membutuhkan catu daya

• Dapat bekerja sampai rentang jarak 10 cm dari reader (tergantung antena)

• Bekerja pada frekeunsi 13,56MHz

• Kecepatan pengiriman data 106Kbit/s

22

2. EEPROM

• Memori sebesar 1kbyte yang tersusun dalam 16 sektor dengan 4 blok tiap

sektor. Tiap blok sebesar 16 byte.

• Mampu menyimpan data selama 10 tahun

• Kemampuan dapat ditulis hingga 100.000 kali.

3. Keamanan

• Memiliki nomor serial yang unik untuk setiap tag

Gambar 2.10. Organisasi Memori Chip Mifare 1k S50 [18, h.9]

23

Organisasi memori dari chip Mifare 1k S50 ditunjukkan Gambar 2.10. Sektor 0,

blok 0 tidak dapat diisikan data karena blok ini berisi data produksi chip yang diisikan

oleh perusahaan pengembang. Blok terakhir, blok 3 di setiap sektor merupakan blok

trailer. Blok ini digunakan sebagai jalur keluar masuk data di setiap sektor.

2.3. Mikrokontroler ARM Cortex-M0 LPC1114 [15, h.3-4]

LPC1114 merupakan salah satu tipe mikrokontroler 32-bit yang termasuk dalam

keluarga ARM Cortex-M0. LPC1114 dikembangkan oleh perusahaan NXP

semiconductor. LPC1114 merupakan salah satu mikrokontroler yang dirancang untuk

aplikasi mikrokontroler 8/16-bit. Mikrokontroler ini memiliki harga yang murah (low

cost), menawarkan kinerja yang baik, berdaya rendah dan set instruksi yang lebih

sederhana dibanding dengan mikrokontroler yang memiliki arsitektur 8/16-bit.

LPC1114 memiliki beberapa fitur sebagai berikut :

1. Sistem

• ARM Cortex-M0 prosesor, berjalan pada frekuensi hingga 50 MHz.

2. Memori

• Di dalam chip terdapat flash programming memory sebesar 32 kB

(LPC1114/LPC11C14).

• SRAM sebesar 8kB.

3. Digital peripherals

• 42 GPIO (General Purpose Input/Output) yang dilengkapi dengan

internal pull-up dan pull-down resistor yang bisa dikonfigurasikan pada

setiap pinnya.

• Arus keluaran maksimum sebesar 20mA.

24

• 4 timer atau counter.

• Watch Dog timer yang bisa di program.

4. Analog peripherals

• 10-bit ADC (Analog Digital Converter) dengan masukan sebanyak 8 pin

dilengkapi multiplexing.

5. Serial interfaces

• UART (Universal Asynchronous Reciever-Transmitter) dan mendukung

komunikasi RS-485.

• SPI (Serial Peripherals Interface) sebanyak 2 buah. SPI kedua tersedia

pada paket 48-pin LQFP dan paket 44-pin PLCC.

• Antarmuka I2C yang mendukung penuh spesifikasi I2C.

6. Clock generation

• Internal RC oscillator sebesar 12 MHz yang digunakan untuk

menjalankan mikrokontroler dan sebagai clock utama sistem.

• Tersedia pin untuk clock eksternal dengan batas frekuensi antara 1 MHz

- 25 MHz.

7. Power control

• Terintegrasi PMU (Power Management Unit) unutk meminimalkan

konsumsi daya saat mode sleep, deep sleep, dan deep power down.

• Power profile yang berada di ROM boot yang memungkinkan untuk

mengoptimalkan kinerja dan meminimalkan konsumsi daya untuk setiap

aplikasi yang diberikan melalui satu panggilan fungsi sederhana (Pada

LPC111x/102/202/302 saja).

• Memiliki 3 mode yaitu deep sleep, dan deep power down untuk

menghemat daya.

25

8. Setiap mikrokontroler memiliki serial number yang unik untuk identifikasi.

9. Catu daya tunggal sebesar 3,3 volt.

10. Tersedia dalam paket 48-pin LQFP, 33-pin HVQFN, dan 44-pin PLCC.

Gambar 2.11 menunjukkan bentuk fisik dan konfigurasi pin keluaran dari

Mikrokontroler ARM CORTEX-M0 LPC1114 dalam paket 48-pin LQFP.

Gambar 2.11. Mikrokontroler ARM CORTEX-M0 LPC1114 [15, h.89]

Fungsi dari pin keluaran mikrokontroler ARM CORTEX-M0 LPC1114 pada

Gambar 2.11 dapat dikelompokkan sesuai fungsinya dan dapat dilihat pada Tabel 2.3.

26

Tabel 2.3. Nomor, Simbol, dan Keterangan Pin dari Mikrokontroler ARM

CORTEX-M0 LPC1114

Nomor Pin Simbol Pin Keterangan

3, 4, 10, 14, 15, 16, 22, 23, 27, 28, 29, 32

PIO 0.0 – PIO 0.11 12 Pin masukan/keluaran yang dapat diatur arah dan fungsinya.

9,17, 30, 33, 34, 35, 39, 40, 42, 45, 46, 47

PIO 1.0 – PIO 1.11 12 Pin masukan/keluaran yang dapat diatur arah dan fungsinya.

1, 2, 11, 12, 13, 19, 20, 24, 25, 26, 31, 38

PIO 2.0 – PIO 2.11 12 Pin masukan/keluaran yang dapat diatur arah dan fungsinya.

18, 21, 36, 37, 43, 48, PIO 3.0 – PIO 3.5 6 Pin masukan/keluaran yang dapat diatur arah dan fungsinya.

5, 41 VSS Ground.

8, 44 VDD

Masukan catu daya 3,3 Volt untuk internal regulator dan sebagai tegangan referensi untuk ADC.

6, 7 XTALIN, XTALOUT Masukan dan keluaran untuk eksternal crystal oscillator

15 PIO 0.4/SCL I2C-bus 16 PIO 0.5/SDA I2C-bus

29 SWCLK/PIO

0.10/SCK0/CT16B0_MAT0 Serial clock untuk SPI0

27 PIO 0.8/MISO0/CT16B0_MAT0 Master In Slave out untuk SPI0

28 PIO 0.9/MOSI0/CT16B0_MAT1 Master Out Slave In untuk SPI0

10 PIO 0.2/SSEL0/CT16B0_CAP0 Slave Select untuk SPI0 3 RESET/PIO0.0 Masukan eksternal reset

4 PIO

0.1/CLKOUT/CT32B0_MAT2 Clock out

47 PIO 1.7/TXD/CT32B0_MAT1 transmitter UART 46 PIO 1.6/RXD/CT32B0_MAT0 receiver UART

2.4. Liquid Crystal Display (LCD) [20, h.16-20]

LCD merupakan salah satu antarmuka visual dengan pengguna yang sudah umum

digunakan. Untuk dapat digunakan, ada beberapa register yang perlu diketahui sebelum

memanfaatkan LCD ini lebih lanjut, antar lain:

27

a. Instruction Register (IR), berfungsi mendefinisikan fungsi yang harus

dikerjakan oleh LCD sekaligus sebagai register tempat alamat dari DDRAM

atau CGRAM dimasukan.

b. Data Register (DR), digunakan untuk memasukkan atau membaca data dari dan

atau ke dalam DDRAM atau CGRAM. Pada waktu menulis, hanya dibutuhkan

pengaturan posisi awal dari DDRAM atau CGRAM, dimana kemudian data

yang akan ditampilkan dapat dimasukkan ke dalam DDRAM atau CGRAM.

Pada waktu membaca DR memasukkan data ke dalam DDRAM atau CGRAM

yang akan dibaca. Setelah proses dilakukan, data pada alamat berikutnya akan

dimasukkan kedalam register secara otomatis.

c. Busy Flag (BF), LCD akan mengatur BF pada saat modul LCD mengeksekusi

operasi internal, sehingga pada saat LCD mengerjakan operasi internal, LCD

tidak dapat menerima perintah operasi eksternal.

d. Address Counter (AC), alamat counter akan menunjukkan ke alamat berikutnya

setelah proses pembacaan DDRAM atau CGRAM selesai.

e. Display Data RAM (DDRAM), DDRAM merupakan tempat menampung data

yang akan ditampilkan. Tabel 2.4 menunjukkan posisi display dan alamat data.

Tabel 2.4 Alamat Data DDRAM [9, h.6]

f. Character Generator ROM (CGROM), isi register ini sudah disediakan oleh

modul LCD, sehingga hanya diperlukan pemberian kode ASCII.

28

g. Character Generator RAM (CGRAM), register ini disediakan untuk

penambahan karakter khusus selain karakter yang disediakan oleh CGROM.

Sebagai contoh bentuk fisik, digunakan LCD karakter 20 kolom x 4 baris

(Gambar 2.12) dan untuk pin-pin keluaran serta deskripsi pin-pin keluaran dari modul

LCD ini ditunjukkan oleh Tabel 2.5.

Gambar 2.12. Modul LCD

Tabel 2.5. Deskripsi Pin Keluaran LCD 20x4 [9, h.5]

Nomor Pin Symbol Level Keterangan 1 Vss 0V GND 2 Vdd 5V Catu daya untuk logika 3 VO Variable Tegangan kerja untuk LCD 4 RS H/L H=data, L=instruction code 5 R/W H/L H=read, L=write 6 E H/H-L Chip enable signal 7 D0 H/L Data bit 0 8 D1 H/L Data bit 1 9 D2 H/L Data bit 2 10 D3 H/L Data bit 3 11 D4 H/L Data bit 4 12 D5 H/L Data bit 5 13 D6 H/L Data bit 6 14 D7 H/L Data bit 7 15 A 4,2-4,6V LED+ 16 K 0V LED -

29

2.5. Real-Time Clock (RTC) DS1307 [3, h.1-7]

DS1307 adalah RTC berdaya rendah. Alamat dan data ditransfer melalui 2 wire

serial bus 2 arah (Gambar 2.13). Jam / kalender menyediakan detik, menit, jam, hari,

tanggal, bulan, dan informasi tahun. Akhir tanggal bulan secara otomatis disesuaikan

selama berbulan-bulan dengan kurang dari 31 hari, termasuk koreksi untuk tahun

kabisat. Jam beroperasi baik dalam format 24-jam atau 12-jam dengan indicator AM /

PM. DS1307 dilengkapi fitur untuk mendeteksi gangguan listrik dan secara otomatis

beralih ke pasokan baterai.

2.5.1. 2 wire Serial Data Bus

Gambar 2. 13. Tipe Konfigurasi 2 Wire Bus [3, h.6]

The DS1307 mendukung protokol transmisi dua arah menggunakan 2 wire bus

untuk data. Sebuah perangkat yang mengirimkan data ke bus didefinisikan sebagai

pemancar dan perangkat penerima data sebagai penerima. Perangkat yang mengontrol

pesan disebut master. Perangkat yang dikendalikan oleh master disebut sebagai slave.

Bus harus dikontrol oleh perangkat master, yang menghasilkan serial clock (SCL),

30

mengontrol akses bus, dan menghasilkan kondisi START dan STOP. DS1307

beroperasi sebagai slave pada 2 wire bus.

Transfer data dapat dimulai hanya ketika bus tidak sibuk. Selama transfer data,

jalur data harus tetap stabil. Perubahan jalur data saat jalur clock HIGH akan

diinterpretasikan sebagai sinyal kontrol.

kondisi bus data dapat didefinisikan sebagai berikut:

• BUS not busy: jalur data dan Clock tetap HIGH.

• Start data transfer: Perubahan jalur data dari HIGH ke LOW, saat clock

HIGH, mendefinisikan kondisi START.

• Stop data transfer: perubahan jalur data dari LOW ke HIGH, saat clock

HIGH, mendefinisikan kondisi STOP.

• Data valid: Kondisi jalur data yang menunjukan data valid merupakan data

adalah ketika setelah kondisi START, jalur data stabil selama periode HIGH

dari sinyal clock. Data harus diubah selama periode LOW dari sinyal clock.

Ada satu clock pulsa setiap bit data (Gambar 2.14).

Gambar 2.14. Pengiriman Data pada 2 wire bus [3, h.7]

31

• Acknowledge: Setiap perangkat penerima, wajib menghasilkan acknowledge

setelah menerima setiap byte yang dikirim master. Perangkat master harus

menghasilkan pulsa clock tambahan untuk bit acknowledge ini.

Setiap transfer data dimulai dengan kondisi START dan diakhiri dengan kondisi

STOP. Jumlah byte data yang ditransfer antara START dan BERHENTI kondisi tidak

terbatas, dan ditentukan oleh perangkat master.

Ada dua jenis transfer data yang mungkin:

• Transfer data dari master ke slave. Byte pertama yang dikirimkan oleh master

adalah alamat slave. Kemudian diikuti sejumlah byte data. slave

mengembalikan sebuah acknowledge setelah setiap byte yang diterima. Data

ditransfer dengan bit yang paling signifikan (MSB) terlebih dahulu.

• Transfer data dari slave ke master. Pertama, master mengirimkan alamat

slave ke slave. Kemudian slave mengembalikan acknowledge bit dan diikuti

dengan mentransmisikan sejumlah byte data. Master mengembalikan

acknowledge setelah semua byte yang diterima selain byte terakhir. Pada

akhir byte yang diterima, master mengembalikan not acknowledge ke slave.

2.6. Multi Media Card (MMC) [7; 8]

MMC merupakan sebuah media penyimpanan data yang populer pada saat ini.

Bentuknya yang kecil serta memiliki kapasitas yang besar menyebabkan media

penyimpanan ini digemari. Saat ini banyak ukuran yang tersedia seperti RS-MMC,

miniSD dan microSD dengan ukuran yang lebih kecil dengan fungsi yang sama. MMC

memiliki mikrokontroler di dalamnya yang mengontrol memori flash seperti write,

32

read, erasing, error controls dan wearleveling). Data ditransfer antara kartu memori

dan host controller sebagai blok data dalam satuan 512 byte.

Suatu MMC dapat berkomunikasi dengan host-nya dalam hal ini mikrokontroler

dengan menggunakan protokol SPI (Serial Peripheral Interface). MMC ini

membutuhkan tegangan kerja antara 2,7 Volt - 3,6 Volt.

Ada beberapa SPI Command Set dalam menggunakan MMC. SPI Command Set

dari MMC dapat dilihat pada Tabel 2.6.

Tabel 2.6. SPI Command Set [7]

Command Set Deskripsi CMD 0 Reset perangkat lunak CMD 1 Inisialisasi Proses inisial CMD 9 Baca register CSD CMD 10 Baca register CID CMD 12 Berhenti baca data CMD 17 Baca blok CMD 18 Baca multi blok CMD 23 Mendefinisikan jumlah blok CMD 24 Tulis blok CMD 25 Tulis multi blok

Untuk dapat melakukan proses baca dan tulis pada MMC perlu dilakukan

initisialisasi terlebih dahulu. Inisialisasi berfungsi untuk mempersiapkan MMC agar

dapat di akses. Untuk melakukan initialisasi host harus mengirim command set CMD1.

Setelah CMD1 diterima oleh MMC dan berhasil, maka MMC siap digunakan.

Proses baca dimulai dengan host mengirimkan CMD17 untuk pembacaan blok

tunggal atau CMD18 untuk multi blok, kemudian MMC akan mengirimkan data respon

(Tabel 2.7). Apabila berhasil, maka MMC akan mengirimkan data yang diminta.

Gambar 2.15 menunjukkan transfer data pada proses baca.

33

Tabel 2.7 Data Respon

Data Respon Keterangan 0 1 0 Data diterima 1 0 1 Data ditolak 1 1 0 Data ditolak

(a)

(b)

Gambar 2.15. (a) Transfer Data Proses Baca Blok Tunggal; (b) Transfer Data

Proses Baca Multi Blok.

Proses tulis MMC sendiri dimulai dengan pengiriman CMD24 (command set

penulisan blok tunggal) oleh host. Setelah MMC memberi respon data diterima, maka

diberi selang waktu 1 byte dan kemudian dilakukan penulisan data ke MMC. Penulisan

dilakukan setiap 512 byte di setiap bloknya. Untuk penulisan multi blok, host harus

mengawali dengan mengirimkan CMD25 ke MMC. Gambar 2.16 menunjukkan transfer

data pada proses tulis.

34

(a)

(b)

Gambar 2.16. (a) Transfer Data proses Tulis Blok Tunggal; (b) Transfer Data

proses Tulis Multi Blok.