LAPORAN PROYEK AKHIR

SISTEM PENCACAH KEHADIRAN UNTUK PENGATUR SUHU RUANGAN OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16

Disusun Oleh :

NIM : 08 / 272256 / NT / 13138

FREDY INDRA OKTAVIANSYAH

PROGRAM DIPLOMA TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS GADJAH MADA

YOGYAKARTA

2011

iii

LEMBAR PENGESAHAN

Judul :SISTEM PENCACAH KEHADIRAN UNTUK

PENGATUR SUHU RUANGAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16

Nama : Fredy Indra Oktaviansyah Nim : 08/272256/NT/13138 Konsentrasi : Teknik Telekomunikasi Pembimbing : Nur Sulistyawati, S.T.,M.T. Waktu Pendadaran : 21 Oktober 2011 Sudah disetujui oleh Program Diploma Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, sebagai bagian dari syarat kelulusan untuk memperoleh gelar Ahli Madya (A.Md.) Ketua Program Diploma :M. Arrofiq, S.T., M.T., Ph.D NIP.197311271999031001

..............

Pembimbing PA :Nur Sulistyawati, S.T.,M.T. NIP.195408181987031001

..............

TIM PENGUJI Ketua :Hidayat Nur Isnianto, S.T.,M.Eng NIP. 197305282002121001

………..

Sekretaris :Ir. Sri Lestari, M.T. NIP. 195908281986022001

..............

Penguji Utama : Budi Bayu Murti, S.T.,M.T. NIP. 197212231999031001

..............

Penguji Kedua : Ir. Lukman Subekti, M.T. NIP. 1962210301993031002

..............

iii

ABSTRAK

Pesatnyakemajuanteknologimengakibatkantimbulnyabermacam-

macamprodukyang

dapatbekerjasecaraotomatissehinggadapatmembantumeringankanaktivitasmanusia

. Salah satu contoh paling penting dalam kehidupan sehari-hari yaitu pendingin

ruangan (kipas angin, AC, dan lain-lain). Penggunaan pendingin ruangan tersebut

tentunya membuang banyak energi listrik jika penggunaannya tidak diatur secara

optimal sesuai kebutuhan. Maka dengan adanya alat sistem pengatur pendingin

ruangan otomatis, diharapkan dapat lebih menghemat penggunaan energi

listrik.Sistem Pencacah Kehadiran dan Pengatur Suhu Ruangan Otomatis Berbasis

Mikrokontroler merupakan alat yang dapat mendeteksi dan menampilkan jumlah

orang dan suhu dalam ruanganserta mengatur nyala pendingin ruangan. Pendingin

ruangan akan menyala ketika terdapat orang dalam ruangan dan suhu ruangan

melebihi set point suhu yang telah diatur sesuai yang diinginkan. Alat ini terdiri

dari mikrokontroler sebagai pengendali utama, photodiode sebagai pendeteksi

orang yang masuk dan keluar ruangan, LM35 sebagai sensor suhu, 7-segmen

sebagai penampil jumlah orang dan suhu dalam ruangan, push button sebagai

pengatur set point suhu yang diinginkan dalam ruangan, LCD sebagai penampil

pengaturan set point suhu yang diinginkan.

Kata kunci : mikrokontroler, photodiode, LM35, 7-segmen, push button, set

point, LCD

iv

ABSTRACT

The rapidadvances of technology resulted inthe emergence ofa variety

ofproducts thatcanwork automaticallyso that it canhelpalleviatehuman activities.

One ofthe mostimportantexamplesineveryday lifethat isair-conditioning (fan, air

conditioning, etc.). The use ofair conditioningis certainlywasting a lot

ofelectricalenergyifthe userdoes notset optimallyas needed. So

withthetoolautomaticair conditioningcontrol systems, is expected tomoreefficient

useof electrical energy. The countersystemAttendanceandNon-Automatic

TemperatureController-Based Microcontrolleris atool that candetect anddisplay

thenumber of people andthe roomtemperatureand adjust theflame ofair

conditioning.Air conditionerwill turn onwhenthere arepeoplein the roomandthe

room temperatureexceeds theset pointtemperaturehas been setas desired. This

device consistsofa microcontrollerasthe main controller, a photodiodeas a

detectorof peoplewhoenter and exitthe room, the LM35astemperature sensor, 7-

segment as theviewerandthe number of peoplein the roomtemperature, push

buttonas a regulator ofthe desiredset pointtemperatureinthe room, the

LCDasviewersettingthe desiredtemperatureset point

.

Keywords :microcontroller, photodiode, LM35, 7-segment display, push

button,set point, LCD

vi

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur senantiasa dipanjatkan kehadirat Allah SWT yang karena

barokah, rahmat, hidayah dan segala nikmat - nikmat-Nya sehingga penulis dapat

menyusun proposal tugas akhir dengan judul, “SISTEM PENCACAH

KEHADIRAN UNTUKPENGATUR SUHU RUANGAN OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16”.

Penulisan laporan tugas akhir ini adalah penjelasan dari pembuatan alat

dimana pembuatan alat ini merupakan salah satu syarat yang harus diselesaikan

untuk mencapai jenjang Diploma Teknik Elektro (D3) pada Perguruan Tinggi

Diploma Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada.

Harapan yang besar semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis

khususnya dan bagi pembaca umumnya. Penulis akui bahwa dalam pembuatan

laporan ini masih terdapat banyak kekurangan. Saran dan keritik dari pembaca

diharapkan dapat menyempurnakan dalam penulisan dan perancangan alat yang

telah dibuat. Mohon maaf, sekian dan terima kasih.

Yogyakarta, September 2011

Penulis

vii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

HALAMAN PENGESAHAN ii

ABSTRAK iii

ABSTRACT iv

HALAMAN PERSETUJUAN v

KATA PENGANTAR vi

DAFTAR ISI vii

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Maksud dan Tujuan 3

1.3 Manfaat 3

1.4 Batasan Masalah 4

1.5 Metode Pengumpulan Data 4

1.6 Sistematika Penulisan 5

BAB II DASAR TEORI 7

2.1 Mikrokontroler ATMega16 7

2.1.1 Arsitektur AVR ATMega16 7

2.1.2 Konfigurasi Kaki-kaki/Pin ATMega16 8

2.1.3 Deskripsi Mikrokontroler ATMega16 8

viii

2.1.4 Port Sebagai Input/Output Digital 11

2.1.5 Organisasi Memori AVR ATMega16 12

2.1.5.1 Program Memori 13

2.1.5.2 Peta Memori ATMega16 13

2.1.5.3 Interupsi 14

2.1.5.4 Timer / Counter0 17

2.1.6 ADC (Analog to Digital Converter) 19

2.1.7 PWM (Pulse Width Modulation) 20

2.2 Sensor Suhu LM35 21

2.3 LED ( Light Emiting Dioda ) Infra Merah 23

2.4 Photodiode 24

2.5 LCD 25

2.6 Seven Segment 29

2.7 Catu Daya 31

2.8 IC Regulator 35

2.9 Transistor Sebagai Saklar 36

BAB III PERANCANGAN SISTEM 39

3.1 Blok Diagram Sistem 39

3.2 Perancangan Perangkat Keras 40

3.2.1 Rangkaian Catu daya 40

3.2.2 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16 45

3.2.3 Perancangan Tombol 48

3.2.4 Perancangan Penampil LCD 16x2 48

ix

3.2.5 Perancangan Penampil 7-Segmen 49

3.2.6 Perancangan Sensor Photodiode 51

3.2.7 Perancangan Relay DC5 Volt 52

3.2.8 Perancangan Sensor Suhu LM35 53

3.2.9 Perancangan Rangkaian Pendingin (Kipas) 54

3.3 Perancangan Perangkat Lunak 55

3.3.1 Inisialisasi LCD 56

3.3.2 Inisialisasi ADC (Analog to Digital Converter) 57

3.3.3 Inisialisasi PWM 57

3.3.4 Inisialisasi Masukan dan Keluaran (I/O) 58

3.3.5 Program Keseluruhan 59

BAB IV PENGUJIAN SISTEM DAN PEMBAHASAN 62

4.1 Pengujian Fungsional 62

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya 62

4.1.2 Pengujian Unit Mikrokontroler 63

4.1.3 Pengujian Tombol 65

4.1.4 Pengujian 7-Segmen 66

4.1.5 Pengujian Sensor Suhu LM35 69

4.1.6 Pengujian Sensor Photodiode 71

4.1.7 Pengujian Kipas 74

4.2 Pengujian Keseluruhan Alat 77

BAB V PENUTUP 86

5.1 Kesimpulan 86

x

5.2 Saran 86

DAFTAR PUSTAKA 88

LAMPIRAN 90

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega16 8

Gambar 2.2Pemetaan Data Memori 14

Gambar 2.3General Interrupt Control Register – GICR 17

Gambar 2.4Register TCCR0 18

Gambar 2.5 Contoh Sinyal PWM 20

Gambar 2.6Bentuk LM35 Tampak Bawah 22

Gambar 2.7 Bentuk Fisik LM 35 23

Gambar 2.8 Bentuk Fisik LED Infrared 24

Gambar 2.9 Bentuk Fisik Photodiode 25

Gambar 2.10 Bentuk Fisik LCD 16x2 26

Gambar 2.11 Konfigurasi Pin dari LCD 27

Gambar 2.12 (a) Tampilan 7-segment 30

(b) Diagram Skematik 7-segment 30

Gambar 2.13 Bentuk Fisik 7-segmen 2 Digit 31

Gambar 2.14Diagram Proses Catu Daya 31

Gambar 2.15Penyearah Setengah Gelombang 32

Gambar 2.16Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Trafo CT 32

Gambar 2.17 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Trafo Non CT 33

Gambar 2.18 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang dengan Filter C.. 34

Gambar 2.19Bentuk gelombang dengan filter kapasitor 34

Gambar 2.20Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter C 35

xi

Gambar 2.21Bentuk Fisik dari Regulator 78xx 36

Gambar 2.22Kurva Karakteristik Transistor 37

Gambar 3.1Blok Diagram Sistem 39

Gambar 3.2 Skematik Catu Daya DC 5Volt 41

Gambar 3.3 Skematik Catu Daya 12 Volt 42

Gambar 3.4 Skematik Sistem Minimum ATmega16 46

Gambar 3.5 Skematik Tombol Pengatur Set Suhu 48

Gambar 3.6 Skematik Rangkaian LCD 16x2 49

Gambar 3.7 Skematik Untai 7-segmen 4 digit (2x2) 51

Gambar 3.8 Skematik Sensor Photodiode dan Infrared 52

Gambar 3.9 Rangkaian Pencatu dan Saklar Otomatis untuk Relay 53

Gambar 3.10 Skematik Sensor LM35 54

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Saklar Otomatis untuk Kipas 55

Gambar 3.12 BASCOM AVR Compiler 56

Gambar 3.13 Flow Chart 61

Gambar 4.1Blok Pengujian Sistem Minimum ATMega16 64

Gambar 4.2Hasil Pengujian Mikrokontroler dan Penampil LCD 64

Gambar 4.3 Flow Chart Kalibrasi Sensor 70

Gambar 4.3 Pengujian Sensor Suhu 71

Gambar 4.4Prototype Sistem Pencacah Kehadiran dan Pengatur Suhu

Ruangan Otomatis Berbasis Mikrokontroller 79

Gambar 4.5 Tampilan Awal 7-Segmen 84

xii

Gambar 4.6 Tampilan Awal LCD 84

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Konfigurasi Pin Port 12

Tabel 2.2Daftar Alamat Vektor Interupsi 15

Tabel 2.3Konfigurasi bit ISC01 dan ISC00 16

Tabel 2.4Konfigurasi bit ISC11 dan ISC10 16

Tabel 2.5Konfigurasi Bit Clock Select untuk Memilih Sumber Detak 19

Tabel 2.6 Konfigurasi Pin LCD 28

Tabel 2.7Karakteristik Elektrik Regulator LM78XX 36

Tabel 3.1Koneksi antara modul LCD dengan mikrokontroller 49

Tabel 4.1 Tabel Pengkuran Keluaran Regulator 7805 dan 7812 63

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Tombol pada LCD 66

Tabel 4.3 Hasil Pengujian 7-Segmen 68

Tabel 4.4 Pengujian Suhu oleh Sensor LM35 71

Tabel 4.4 Pengujian Sensor Photodiode 74

Tabel 4.5 Hasil Pengujian PWM pada Putaran Kipas 77

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan 85

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam kehidupan sehari - hari kita menjalankan segala aktifitas yang padat,

baik aktifitas yang berat maupun yang ringan. Sudahtentu kita akan memerlukan

energi untuk melakukan segala aktivitas tersebut, baik energi yang kita butuhkan

ataupun energi yang akan kita keluarkan bila kita melakukan aktivitas yang

berlebihan ataupun tidak. Selain tenaga/energi yang kita butuhkan masih banyak

lagi energi yang lain yang diperlukan untuk menjalankan/menghidupkan segala

peralatan elektronik. Akan tetapi, energi-energi tersebut berbeda dengan energi

yang dibutuhkan oleh manusia. Antara energi yang dibutuhkan oleh manusia dan

energi yang dibutuhkan oleh peralatan elektronik, berbeda bentuknya. Energi

yang diperlukan untuk manusia dapat diperoleh dengan mengkonsusmsi makanan

dan minuman yang bergizi. Sedangkan energi yang diperlukan untuk peralatan

elektronik merupakan energi listrik yang berasal dari sumber-sumber energi yang

dapat menghasilkan listrik.

Untuk itu kita sebagai manusia yang menggunakan energi terutama energi

listrik tersebut, harus dapat memanfaatkan dan menggunakannya sesuai dengan

kebutuhan. Sedangkan untuk kehidupan sehari-hari, kita sebagai mahasiswa,

dosen, petugas kampus danlain sebagainya sebagai bagian dari aktivitas di

lingkungan kampus, kita juga harus dapat mengatur energi untuk peralatan-

peralatan yang ada di lingkungan kampus kita terutama ruangan kuliah.

2

Sedangkan di dalam ruangan kuliah juga terdapat banyak peralatan-peralatan

elektronik yang dipergunakan untuk melakukan kegiatan perkuliahan. Untuk itu

kita harus menggunakannya dengan sebaik-baiknya sesuai dengan kebutuhan kita.

Hematlah penggunaan energi dan tidak membuang energi dengan sia-sia.

Peralatan-peralatan yang ada di sekitar kita dapat dijalankan atau

dihidupkan secara otomatis, sehingga tidak akan terjadi lagi pemborosan energi.

Oleh karena itu, saya sebagai penulis akan menjelaskan atau menerangkan dan

merancang sebuah alat yang dapatdiaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari baik

untuk kegiatan perkuliahan ataupun aplikasi lainnya agar tidak ada lagi

pemborosan energi listrik.

Selain itu penulis merancang alat tersebut sebagai Tugas Akhir penulis

dalam menyelesaikan program studi Diploma Teknik Elektro, dengan judul

“SISTEM PENCACAH KEHADIRAN UNTUKPENGATUR SUHU

RUANGAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA16“.

Dalam perancangan alat ini penulis menggunakan suatu sensor sebagai input

untuk pengendali ruangan, yang kemudian akan menggerakkan peralatan

pendingin ruangan, dalam hal ini menggunakan kipas angin, secara otomatis.

Ketika seseorang memasuki ruangan tersebut dan melewati sensor photodiode

yang terpasang di pintu masuk,sensor tersebut menginformasikan data orang

masuk ke mikrokontroler lalu diproses dan ditampilkan ke 7-segment dan LCD.

Suhu dalam ruangan dideteksi oleh sensor suhu LM35 setelah terdapat orang

masuk. Ketika suhunya kurang dari set suhu yang ditentukan, maka pendingin

ruangan tidak menyala. Namun ketika suhu ruangan lebih dari set suhu yang

3

ditentukan, maka pendingin ruangan akan menyala sampai pada suhu yang telah

ditentukan oleh mikrokontroler, sehingga berguna untuk mengurangi penggunaan

energi listrik yang dibutuhkan apabila peralatan tidak sedang digunakan atau pada

saat suhu ruangan di bawah set suhuserta tidak terjadi pemborosan energi yang

sangat merugikan.

Selain dari semua hal – hal yang telah disebutkan diatas, kegunaan alat ini

juga dapat memudahkan atau meringankan pekerjaan manusia yang pada masa

sekarangini mengharapkan semua pekerjaan dapat diselesaikan dengan praktis dan

cepat dengan alasan untuk menunjang efisiensi waktu dan efisiensi kerja.

1.2 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari pembuatan alat ini yaitu :

1. Membuat suatu perangkat sistem pengatur suhu ruangan otomatis

dengan mencacah orang yang masuk dan keluar suatu ruangan.

2. Merealisasikan sistem pengatur suhu ruangan otomatis menggunakan

sensor pendeteksi suhu, sensor pencacah orang yang masuk dan keluar

ruangan, rangkaian penampil informasi suhu dan jumlah orang dalam

ruangan, serta rangkaian pendingin sebagai penurun suhu ruangan.

3. Menjelaskan tentangsistem kontrol digital berbasis mikrokontroler

ATMega16.

4. Melakukan analisa dari hasil pengujian.

1.3 Manfaat

Manfaat dari pembuatan alat ini yaitu :

4

1. Meningkatkan teknologi pendingin ruangan (kipas angin, AC, dan lain-

lain) dari sistem manual menjadi sistem otomatis dengan mendeteksi

orang yang masuk dan keluar ruangan.

2. Alat serta sistem yang telah dibuat dapat diaplikasikan dalam kehidupan

sehari-hari baik digunakan untuk pengaturan suhu ruang kuliah, ruang

kerja, dan lain sebagainya.

1.4 Batasan Masalah

Mengenai ruang lingkup masalah yang akan disajikan dibatasi antara lain

sebagai berikut:

1. Tinjauan umum tentang komponen penyusun sistem pengendali suhu

ruangan berbasis mikrokontroller.

2. Terdapat 2 sensor photodiode yang dipasang di satu pintu untuk

mendeteksi orang masuk dan keluar.

3. Terdapat 4 digit 7-segmen, 2 digit untuk informasi jumlah orang dan 2

digit untuk informasi suhu dalam ruangan.

4. Penggunaan blower DC 12 volt, 0.15 A, untuk prototype pendingin

ruangan yang diaktifkan oleh sinyal PWM 8 bit mikrokontroler.

5. Menggunakan bahasa pemrograman BASCOM AVR.

1.5 Metode Pengumpulan Data

Pengumpulan data disusun secara bertahap untuk lebih memudahkan dalam

pembuatan alat maupun penyusunan laporannya. Tahap-tahapnya dapat dijabarkan

seperti di bawah ini :

5

1. Metode pustaka, yaitu dengan cara mempelajari buku-buku literatur

maupun melalui website yang berhubungan dengan masalah yang

dihadapi dalam pembuatan alat, baik karakteristik komponen, teknik

penggunananya, dan teknik merangkai komponen, serta teknik-teknik

dasar yang digunakan dengan maksud untuk memperoleh data yang

tepat.

2. Metode perancangan, yaitu dengan cara mencoba-coba alat yang akan

dibuat.

3. Metode pengujian, yaitu dilakukan untuk menguji alat yang dibuat,apakah

sudah sesuai dengan sistem yang diharapkan atau belum.

1.6 Sistematika Penulisan

Pada penulisan makalah ini, penulis membuat sistematika penulisan agar

memudahkan dalam membaca dan memahami isi dari makalah ini secara garis

besarnya. Secara global sistematika penulisan ini dibagi menjadi lima bagian :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab ini berisi tentang latar belakang judul mengenai permasalahan,

tujuan dan batasan masalah, yang akan dibahas dalam laporan proyek akhir.

BAB II : DASAR TEORI

Pada bab ini menjelaskan tentang teori-teori yang yang mendukung dalam

perencanaan dan pembuatan alat.

BAB III : PERANCANGAN SISTEM

6

Bab ini membahas tentang hal-hal yang dilakukan penulis dalam

perancangan dan pembuatan alat tersebut serta menjelaskan penggunaan

komponen, cara kerja rangkaian serta sistem-sistem lain yang mendukung.

BAB IV : PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Bab ini membahas data-data pengamatan pengujian pada komponen

tertentu dari keseluruhan rangkaian, serta membahas data hasil pengujian, serta

membandingkan dengan teori.

BAB V : PENUTUP

Pada bab ini berisi kesimpulan yang didapat dari pembahasan pada bab-

bab sebelumnya, dan saran-saran yang dianggap perlu diperhatikan sehubungan

dengan perancangan alat dan pengembangan untuk selanjutnya.

7

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Mikrokontroler ATMega16

Atmel sebagai salah satu vendor yang mengembangkan dan memasarkan

produk mikro-elektronika telah menjadi suatu teknologi standar bagi para desainer

sistem elektronika masa sekarang. Dengan perkembangan terakhir yaitu generasi

AVR (Alf and Vegard’s RISC processor), maka para desainer sistem elektronika

telah diberikan suatu teknologi yang memiliki kapabilitas yang amat maju namun

dengan biaya ekonomis yang cukup minimal. Dalam implementasi ini, maka

dipergunakan salah satu AVR produk Atmel yaitu ATMega16 sebagai jantung

pengolahan data digitalnya.

2.1.1 Arsitektur AVR ATMega16

Berdasarkan arsitektur ATMega16 bahwa ATMega16 memiliki bagian-

bagian sebagai berikut:

1. Saluran I/O sebanyak 32, yaitu pada Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.

3. Tiga unit Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan.

4. CPU yang terdiri atas 32 unit register.

5. WatchdogTimer dengan osilator internal.

6. SRAM sebesar 1k byte.

7. Memori Flash sebesar 16 kB dengan kemampuan Read While Write.

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

8

9. Unit interupsi internal dan eksternal.

10. Antarmuka komparator analog.

11. Port antarmuka SPI dan Port USART untuk komunikasi serial.

2.1.2 Konfigurasi Kaki-kaki/Pin ATMega16

Konfigurasi kaki-kaki/pin pada mikrokontroler ATMega16 dengan

kemasan 40-pin DIP (dual in-line package) dapat dilihat pada Gambar 2.1 sebagai

berikut :

Gambar 2.1Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega16

2.1.3 Deskripsi Mikrokontroler ATMega16

Adapun deskripsi dari sebuah mikrokontroler ATMega16 adalah sebagai

berikut :

a. VCC (digital supply voltage)

b. GND (ground)

c. Port A (PA7 .,, PA0)

9

Port A berfungsi sebagai input analog pada A/D converter. Port A juga

berfungsi sebagai suatu Port I/O 8-bit dua arah, jika A/D konverter tidak

digunakan. Pin-pin Port dapat menyediakan resistor internal pull-up

(yang dipilih untuk masing-masing bit). Port A output buffer

mempunyai karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi

dan kemampuan sumber. Ketika pin PA0 ke PA7 digunakan sebagai

input dan secara eksternal ditarik rendah, pin-pin akan memungkinkan

arus sumber jika resistor internal pull-up diaktifkan. Pin Port A adalah

tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun waktu

habis.

d. Port B (PB7 … PB0)

Port B adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-

up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port B output buffer mempunyai

karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan

kemampuan sumber. Sebagai input, pin Port B yang secara eksternal

ditarik rendah akan sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin Port B

adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun

waktu habis.

e. Port C (PC7 … PC0)

Port C adalah suatu Port I/O 8-bit dua arah dengan resistor internal pull-

up (yang dipilih untuk beberapa bit). Port C output buffer mempunyai

karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan

kemampuan sumber. Sebagai input, pin Port C yang secara

10

eksternalditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan.

Pin Port C adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif,

sekalipun waktu habis.

f. Port D (PD7 … PD0)

Port D adalah suatu port I/O dua arah dengan resistor internal pull-up

(yang dipilih untuk beberapa bit). Port D output buffer mempunyai

karakteristik gerakan simetris dengan keduanya sink tinggi dan

kemampuan sumber. Sebagai input, pin Port D yang secara eksternal

ditarik rendah akan arus sumber jika resistor pull-up diaktifkan. Pin port

D adalah tri-stated manakala suatu kondisi reset menjadi aktif, sekalipun

waktu habis.

g. AREF

Masukan tegangan referensi tegangan analog untuk ADC (Analog to

Digital Converter).

h. AVCC

Pin masukan tegangan sumber untuk ADC (Analog to Digital Converter)

yang ada di Port A. Pin ini harus dihubungkan dengan VCC saat ADC

digunakan ataupun tidak digunakan.

i. RESET (Reset input)

j. XTAL1 (Input Oscillator)

Masukan ke penguat osilator atau masukan ke rangkaian operasi internal

pulsa (clock).

k. XTAL2 (Output Oscillator)

11

2.1.4 Port Sebagai Input/Output Digital

ATMega16 mempunyai empat buah port yaitu PortA, PortB, PortC dan

PortD. Keempat port tersebut merupakan jalur bi-directional yang semuanya

dapat deprogram sebagai input atau output dengan pilihan internal pull-up.

Tiap port mempunyai tiga buah register bit, yaitu DDxn, PORTxn dan

PINxn. Huruf ‘x’ mewakili nama huruf dari port sedangkan huruf ‘n’ mewakili

nomor bit. Bit DDxn terdapat pada I/O address DDRx, bit PORTxn terdapat pada

I/O address PORTx dan bit PINxn terdapat pada I/O address PINx. Bit DDxn

dalam register DDRx (Data Direction Register) menentukan arah pin. Bila DDxn

diset 1, maka Px berfungsi sebagai pin output. Bila DDxn diset 0 maka Px

berfungsi sebagai pin input. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin terkonfigurasi

sebagai pin input, maka resistor pull-up akan diaktifkan. Untuk mematikan

resistor pull-up, PORTxn harus diset 0 atau pin dikonfigurasi sebagai pin output.

Pin port adalah tri-state setelah kondisi reset. Bila PORTxn diset 1 pada saat pin

terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port akan berlogika 1. Apabila

PORTxn diset 0 pada saat pin terkonfigurasi sebagai pin output maka pin port

akan berlogika 0.

Saat mengubah kondisi port dari kondisi tri-state (DDxn = 0, PORTxn =

0) ke kondisi outputhigh (DDxn = 0, PORTxn = 1) maka harus ada kondisi

peralihan apakah itu kondisi pull-up enable (DDxn = 0, PORTxn = 1) atau kondisi

output low (DDxn = 1, PORTxn = 0). Biasanya, kondisi pull-up enable dapat

diterima sepenuhnya, selama lingkungan impedansi tinggi tidak memperhatikan

perbedaan antara sebuah strong high driver dengan sebuah pull-up. Jika ini bukan

12

suatu masalah, maka bit PUD pada register SFIOR dapat diset 1 untuk mematikan

semua pull-up dalam semua port. Peralihan dari kondisi input dengan pull-up ke

kondisi output low juga menimbulkan masalah yang sama. Maka harus

menggunakan kondisi tri-state (DDxn = 0, PORTxn = 0) atau kondisi output high

(DDxn = 1, PORTxn = 0) sebagai kondisi transisi. Tabel 2.1 di bawah ini adalah

konfigurasi Pin Port pada mikrokontroler ATmega :

Tabel 2.1Konfigurasi Pin Port

Sebagai contoh, jika ingin PortC dikonfigurasi sebagai output, maka Data

Directional Register PortC (DDRC) harus diset sebagai 0xFFH. Jika PortC

dijadikan sebagai input, maka diset sebagai 0x00H.Lebih jelasnya mengenai port

ini dapat dilihat pada manual datasheet IC ATMega16.

2.1.5 Organisasi Memori AVR ATMega16

AVR arsitektur mempunyai dua ruang memori utama, Ruang Data

Memori dan Ruang Program Memori. Sebagai tambahan, ATMega16 memiliki

fitur suatu EEPROM Memori untuk menyimpan data. Semua tiga ruang memori

adalah regular dan linier.

13

2.1.5.1 Program Memori

ATMega16 berisi 16 Kbytes ON-Chip di dalam sistem Memori Flash

Reprogammable untuk menyimpan program. Karena semua AVR instruksi adalah

16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x 16. Untuk keamanan perangkat

lunak, Flash ruang program memori adalah dibagi menjadi yaitu boot program

section dan application program section.

Flash memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya 10.000

write/erasecycles. ATMega16 PC (Program Counter) adalah 13 bit lebar, alamat

ini 8K lokasi program memori.

2.1.5.2 Peta Memori ATMega16

Arsitektur memori mikrokontroler ATMega16 memiliki dua ruang memori

utama yaitu Program Memori dan Data Memori. Selain itu ATMega 16 memiliki

EEPROM untuk menyimpan data. Semua ruang memori ini teratur dan linear.

Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum, 64 buah

register I/O, dan 1k bytes SRAM Internal. Gambar 2.2 di bawah ini merupakan

pemetaan data memori ATMega :

14

Gambar 2.2Pemetaan Data Memori ATMega

2.1.5.3 Interupsi

AVR menyediakan beberapa sumber interupsi yang berbeda. Tiap-tiap

interupsi dan reset memiliki vektor program yang berbeda. Semua interupsi

didasari satu bit tunggal yang harus diberi logika tinggi sebagai Global Interupt

Enable pada status register untuk mengaktifkan interupsi.

Alamat terendah pada memori program merupakan alamat vektor reset dan

interupsi. Alamat vektor akan menempati alamat 00h sampai dengan 12h. Berikut

adalah tabel daftar alamat vektor interupsi :

15

Tabel 2.2Daftar Alamat Vektor Interupsi

Vector No.

Program Address Source Interrupt Definition

1 0x0000 RESET Eksternal Pin, Power-on Reset Brow-out Reset and Watchdog Reset

2 0x0001 INT0 Eksternal Interrupt Request 0

3 0x0002 INT1 Eksternal Interrupt Request 1

4 0x0003 TIMER2 COMP Timer/Counter2 Compare Match 5 0x0004 TIMER2 OVF Timer/Counter2 Overflow 6 0x0005 TIMER1 CAPT Timer/Counter1 Capture Event 7 0x0006 TIMER1 COMPA Timer/Counter1 Compare Match A 8 0x0007 TIMER1 COMPB Timer/Counter1 Compare Match B 9 0x0008 TIMER1 OVF Timer/Counter 1 Overflow 10 0x0009 TIMER0 OVF Timer/Counter0 Overflow 11 0x000A SPI, STC Serial Transfer Complete 12 0x000B USART, RXC USART, RX Complete 13 0x000C USART, UDRE USART Data Registry Empty 14 0x000D USART, TXC USART, Tx Complete 15 0x000E ADC Konversi ADC selesai 16 0x000F EE_RDY EEPROM siap 17 0x0010 ANA_COMP Analog Komparator 18 0x0011 TWI Two-wire Interface 19 0x0012 SPM_RDY Store Program Memory Ready

Pada interupsi ini, terdapat interupsi eksternal yang pada ATMega16 ini

terdapat 3 pin untuk interupsi eksternal, yaitu INT0, INT1 dan INT2. Interupsi

eksternal dapat dibangkitkan apabila terdapat perubahan logika atau logika 0 pada

pin INT0, INT1 dan INT2. Pengaturan kondisi keadaan yang menyebabkan

terjadinya interupsi eksternal diatur oleh register MCUCR (MCU Control

Register).

16

a. Bit ISC01 dan ISC00 menentukan kondisi yang dapat menyebabkan interupsi

eksternal pada pin INT0. Konfigurasi bit ISC01 dan ISC00 dapat dilihat pada

tabel berikut :

Tabel 2.3Konfigurasi bit ISC01 dan ISC00

b. Bit ISC11 dan ISC10 menentukan kondisi yang dapat menyebabkan interupsi

eksternal pada pin INT1. Konfigurasi bit ISC11 dan ISC10 dapat dilihat pada

tabel 2.4 dibawah ini :

Tabel 2.4Konfigurasi bit ISC11 dan ISC10

ISC11 ISC10 Keterangan

0 0 Logika 0 pada pin INT1 menyebabkan interupsi

0 1 Perubahan logika pada pin INT1 menyebabkan interupsi

1 0 Perubahan logika dari 1 ke 0 pada pin INT1 menyebabkan interupsi

1 1 Perubahan logika dari 0 ke 1 pada pin INT1 menyebabkan interupsi

Pemilihan pengaktifan interupsi eksternal diatur oleh register GICR

(General Interrupt Control Register), seperti dapat dilihat pada Gambar 2.3

dibawah ini :

ISC01 ISC00 Keterangan

0 0 Logika 0 pada pin INT0 menyebabkan interupsi

0 1 Perubahan logika pada pin INT0 menyebabkan interupsi

1 0 Perubahan logika dari 1 ke 0 pada pin INT0 menyebabkan interupsi

1 1 Perubahan logika dari 0 ke 1 pada pin INT0 menyebabkan interupsi

17

Bit 7 6 5 4 3 2 1 0

INT1 INT0 INT2 - - - IVSEL IVCE GICR

Read/write R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W

Initial value 0 0 0 0 0 0 0 0

Gambar 2.3General Interrupt Control Register – GICR

Bit-bit INT0, INT1 dan INT2 pada register GICR digunakan untuk

mengaktifkan masing-masing interupsi eksternal. Ketika bit-bit tersebut diset 1

(aktif) maka interupsi eksternal akan aktif jika bit 1 (interrupt) pada SREG (status

register) diset 1 juga (enable interrupt), inastruksi untuk mengaktifkan global

interrupt yaitu sei. Program interupsi dari masing-masing interupsi akan dimulai

dari vektor interupsi pada masing-masing jenis interupsi eksternal.

2.1.5.4 Timer / Counter0

Timer/Counter 0 adalah 8-bit Timer/Counter yang multifungsi. Deskripsi

untuk Timer/Counter 0 pada ATmega16 adalah sebagai berikut:

a. Sebagai Counter 1 kanal.

b. Timer di-nol-kan saat match compare (auto reload).

c. Dapat menghasilkan gelombang PWM dengan glitch-free.

d. Frekuensi generator.

e. Prescaler 10 bit untuk timer.

f. Interupsi timer yang disebabkan timeroverflow dan match compare.

Pengaturan Timer/Counter 0 diatur oleh TCCR0 (Timer/Counter kontrol

Register 0) yang dapat dilihat pada Gambar 2.4 di bawah ini :

18

Gambar 2.4Register TCCR0

Penjelasan untuk tiap bit-bitnya:

a. Bit 7 – FOC0: Force Output Compare.

b. Bit 6,3 –WGM0:WGM00:Waveform generation Unit.

Bit ini mengontrol kenaikan isi counter, sumber nilai maksimum counter dan

tipe jenis Timer/Counter yang dihasilkan, yaitu mode normal, clear timer,

mode compare match, dan dua tipe dari PWM (Pulse Width Modulation).

c. Bit 5, 4 – COM01:COM00: Compare Match Output Mode.

Bit ini mengontrol pin OC0 (Output Compare pin). Apabila kedua bit ini nol

atau clear maka pin OC0 berfungsi sebagai pin biasa tetapi bila salah satu bit

set. Maka fungsi pin ini tergantung pada setting bit pada WGM00 dan

WGM01. Berikut Tabel 2.3 sampai dengan Tabel 2.5 adalah tabel setting bit

ini sesuai setting bit pada WGM00 dan WGM01.

d. Bit 2, 1, 0 – CS02; CS01, CS00: Clock Select.

Ketiga bit ini untuk memilih sumber detak yang akan digunakan oleh

Timer/Counter, Tabel 2.5di bawah ini menampilkan konfigurasi pemilihan

sumber detak :

19

Tabel 2.5Konfigurasi Bit Clock Select untuk Memilih Sumber Detak

2.1.6 ADC (Analog to Digital Converter)

ATMega16 memiliki resolusi ADC 10 bit (dapat juga menggunakan ADC

8 bit). ADC ini bekerja dengan teknik Successive Approximation(pendekatan

berturut-turut). Rangkaian internal ADC memiliki catu daya tersendiri yaitu pin

AVCC. Pada sistem, ADC yang digunakan adalah ADC 10 bit dengan AREF

sebesar 5 volt.

Data hasil konversi ADC 10 bit (desimalnya 210

ADC = Vin ⁄ Vref × 1024

=1024) adalah :

ADC = 5 volt ⁄ 5 volt × 1024

ADC = 1024

Jadi, setelah dikonversi, tegangan input 5 V berubah menjadi data digital 10 bit

yaitu sebesar 1024. Data inilah yang akan dikalkulasi/diolah sacara program

dalam mikrokontroler.

20

2.1.7 PWM (Pulse Width Modulation)

PWM secara umum adalah sebuah cara memanipulasi lebar sinyal atau

tegangan yang dinyatakan dengan pulsa dalam suatu perioda, yang akan

digunakan untuk mengatur tegangan rata-rata yang berbeda. Seperti di bawah ini

adalah contoh pulsa PWM :

Gambar 2.5 Contoh Sinyal PWM

Terlihat pada gambar, bahwa sinyal PWM adalah sinyal digital yang

amplitudonya tetap, namun lebar pulsa yang aktif (duty cycle) per periodenya

dapat diubah-ubah. Dimana periodenya adalah waktu pulsa high (1) T on

ditambah waktu pulsa low (0) T off.

Ttotal = T on + T off

Duty cycle adalah lamanya pulsa high (1) T on dalam satu perioda. Jika

f(t) adalah sinyal PWM, maka besar duty cycle

D = T on / T total × 100%

-nya adalah :

Sehingga, output tegangan PWM dari mikrokontroler :

V out = D × V in

21

2.2 Sensor Suhu LM35

Dalam elektronika terdapat komponen yang dibuat sebagai indra perasa

yang dapat mendeteksi suatu keadaan di lingkungan. Komponen ini disebut

sensor. Alat ini dapat mendeteksi suatu keadaan lingkungan dan mengambil data-

data dari hasil pendeteksiannya yang kemudian diterjemahkan kedalam kode-

kode yang bisa dimengerti oleh suatu rangkaian komponen elektronika. Kemudian

data - data tersebut diaplikasikan sesuai dengan keperluan. Terdapat berbagai

macam sensor yang ada di pasaran yang dapat kita temukan. Sensor - sensor itu

antara lain yaitu : sensor cahaya, sensor suhu (panas), sensor tahana, sensor suara,

dan lain-lain. Data-data yang didapat dari sensor tersebut tidak dapat langsung

kita pergunakan atau kita pakai untuk dapat mengetahui suatu kondisi atau

keadaan yang ingin kita peroleh, tetapi data - data tersebut harus diolah / diubah

kedalam data - data yang dapat kita mengerti, karena data - data yang dihasilkan

oleh sensor masih dalam bentuk data atau sinyal analog yang terdiri dari beberapa

macam kuantitas elektrik seperti arus, tegangan atau daya.

IC LM35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk

Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear terhadap

perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pegubah dari besaran fisis suhu ke

besaran tegangan yang memiliki koefisien sebesar 10 mV /°C yang berarti bahwa

kenaikan suhu 1° C maka akan terjadi kenaikan tegangan sebesar 10

mV.Gambar 2.4 di bawah merupakan bentuk dari LM35 tampak bawah :

22

Gambar 2.6Bentuk LM35 Tampak Bawah

3 pin LM35 menujukan fungsi masing-masing pin diantaranya, pin 1

berfungsi sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan

sebagai tegangan keluaran atau Vout

Agar sensor dapat bekerja lebih baik dan tepat, maka harusmemiliki

persyaratan sebagai berikut :

dan pin 3 adalah ground.

1. Kepekaan, yaitu sensor harus dipilih sedemikian rupa pada nilai – nilai

masukan yang ada dapat diperoleh keluaran yang cukup besar.

2. Stabilitas waktu, yaitu untuk menentukan masukan tertentu sensor harus

dapat memberikan keluaran yang tetap nilainya dalam waktu yang lama.

Adapun keistimewaan dari IC LM 35 adalah :

1. Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan

suhu10 mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius

2. Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu

.

3. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

0,5ºC pada suhu 25 ºC

seperti terlihat pada gambar 2.2.

4. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

5. Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

23

6. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang

dari

7. Memiliki

0,1 ºC pada udara diam.

impedansi

8. Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

Gambar 2.5 di bawah ini adalah bentuk fisik LM35 :

Gambar 2.7 Bentuk Fisik LM 35

LM35 memiliki keakuratan tinggi dan kemudahan perancangan jika

dibandingkan dengan sensor suhu yang lain. LM35 juga mempunyai keluaran

impedansi yang rendah dan linearitas yang tinggi sehingga dapat dengan mudah

dihubungkan dengan rangkaian kendali khusus serta tidak memerlukan penyetelan

lanjutan.

2.3 LED ( Light Emiting Dioda ) Infra Merah

LED dapat memancarkan sejumlah kecil dari cahaya ketika arus mengalir

pada bias maju. LED dapat dirancang untuk memancarkan cahaya merah, biru,

kuning, hijau dan cahaya inframerah. Cahaya infrared/inframerah merupakan

cahaya yang tidak tampak. Dengan menggunakan spektroskop cahaya, radiasi

inframerah akan tampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang

diatas panjang gelombang cahaya infra merah. Dengan panjang gelombang ini,

maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radiasi panas

24

yang ditimbulkan masih terasa atau dideteksi. LED inframerah merupakan salah

satu LED yang paling efisien sebagai pembangkit cahaya. Dalam aplikasinya,

sensor ini ideal sebagai pendeteksi keamanan. Berkas cahaya dari LED

inframerah ini nantinya akan ditangkap oleh photodiode.

Arus relatif yang melewati infra merah pada suhu ruangan 250

R

C ialah

kurang dari sama dengan 20 mA.

IR Ω= 33015

5mAV=

jadi nilai resistor R ir yang dipasang adalah 330Ω, ini digunakan untuk membatasi

arus yang melebihi arus pada infrared. Pemasangan resistor 330Ω dilakukan juga

pada LED indikator, photodiode, dan LED digit-digit 7-segmen, tujuannya adalah

sama yaitu untuk membatasi arus berlebih.Gambar 2.6 di bawah ini adalah bentuk

fisik infrared yang sekilas tampak sama seperti lampu LED biasa :

Gambar 2.8Bentuk Fisik LED Infrared

2.4 Photodiode

Photodiode dibuat dari semikonduktor dengan bahan yang populer adalah

silicon (Si) atau galium arsenida (GaAs), dan yang lain meliputi InSb, InAs, PbSe.

Material ini menyerap cahaya dengan karakteristik panjang gelombang mencakup:

2500 Å - 11000 Å untuk silicon, 8000 Å -20,000 Å untuk GaAs. Ketika sebuah

25

photon (satu satuan energi dalam cahaya) dari sumber cahaya diserap, hal tersebut

membangkitkan suatu elektron dan menghasilkan sepasang pembawa muatan

tunggal, sebuah elektron dan sebuah hole, di mana suatu hole adalah bagian dari

kisi-kisi semikonduktor yang kehilangan elektron. Arah Arus yang melalui sebuah

semikonduktor adalah kebalikan dengan gerak muatan pembawa. cara tersebut

didalam sebuah photodiode digunakan untuk mengumpulkan photon

menyebabkan pembawa muatan (seperti arus atau tegangan) mengalir/terbentuk di

bagian-bagian elektroda.

Photodiode digunakan sebagai penangkap gelombang cahaya yang

dipancarkan oleh inframerah. Besarnya tegangan atau arus listrik yang dihasilkan

oleh photodioda tergantung besar kecilnya radiasi yang dipancarkan oleh

inframerah. Di bawah ini adalah bentuk fisik photodiode:

Gambar 2.9 Bentuk Fisik Photodiode

2.5 LCD

LCD (Liquid Crystal Display) atau dapat dibahasa Indonesia-kan sebagai

tampilan Kristal Cair adalah suatu jenis media tampilan yang menggunakan kristal

cair sebagai penampil utama.LCD bisa memunculkan gambar atau tulisan

dikarenakan terdapat banyak sekali titik cahaya (piksel) yang terdiri dari satu buah

26

kristal cair sebagai sebuah titik cahaya. Walau disebut sebagai titik cahaya, namun

kristal cair ini tidak memancarkan cahaya sendiri. Sumber cahaya di dalam sebuah

perangkat LCD adalah lampu berwarna putih di bagian belakang susunan kristal

cair tadi.Titik cahaya yang jumlahnya puluhan ribu bahkan jutaan inilah yang

membentuk tampilan citra. Kutub kristal cair yang dilewati arus listrik akan

berubah karena pengaruh polarisasi medan magnetik yang timbul dan oleh

karenanya akan hanya membiarkan beberapa warna diteruskan sedangkan warna

lainnya tersaring.Dalam menampilkan karakter untuk membantu

menginformasikan proses dan control yang terjadi dalam suatu program kita

sering menggunakan LCD juga. Yang sering digunakan dan paling mudah untuk

dipelajari adalah LCD dengan banyak karakter 16x2. Maksudnya semacam fungsi

tabel di MicrosoftOffice. 16 menyatakan kolom dan 2 menyatakan baris.Bila kita

beli di pasaran, LCD 16x2 masih kosongan, maksudnya kosongan yaitu butuh

driver lagi supaya bisa dikoneksikan dengan sistem minimum dalam suatu

mikrokontroler. Driver yang disebutkan berisi rangkaian pengaman, pengatur

tingkat kecerahan backligt maupun data, serta untuk mempermudah pemasangan

di mikrokontroler (portable-red). Contoh LCD 16x2 dapat dilihat seperti gambar

2.8 di bawah ini :

Gambar 2.10Bentuk Fisik LCD 16x2

27

Sedangkan untuk konfigurasi pin-nya dapat dilihat seperti gambar 2.9 di bawah

ini :

Gambar 2.11Konfigurasi Pin dari LCD

Modul LCD memiliki karakteristik sebagai berikut:

1. Terdapat 16 x 2 karakter huruf yang bisa ditampilkan.

2. Setiap huruf terdiri dari 5x7 dot-matrix cursor.

3. Terdapat 192 macam karakter.

4. Terdapat 80 x 8 bit display RAM (maksimal 80 karakter).

5. Memiliki kemampuan penulisan dengan 8 bit maupun dengan 4 bit.

6. Dibangun dengan osilator lokal.

7. Satu sumber tegangan 5 volt.

8. Otomatis reset saat tegangan dihidupkan.

9. Bekerja pada suhu 0°C sampai 55°C

Fungsi pin yang terdapat pada LCD ditunjukkan seperti pada tabel 2.6 di

bawah ini :

28

Tabel 2.6 Konfigurasi Pin LCD

1.

Secara umum setiap pinnya didefinisikan sebagai berikut :

2.

Pin 1 : Ground

3.

Pin 2 : Vcc

4.

Pin 3 : VEE (contrast)

Pin 4 : RS (Register Select).

5.

0 = Instruction Register. 1 = Data Register

Pin 5 : R/W (Read / Write mode).

6.

0 = Write Mode. 1 = Read Mode

Pin 6 : En (Enable).

7.

0 = start to latch data to LCD. 1 = Disable

Pin7-14 : DB0 - DB7 (Data Bus)

29

8.

9.

Pin 15 : Back Light (+)

Pin16 : Back Light (-)

2.6 Seven Segment

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW. Jalur EN

dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa kita

sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka

melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol

yang lain RS dan RW. Ketika dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika

“1” dan tunggu untuk sejumlah waktu tertentu (sesuai dengan datasheet dari LCD

tersebut) dan berikutnya set EN ke logika low “0” lagi. Jalur RS adalah jalur

Register Select. Ketika RS berlogika low “0”, data akan dianggap sebagi sebuah

perintah atau instruksi khusus (seperti clear screen, posisi kursor, dll). Ketika RS

berlogika high “1”, data yang dikirim adalah data text yang akan ditampilkan pada

display LCD. Sebagai contoh, untuk menampilkan huruf “T” pada layar LCD

maka RS harus diset logika high “1”. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write.

Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada

layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan

pembacaan memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu

diberi logika low ”0”. Setiap pemberian logika RS, EN, dan R/W membutuhkan

waktu sekitar 15ms.

Seven segment (7-segment) merupakan display visual yang umum

digunakan dalam dunia digital. Seven segment sering dijumpai pada jam digital,

penujuk antrian, display angka digital dan termometer digital. Penggunaan

30

secaraumum adalah untuk menampilkan informasi secara visual mengenai data-

data yang sedang diolah oleh suatu rangkaian digital.

Seven segment tidak lain adalah sebuah penampil berisi desimal yang

berisi delapan buah LED yang tersusun membentuk angka delapan. Setiap LED

yang menyusunnya diberikan lebel dari ‘a’ sampai ‘h’ dengan salah satu terminal

LED dihubungkan menjadi satu sebagai kaki common.Untuk memudahkan

penggunaan 7-segmensegment, umumnya digunakan sebuah decoder atau 7-

segment driver yang akan mengatur aktif tidaknya LED-LED dalam 7-segment

sesuai dengan nilai biner yang diberikan. Gambar 2.10 di bawah merupakan

tampilan 7-segment dan diagram skematik 7-segment :

Gambar 2.12 (a) Tampilan 7-segment (b) Diagram Skematik 7-segment

Untuk sumber daya tiap penampil 7-segmen menggunakan transistor yang

di set sebagai saklar elekronik. Arus yang mengalir pada penampil 7-segmen

dalam rangkaian display 7-segmen 2 digit multiplex ini dibatasi menggunakan

resistor yang dipasang seri pada tiap kolektor transistor. Resistor yang dipasang

seri terhadap led digunakan sebagai pembatas arus agar arus yang mengalir

melalui led tidak melebihi arus maksimum yang diperbolehkan yaitu sebesar

20mA.Gambar 2.11 di bawah ini adalah bentuk fisik 7-segment 2 digit :

31

Gambar 2.13 Bentuk Fisik 7-segmen 2 Digit

2.7 Catu Daya

Perangkat elektronika seharusnya dicatu oleh sumber listrik searah DC

(direct current) yang stabil agar dapat bekerja dengan baik sesuai dengan

kegunaan dan perancangannya. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC

yang paling baik. Namun apabila digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan

catu daya lebih besar atau bermacam, sumber dari baterai atau accu tidak akan

cukup. Sumber catu daya yang lain adalah sumber listrik bolak-balik AC

(alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Berikut adalah gambar

tahapan proses secara umum mengubah tegangan AC menjadi DC :

Gambar 2.14Diagram Proses Catu Daya

Transformator diperlukan sebagai komponen yang berfungsi untuk

menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi

tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya. Keluaran

32

transformator yang masih AC kemudian disearahkan oleh untai penyearah

(rectifier). Ada beberapa jenis penyearah, yaitu :

1. Penyearah setengah gelombang

Gambar 2.13 adalah penyearah setengah gelombang dibentuk dengan

hanya merangkaikan sebuah dioda ke sumber tegangan bolak-balik :

Gambar 2.15Penyearah Setengah Gelombang

Sistem penyearah setengah gelombang menggunakansatu buah dioda

untuk menyearahkan sinyal AC. Dalam hal ini dioda hanya melewatkan setengah

dari bentuk gelombang sedangkan setengah gelombang lainnya tidak dipakai. Jadi

sistem penyearah setengah gelombang initidak efisien

2. Penyearah gelombang penuh

untuk transfer daya.

Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan

dua buah dioda pada untai catu daya dengan transformator yang digunakan center

tap

(CT).Gambar 2.14 di bawah ini adalah rangkaian penyearah gelombang penuh

dengan CT :

Gambar 2.16Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Trafo CT

33

Sistem penyearah gelombang penuh artinya mengambil semua bagian dari

sinyal AC untuk disearahkan. Pada penyearah gelombang penuh sistem CT maka

dibutuhkansatu buah kumparan kawat lagi yang disusun kebalikan dari kumparan

yang pertama.Pertemuan antara kumparan pertama dan kumparan kedua disebut

dengan CT (Center Tap). Titik CT inilah kemudian yang akan menjadi titik

referensi tegangan (titik nol/common ground

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa

yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R dengan CT transformator

sebagai CT. Dengan demikian beban R mendapat suplai tegangan gelombang

penuh. Berikut adalah rangkaian gelombang penuh tanpa CT :

).

Prinsip penyearah gelombang penuh sistem jembatan hampir sama dari

sistem CT yaitu bertujuan melewatkan semua bagian sinyal AC. Namun

penyearah sistem jembatan hanya memerlukan

Gambar 2.17 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh Trafo Non CT

satu kumparan saja. Untuk

mengambil fasa sinyal AC bagian atas dan bawah digunakanempat dioda

3. Penyearah Setengah Gelombang Dengan Filter Kapasitor

yang

bekerja bergantian saat sinyal AC berayun pada posisi atas dan bawah.

Pada penyearah setengah gelombang maupun penyearah gelombang

penuh, tegangan DC-nya masih mengandung tegangan riak yang sangat besar.

Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil

34

atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun

terlihat tegangan ripple

Gambar 2.16 dibawah adalah rangkaian penyearah setengah gelombang

dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban RL :

dari kedua rangkaian tersebut masih sangat besar. Salah

satu cara untuk mengurangi tegangan riak ini adalah dengan menambahkan

rangkaian tapis C.

Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa

menjadi rata. Gambar 2.17 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari

rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. :

Gambar 2.18 Rangkaian Penyearah Setengah Gelombang denganFilter C

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus I yang mengalir ke beban

R. Jika arus I = 0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis

horizontal. Namun jika beban arus semakin besar, kemiringan kurva b-c akan

Gambar 2.19Bentuk gelombang dengan filter kapasitor

35

semakin tajam. Rangkaian penyearah yang baik adalah rangkaian yang memiliki

tegangan ripple paling kecil. VL adalah tegangan discharge

atau pengosongan

kapasitor C.Penyearah gelombang penuh dengan filter C dapat dibuat dengan

menambahkan kapasitor. Bisa juga dengan menggunakan transformator yang

tanpa CT, tetapi dengan merangkai 4 dioda seperti pada Gambar 2.18 berikut ini :

Untuk kapasitor yang sebesar ini banyak tersedia tipe elko yang memiliki

polaritas dan tegangan kerja maksimum tertentu. Tegangan kerja kapasitor yang

digunakan harus lebih besar dari tegangan keluaran catu daya.

Gambar 2.20Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Filter C

2.8 IC Regulator

Regulator seri 7805adalah regulator untuk mendapatkan tegangan keluaran

sebesar +5 volt, sedangkan regulator seri 7812 adalah untuk mendapatkan

tegangan keluaran sebesar +12 volt. Agar rangkaian regulator dengan IC tersebut

dapat bekerja dengan baik, tegangan input harus lebih besar dari tegangan output

regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout

yang

direkomendasikan ada di datasheet komponen tersebut. Tabel 2.7 di bawah ini

adalah tabel karakteristik elektrik regulator LM78xx :

36

Tabel 2.7Karakteristik Elektrik Regulator LM78XX

Tipe Vout (V) Iout (A) Vin (V)

78XXC 78LXX 78MXX Min Max

7805 5 1 0.1 0.5 7.5 20 7812 12 1 0.1 0.5 14.8 27

Bentuk fisik dari kedua macam regulator itu, yaitu regulator 7805 dan

regulator 7812 ditunjukkan pada Gambar 2.19 :

Gambar 2.21Bentuk Fisik dari Regulator 78xx

2.9 Transistor Sebagai Saklar

Sebagaimana tujuan dari pembuatan transistor, maka transistor awalnya

dibuat untuk menguatkan (amplifier) signal-signal, daya, arus, tegangan dan

sebagainya. Namun dikarenakan karakteristik listriknya, penggunaan transistor

jauh lebih luas dimana transistor ini banyak digunakan juga sebagai saklar

elektronik dan juga penyetabil tegangan.

Dengan memanfaatkan sifat hantar transistor yang tergantung dari

tegangan antara elektroda basis dan emitter (Ube), maka dapat menggunakan

transistor ini sebagai sebuah saklar elektronik, dimana saklar elektronik ini

mempunyai banyak kelebihan dibandingkan dengan saklar mekanik, seperti :

a. Fisik relative jauh lebih kecil.

37

b. Tidak menimbulkan suara dan percikan api saat pengontakan.

c. Lebih ekonomis.

Transistor memeliki kurva karakteristik input, output dan transfer, yang

paling umum digunakan adalah kurva karakteristik output. Pada saat transistor

digunakan sebagai saklar, maka daerah yang digunakan pada kurva karakteristik

ialah daerah "cut-off" dan daerah "saturasi". Kurva karakteristik transistor dapat

dilihat seperti pada gambar 2.20 di bawah ini :

Gambar 2.22Kurva Karakteristik Transistor

Daerah yang diarsir kuning adalah daerah "cut-off". Pada saat "cut-off"

kondisi dari transistor adalah arus basis sama dengan nol (IB = 0), Arus output

pada kolektor sama dengan nol dan Tegangan pada kolektor maksimum atau sama

dengan tegangan supply (VCE = VCC

Syarat transistor sebagai saklar ditunjukkan pada rumus dibawah ini :

).

Ib = Ic / β

38

Keterangan :

Ib = arus basis pada transistor

Ic = arus collector pada transistor

β = menyatakan perolehan arus dc dari transistorDaerah yang diarsir

merah adalah daerah "saturasi".

Pada saat "saturasi" kondisi dari transistor adalah arus basis maksimal

(IB=Max) sehingga menghasilkan arus kolektor maksimal (IC=Max) dan tegangan

Kolektor Emitor minimum (VCE

Garis beban dapat dibangun apabila sudah diketahui arus beban pada

rangkaian dan tegangan operasinya. Titik "A" pada diagram dibawah adalah

kondisi saat transistor OFF, I

=0).

C (arus kolektor) akan menjadi nol sedangkan VCE

Titik "B" pada diagram diatas adalah kondisi saat transistor ON dimana I

(tegangan kolektor-emitor) akan menjadi hampir sama dengan tegangan supply

(5V DC).

C

akan menjadi 20mA (sama dengan arus beban) dan VCE nilainya sangat kecil

hampir mendekati nol. Garis yang ditarik dari titik A ke titik B ini yang

dinamakan garis beban.

39

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

Rangkaian utama dibagi menjadi tiga blok yaitu blok sensor yang

berfungsi sebagai penangkap isyarat dan pemberi sinyal masukan kepada

mikrokontroler, blok pengolah sebagai pengolah sinyal masukan yang merupakan

rangkaian mikrokontroler ATMega16 dan berikutnya adalah blok pemberi

informasi berupa sinyal keluaran dalam bentuk eksekusi dan petunjuk berupa

kipas angin, LCD dan 7-segment.

3.1 Blok Diagram Sistem

Untuk mengetahui sistem kerjanya kita dapat melihat dari blok diagram

sistem pada gambar 3.1 di bawah ini :

Gambar 3.1Blok Diagram Sistem

40

Dari blok diagram sistem di atas, cara kerja sistem dapat dijabarkan seperti

berikut :

Sensor LM35 mendeteksi suhu di dalam ruangan dan diinformasikan ke

mikrokontroler.Sensor photodiode mendeteksi setiap orang yang masuk ke dalam

dan keluar ruangan, kemudian diubah menjadi bentuk sinyal masukan untuk

diproses selanjutnya oleh mikrokontroler. Mikrokontroler ATmega16 memproses

sinyal tersebut. Kemudian 7-segment dan LCD menampilkan informasi sesuai

perintah mikrokontroler dalam bentuk angka agar kita mengetahui berapa jumlah

orang yang berada di dalam ruangan dan mengetahui suhu ruangannya. Ketika

suhunya melebihi batas setpointsuhu yang ditetapkan, maka mikrokontroler

menginformasikan kepada motor penggerak atau kipas angin agar menyala (ON)

dan membuat suhu ruangan menjadi kembali ke suhu yang diinginkan. Sehingga

meskipun jumlah orang dalam ruang semakin banyak, suhu dalam ruangan tetap

terjaga sesuai suhu yang kita inginkan. Namun ketika suhu ruangan kurang dari

setpoint suhu yang ditetapkan, maka kipas angin tetap dalam kondisi OFF.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

3.2.1 Rangkaian Catu daya

Setiap rangkaian elektronik tentunya membutuhkan catu daya, sehingga

perancangan catu daya menjadi hal yang penting. Rangkaian catu daya yang

dibuat terdiri dari transformator, rangkaian penyearah, filter dan regulator.

Supply tegangan minimal yang digunakan agar chip mikrokontroler dapat

bekerja adalah (kurang lebih) 5V. Untuk mendapatkan tegangan DC 5 Volt dan

tegangan yang stabil pada rangkaian sistem minimal pencacah kehadiran dan

41

pengatur suhu ruangan otomatis ini menggunakan regulator IC7805. Sehingga

input tegangan yang diijinkan untuk rangkaian kita adalah antara 6 - 12 V.Range

tegangan tersebut akan dikonversi oleh 7805 sebagai tegangan VCC sebesar 5 V.

Regulator 7805 dipasang/dirangkai pada sistem minimal mikrokontroler dan

digunakan untuk mensuplai tegangan ke mikrokontroler, LCD, LED infrared,

photodiode dan 7-segmen.

Sebagai pengaman, dapat ditambahkan juga diode 1 A (misal 1N4001)

agar rangkaian tetap aman apabila kita dalam memasang supply dari luar terbalik

(optional). Selain itu dapat pula kita tambahkan kapasitor (elco) minimal sebesar

100 uF/16V untuk mencegah reset yang diakibatkan oleh suply yang kurang

stabil.Gambar 3.2 di bawah ini adalah skematik rangkaian supply tegangan DC 5

V :

Gambar 3.2 Skematik Catu Daya DC 5Volt

Tegangan DC 12 V diperlukan sebagai catu daya kipas (pendingin

ruangan) dan input tegangan pada IC7805. Untuk skematik supply tegangan 12 V,

dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini :

42

Gambar 3.3Skematik Catu Daya 12Volt

Adapun jumlah kebutuhan daya pada masing-masing rangkaian adalah

sebagai berikut:

a. Mikrokontroler ATMega16

Berdasarkan datasheet, mikrokontroler ATMega16 bekerja pada

tegangan 4,5 -5,5 Volt, arus yang dibutuhkan mikrokontroler saat aktif pada

frekuensi 1-16 MHz adalah 20 mA.

b. LCD 16 x 2

Berdasarkan datasheet LCD, arus maksimal yang dibutuhkan pada

tegangan 5 Volt adalah 43 mA.

c. 7-Segmen

7-Segmen diberi supply 5Vyang didapat dari regulator 7805 pada

sistem minimal. Arus yang diperbolehkan yaitu maksimal 20 mA/LED.

d. LED indikator

Berdasarkan datasheet arus aktif yang dibutuhkan maksimal 20 mA

dengan tegangan minimum 1.5 hingga 2 Volt.

e. LED infrared

43

Arus relatif yang melewati infrared pada suhu ruangan 250

f. Photodiode

C ialah

kurang dari sama dengan 20 mA. Pada rangkaian digunakan 2 buah LED

infrared.

Tegangan keluar photodiode pada kondisi tersinari cahaya penuh dari

LED infrared yaitu 5 V dengan arus maksimal sama sperti LED sebesar

20mA, sedangkan pada kondisi gelap/tidak tersinaricahaya yaitu 0 V

dengan arus 0 V. Pada rangkaian digunakan 2 buah photodiode.

g. Relay

Relay yang digunakan adalah relay dengan catu daya DC 5 volt. Pada

sistem menggunakan 2 buah relay dimana relay tersebut dapat bekerja pada

tegangan 5 volt dan arus minimal 5 mA.

h. Sensor LM35

Meskipun tegangan sensor ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan

catu daya tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus

sebesar 60 µA.

i. Kipas Angin (blower prototype)

Kipas prototype yang digunakan adalah kipas komputer dan

berdasarkan datasheet pada fisik kipas tertera besar tegangan dan arus yang

dibutuhkan agar putaran kipas maksimal yaitu DC 12 Volt, arus 150 mA.

Pada rangkaian kipas terdapat transistor 9013 yang berfungsi sebagai saklar

otomatis.

44

Dari data diatas, selanjutnya dibuat spesifikasi kebutuhan catu daya sistem

sebagai berikut:

a) Tegangan : 5Volt (dari IC7805)

Arus : - mikrokontroler = 20 mA

- LCD = 43 mA

- 7-segmen = 20 mA x 4 = 80 mA

- LED indikator = 20 mA

- LED infrared = 20 mA x 2 = 30 mA

- Photodiode = 20 mA x 2 = 40 mA

- Relay = 5 mA x 2 = 10 mA

- LM35 = 0,06 mA x 2 = 0,12 mA

- Kipas = 150 mA

Total Arus : 243,12 mA

Daya : 5 V x 243,12 mA =1,216 mWatt

b) Tegangan : 12 Volt (dari IC7812)

Arus : - Kipas = 150 mA

Total Arus : 150 mA

Daya : 12 V x 150 mA = 1,8 mWatt

Daya Total : 1,216 mW + 1,8 mW = 3,016 mWatt

45

Untuk mendapatkan catu daya yang memiliki tegangan ripple yang kecil

yakni sebesar 0,75 Volt maka dipilihlah kapasitor dengan perhitungan menguna-

kan persamaan 3.1. frekuensi keluaran penyearah penuh adalah 2xfin. Sehingga

dengan menggunakan trafo yang disuplai listrik PLN 50 Hz, maka :

F=2x50Hz=100Hz

T=1/F ; T=0.01 (3.1)

C = I. T / V

Menghitung nilai kapasitor pada regulator 7805:

r

C = (243,12 mA)(0.01) / 0.75

C = 3241,6uF

Menghitung nilai kapasitor pada regulator 7812 :

C = (243,12 mA+150 mA)(0.01) / 0.75

C = 5241,6uF

Karena nilai kapasitansi 3241,6uFdan 5241,6uF sulit didapatkan di

pasaran, maka kita gunakan pendekatan nilai kapasitansi yang dijual dipasaran

yaitu 3300 uF untuk regulator 5 V dan 4700 uF untuk regulator 12 V.

3.2.2 Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega16

Sistem minimum mikrokontroler adalah sistem elektronika yang terdiri

dari komponen-komponen dasar yang dibutuhkan oleh suatu mikrokontroler untuk

dapat berfungsi dengan baik. Pada umumnya,suatu mikrokontroler membutuhkan

tiga elemen utama yaitu power supply, Kristal Osilator (XTAL), dan RESET.

Analogi fungsi Kristal Osilator (clock) adalah jantung pada tubuh manusia.

Perbedaannya, jantung untuk memompa darah, sedangkan XTAL untuk

46

memompa data. Fungsi rangkaian RESET adalah untuk membuat mikrokontroler

memulai kembali pembacaan program dengan kondisi aktif low atau ketika diberi

logika 0. Hal tersebut dibutuhkan pada saat mikrokontroler mengalami gangguan

dalam eksekusi program. Pada sistem minimum AVR khususnya ATmega16

terdapat elemen tambahan (optional) yaitu rangkain pengendali ADC : AGND

(=GND ADC), AVCC (=VCC ADC), dan AREF (=Tegangan referensi ADC).

Crystal yang digunakan pada sistem minimum ini adalah sebesar 12 MHz serta 2

buah kapasitor keramik yang bernilai 22 pF.Gambar 3.4 di bawah ini adalah

skematik rangkaian sistem minimum :

Gambar 3.4Skematik Sistem Minimum ATMega16

47

Tersedia 4 bagian besar PORT pada mikrokontroler AT mega16 yaitu

PORTA (0-7), PORTB (0-7), PORTC (0-7), dan PORTD (0-7). Pada rangkaian,

penulis menggunakan PORT-PORT sebagai berikut :

1. PORTA.0 : digunakan untuk sensor suhu 1.

2. PORTA.1 : digunakan untuk sensor suhu 2.

3. PORTA.4 –7 : digunakan untuk control 7-segmen.

4. PORTB.0 : digunakan sebagai analogi tombol dari sensor infrared 1

5. PORTB.1 : digunakan sebagai analogi tombol dari sensor infrared 2

6. PORTB.2 : digunakan sebagai tombol push button untuk menaikan

nilai set suhu.

7. PORTB.3 : digunakan sebagai tombol push button untuk menurunkan

nilai set suhu.

8. PORTB.4 – 7 : digunakan sebagai downloader data (*.hex).

9. PORTC.0 –6 : digunakan untuk data 7-segmen.

10. PORTD.0 –3 : dugunakan untuk data LCD.

11. PORTD.6 : digunakan untuk pin E pada LCD yang berfungsi sebagai

starts data read / write.

12. PORTD.7 : digunakan untuk pin RS pada LCD yang berfungsi

sebagai seleksi register.

13. PORTD.6 : digunakan untuk pin E pada LCD yang berfungsi sebagai

starts data read / write.

48

3.2.3 Perancangan Tombol

Tombol pada sistem ini menggunakan push button dan berfungsi untuk

mengatur (menaikan dan menurunkan) set suhu sehingga suhu dalam ruangan

sesuai yang diinginkan. Pada perancangan tombol menggunakan aktif low,jadi

ketika tombol terhubung ke ground maka mikrokontroler akan mengeksekusi

perintah. Untuk skematik tombol pengaturan setsuhu yang digunakan pada PORT

mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 3.5 di bawah ini :

Gambar 3.5 Skematik Tombol Pengatur Set Suhu

Fungsi masing-masing tombol yaitu sebagai berikut :

a. Tombol 1 (S1) : digunakan untuk menurunkan set suhu

b. Tombol 2 (S2) : digunakan untuk menaikan set suhu

3.2.4 Perancangan Penampil LCD 16x2

Penampil LCD 16x2 digunakan untuk menampilkan set suhu yang kita

atur melalui tombol push button sesuai batas suhu maksimal yang kita inginkan

dalam ruangan. Di bawah ini adalah tabel koneksi antara modul LCD dengan

mikrokontroler :

49

Tabel 3.1Koneksi Antara Modul LCD Dengan Mikrokontroler.

Pin LCD Keterangan LCD Port Mikrokontroller.

1 GND GND 2 VCC VCC 4 RS PORTD7 5 RW GND 6 EN PORTD6 11 D4 PORTD3 12 D5 PORTD2 13 D6 PORTD1 14 D7 PORTD0

Sedangkan untuk skematik rangkaian LCD 16x2 yang dihubungkan pada

sistem minimum dapat dilihat seperti gambar 3.6 di bawah :

Gambar 3.6Skematik Rangkaian LCD 16x2

Pada rangkaian kontrol LCD 16x2, R3 berfungsi untuk mengatur kontras

karakter yang ditampilkan oleh LCD yang dihunbungkan ke port contr LCD.

3.2.5 Perancangan Penampil 7-Segmen

Penampil 7-segmen dalam aplikasi elektronika memang menguras port

suatu mikrokontroler atau jalur data yang akan ditampilkan, lebih-lebih jika data

yang ditampilkan lebih dari 1 digit, diperlukan jalur untuk mengontrol sumber

daya tiap 7-segmen dan jalur untuk input data pada 7-segmen. Rangkaian display

50

7-segmen yang digunakan adalah 7-segmen 4 digit (2x2) multiplex. Ini

merupakan suatu cara untuk menghemat port mikrokontroler atau jalur data yang

akan ditampilkan dengan merangkai setiap digit 7-segmen secara paralel.

Rangkaian ini tidak perlu lagi menggunakan rangkain tambahan decoder

BCD (Binary Code Decoder), karena ATmega16 adalah mikrokontroler 8 bit.

Jadi, kaki kendali a - g (kombinasi LED 7-segmen) pada data 7-segmen dapat

langsung dihubungkan ke port mikrokontroler. 7-segmen yang digunakan adalah

7-segmen common anode, jadi untuk menyalakan 7-segmen, pin “com” atau

“CA” harus diberi logika 1 (high) dan data a - g diberi logika 0 (low). Transistor

9013 berfungsi sebagai saklar yang menghubungkan antara data dari

mikrokontroler ke 7-segmen. Resistor 470Ω digunakan sebagai pembatas arus

agar arus yang mengalir melalui 7-segmen tidak melebihi arus maksimum yang

diperbolehkan yaitu sebesar 20mA. Sedangkan untuk Vcc nya adalah 5 V, dan

diambil dari regulator sistem minimum.

Di bawah ini adalah skematik rangkaian penampil 7-segmen 4 digit (2x2)

yang akan dihubungkan pada sistem minimum :

51

Gambar 3.7 Skematik Untai 7-segmen 4 digit (2x2)

3.2.6 Perancangan Sensor Photodiode

Sensor photodiode digunakan untuk mendeteksi orang yang masuk dan

keluar ruangan. Photodiode dan infrared diberi Vcc 5 V, sehingga untuk

photodiode ketika disinari penuh oleh cahaya inframerah yang berasal dari LED

infrared akan menghasilkan output tegangan maksimal 5 V, dan ketika tidak ada

berkas cahaya yang masuk ke photodiode akan menghasilkan output tegangan

minimal 0 V. Besarnya tegangan yang dihasilkan dari output photodiode

tergantung pada berkas cahaya yang masuk/ditangkap oleh sensor photodiode.

Pada rangkaian digunakan 2 pasang sensor (photodiode dan infrared) pada pintu

masuk ruangan. Tegangan output dari photodiode inilah yang akan masuk ke

relay, lalu mengaktifkan relay.Setelah relay aktif,PORTB.0 dan PORTB.1

52

mikrokontroler terhubung ke ground. Untuk skematik rangkaian sensor

photodiode dan LED infrared, dapat dilihat pada gambar 3.8 di bawah ini :

Gambar 3.8Skematik Sensor Photodiode dan Infrared

Orang yang berjalan masuk atau keluar ruangan akan melewati dan

menghalangi berkas sinar infrared yang menyinari photodiode. Karena adanya

perubahan berkas cahaya yang diterima oleh photodiode, maka tegangan output

photodiode akan berubah dan perubahan tegangan inilah yang akan digunakan

sebagai logika orang masuk dan keluar ruangan.

3.2.7 Perancangan Relay DC 5 Volt

Relay yang digunakan pada sistem adalah tipe relay DC yang aktif ketika

diberi sumber tegangan 5 volt DC dengan arus minimal 20 mA. Kondisi ON dan

OFF relay diatur berdasarkan informasi dari photodiode. Jadi ketika output

photodiode 5 volt, maka relay ON dan ketika output photodiode 0 volt maka relay

OFF. Akan tetapi, karena arusoutput photodiode terlalu kecil (berdasarkan

pengukuran besarnya 20uV) meskipun tegangannya sudah mencukupi (5 V), relay

tidak akan ON. Maka pada sistem ditambahkan komponen penguat arus

(transistor 9013) agar arus minimal yang dibutuhkan untuk mengaktifkan relay

terpenuhi. Transistor ini sekaligus berfungsi sebagai saklar otomatis untuk relay.

53

Untuk rangkaian pencatu arus dan juga saklar otomatis relay dapat dilihat pada

gambar 3.9 di bawah ini :

Gambar 3.9 Rangkaian Pencatu dan Saklar Otomatis untuk Relay

3.2.8 Perancangan Sensor Suhu LM35

Sensor LM35 memiliki fungsi mengubah besaran fisis/suhu menjadi

besaran elektris/listrik dalam bentuk tegangan. Suhu di dalam ruangan akan

dideteksi oleh LM35 kemudian diubah menjadi bentuk tegangan dan

diiformasikan ke port ADC pada mikrokontroler yaitu PORTA (0-7). Setiap

perubahan suhu 1°C maka tegangan akan berubah sebesar 10 mV. Ini menunjukan

kelinieran antara tegangan dan suhu pada sensor LM35. Pada rangkaian

digunakan 2 buah sensor suhu yang diletakkan di dalam ruangan dengan jarak

yang tidak berdekatan, alasannya adalah agar didapat hasil pendeteksian suhu

yang lebih akurat dalam suatu ruangan dengan menampilkan hasil rata-rata dari

kedua sensor suhu tersebut. Oleh karena ada 2 sensor suhu yang digunakan, maka

dibutuhkan 2 pin port ADC yaitu pada rangkaian menggunakan PORTA.0 untuk

54

sensor 1 dan PORTA.1 untuk sensor 2. Sensor LM35 memiliki tegangan operasi

VCC 4 V sampai30 V. Akan tetapi LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan

panas (self-heating) jika menggunakan tegangan yang terlalu besar yang dapat

menyebabkan kesalahan pembacaan yaitu pembacaan rendah kurang dari 0,5 V

pada suhu 25 °C.

Output tegangan dari sensor LM35 yang masuk ke ADC mikrokontroler

akan dikonversi oleh mikrokontroler 10 bit.Namun karena Vin dari sensor LM35

menuju port ADC mikrokontroler berubah-ubah sesuai kondisi suhu ruangan

danderajat kenaikan suhu, maka nilai ADC juga berubah-ubah terhadap waktu.

Gambar 3.10 di bawah ini adalah skematik rangkaian sensor suhu LM35 :

Gambar3.10 Skematik Sensor LM35

3.2.9 Perancangan Rangkaian Pendingin (Kipas)

Pada perancangan rangkaian kipas sebagai pendingin ruangan,

menggunakan komponen tambahan yaitu transistor 9013 yang berfungsi sebagai

saklar otomatis antara kipas dengan tegangan DC 12 volt. Kutub positif kipas

terhubung k Vcc 12 V, sedangkan kutub negatif kipas terhubung ke kolektor

transistor. Saklar tersebut akan memutuskan jalur kutub negatif kipas ke ground

ketika data/output dari PORTD.5 mikrokontroler berlogika 0 (tegangan low 0 V).

Namun ketika berlogika 1 (tegangan high ±5 V) maka saklar tersebut akan

55

menghubungkan kutub negatif kipas ke ground. Untuk menjalankan kipas, penulis

memanfaatkan output PWM 8 bit pada mikrokontroller ATMega16. Di bawah ini

adalah skematik rangkaian yang berfungsi sebagai saklar otomatis berdasarkan

besar kecilnya nilai PWM dari mikrokontroler untuk putaran kipas:

Gambar 3.11 Skematik Rangkaian Saklar Otomatis untuk Kipas

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Pada sistem pencacah kehadiran dan pengatur suhu ruangan otomatis ini,

mikrokontroler diprogram dengan menggunakan bahasa pemrograman Bascom

(Basic Compiler) dengan file berekstensi “*.bas”. Melalui perangkat lunak

Bascom AVR, file ini kemudian di-compile menjadi file hexadesimal

denganekstensi file “*.hex”. File “.hex” ini kemudian di-download ke dalam

mikrokontroler dengan AVR Studio. Gambar 3.12 di bawah ini adalah tampilan

perangkat lunak BASCOMAVR yang digunkan untuk membuat listing

programdan meng-compile menjadi bahasa mesin dalam bentuk file “*.hex” :

56

Gambar 3.12 BASCOM AVR Compiler

Sebelum bahasa basic dituliskan ke mikrokontroler, perlu dilakukan

inisialisasi terlebih dahulu. Hal ini dimaksudkan agar mikrokontroler berada

dalam keadaan siap bekerja. Secara garis besar inisialisasi yang dilakukan

meliputi pengesetan port pada mikrokontroler dibagian masukan (tombolpush

button, infrared, dan sensor suhu) dan bagian keluaran (LCD, 7-segmen, dan

kipas).

3.3.1 Inisialisasi LCD

Dalam inisialisasi LCD pada bahasa basic adalah berupa tipe LCD,

konfigurasi pin LCD yang terhubung ke port mikrokontroler dan tampilan kursor

berkedip atau mati. Dalam sistem ini digunakan LCD tipe 16x2 dan menggunakan

jalur data LCD 4 bit, yaitu bit-4 sampai bit-7 yang terhubung ke port

mikrokontroler. pada PORTD3 sampai PORTD.0. pin RS terhubung ke PORTD.7

dan pin EN ke PORTD.6.

57

3.3.2 Inisialisasi ADC (Analog to Digital Converter)

Agar proses ADC dapat berlangsung, maka ADC juga perlu diinialisasi

pada listing program sebagai berikut :

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Seperti pada pembahasan pada sensor photodiode di atas, telah dijelaskan bahwa

ATMega16 memiliki resolusi ADC 10 bit (dapat juga menggunakan ADC 8 bit).

Karena pada perancangan sistem menggunakan ADC 10 bit dan tegangan

referensi ADC sebesar 5 volt maka range tegangan analog 5 volt dari input ADC

baik itu dari photodie maupun sensor suhu, akan di sampling sebanyak 1024

tingkat/level. Sehingga untuk menampilkan nilai ADC dalam bentuk desimal pada

LCD maupun 7-segmen, perlu dilakukan konversibilangan.

3.3.3 Inisialisasi PWM

Pada Atmega16, ada 2 cara membangkitkan PWM, yang pertama PWM

dapat dibangkitkan dari port I/O yang difungsikan sebagai output. Yang kedua

adalah dengan memanfaatkan fasilitas PWM dari fungsi timer/counter yang telah

disediakan. Dengan adanya fasilitas ini proses pengaturan waktu high/low sinyal

digital tidak akan mengganggu urutan program lain yang sedang dieksekusi oleh

processor. Selain itu, dengan menggunakan fasilitas ini kita tinggal memasukkan

berapa porsi periode waktu ON dan OFF gelombang PWM pada sebuah register.

OC1A, OC1Bdan OC2adalah register tempat mengatur duty cycle PWM.

Untuk mengatur porsi ON dan OFF kita berikan nilai pada register

OCR1Adan OCR1Bpada looping while. Ada 2 nilai bit yang dapat dipilih pada

PWM ATMega16, yaitu 8 dan 10 bit. Untuk sistem yang dibuat saat ini

58

menggunakan PWM 8 bit dengan alasan tidak begitu banyak memerlukan

perubahan duty cycle.Nilai maksimum dari OCR1A dan OCR1B adalah 255 (8

bit).

3.3.4 Inisialisasi Masukan dan Keluaran (I/O)

Tombol dalam hal ini diinisialisasi sebagai masukan aktif low . artinya

bahwa ketika tombol terhubung ke groundmaka program akan

memproses/mengeksekusi program di dalamya, tetapi jika tidak ada penekanan

tombol maka tombol akan berlogika high dan tidak terjadi proses di dalam

program. Berikut adalah listing program konfigurasi dan deklarasi variabel I/O :

‘******************* konfigurasi tombol ******************* Config Portc = Output Config Pina.4 = Output Config Pina.5 = Output Config Pina.6 = Output Config Pina.7 = Output Config Pinb.0 = Input Config Pinb.1 = Input Config Pinb.2 = Input Config Pinb.3 = Input Config Pinb.4 = Input Config Pinb.5 = Input Config Pinb.6 = Input Config Pinb.7 = Input ‘********** deklarasi input output dalam variable ********** Up Alias Pinb.2 Down Alias Pinb.3 Seg1 Alias Porta.4 Seg2 Alias Porta.5 Seg3 Alias Porta.6 Seg4 Alias Porta.7 In_2 Alias Portb.5 Out_1 Alias Portb.6 Out_2 Alias Portb.7

Dari program diatas dapat dilihat bahwa port masukan yang digunakan adalah

PORTB.2 dan PORTB.3 yang di wakili variable Up dan Down. Variabel ini

berfungsi untuk mengatur/mengeset batas maksimal suhu di dalam ruangan.

59

3.3.5 Program Keseluruhan

Secara keseluruhan perancangan program agar sistem dapat berjalan

dijabarkan sebagai berikut :

1. Proses ADC untuk suhu dimulai dan ditampilkan di 2 digit 7-segmen.

2. Setsuhu pada posisi default yaitu 27°C

3. PWM untuk kipas belum aktif meskipun suhu dalam ruangan lebih besar

dari set suhu default jika photodiode tidak mendeteksi ada orang masuk ke

dalam ruangan.

4. Ketika photodiode mendeteksi ada orang masuk dalam ruangan, maka

terjadi increment variable Orang (jumlah orang dalam ruangan), lalu oleh

mikrokontroler dioleh dan dikonversi dalam bentuk desimal. Kemudian

diinformasikan ke 7-segmen. Oleh 7-segmen suhu ruangan ditampilkan

dalam bentuk 2 digit desimal.

5. Sementara itu, ADC sensor suhu terus membaca suhu ruangan dalam (t)

waktu. Jika suhu dalam ruangan lebih besar dari setsuhu, maka PWM aktif

dengan nilai diskrit PWM > 0 sesuai dengan pemberian nilai PWM pada

program berdasarkan kenaikan suhu ruangan. Seperti yang telah dijelaskan

pada bab II tentang PWM, bahwa sistem ini menggunakan PWM 8 bit

yang tersedia pada ATMega16. Di bawah ini adalah contoh pencarian duty

cycle dan tegangan output ketika nilai diskrit PWM sebesar 255 :

Dimana : nilai diskrit dari 8 bit = (28

PWM1a (Ton) = 255

-1) = 255

60

(Toff) = 1

Jadi, tegangan output :

6. Setelah itu set suhu dalam ruangan bias kita atur dengan menekan tombol

push button Up untuk menaikan suhu default, dan Down untuk

menurunkan suhut default.

Agar dapat melihat struktur jalannya program maka dibuat flowchart

(diagram alur). Flow chart digunakan sebagai dasar acuan dalam membuat

program. Struktur program akan lebih mudah dibuat/didesain.Selain itu juga jika

terdapat kesalahan akan lebih mudah untuk mendeteksi letak kesalahannya serta

untuk lebih memudahkan dalam menambahkan instruksi-instruksi baru pada

program jika nantinya terjadi pengembangan pada struktur programnya.

61

Baca suhu ruangan

Suhu > set suhu

Baca sensor orang

Tambah counter

Mulai

Ada orang

masuk?

tidak tidak

tidak

ya

Flow Chart

Kurangi counter

Counter = 0

Tampilkan suhu

Kipas mati

Apakah counter =

0 ?

Ada orang keluar?

Kipas nyala

Tampilkan counter

ya ya

tidak

ya

Gambar 3.13 Flow Chart

62

BAB IV

PENGUJIAN SISTEM DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Fungsional

Pengujian fungsional setiap bagian dan sistem keseluruhan yang terdiri

dari pengujian rangkaian catu daya, rangkaian sistem minimum mikrokontroler

ATMega16, ADC, sensor suhu, infrared/LED, tombol, penampil (LCD dan 7-

segmen), prototypependingin ruangan/kipas, dan software.

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Catudaya adalah bagian penting dalam suatu rangkaian, yaitu sebagai

sumber tegangan. Pada pengujian rangkaian catudaya ini meliputi pengujian

rangkaian regulator.

Penyearah yang digunakan adalah penyearah gelombang penuh non CT

(Center Tap) menggunakan dioda bridge dengan filter. Setalah itu Vout masuk ke

rangkaian regulator. Catu daya yang dibutuhkan dalam sistem ini adalah +5 V dan

+12 V DC. Catu daya yang digunakan adalah catu daya gelombang penuh non CT

dengan kapasitor sebagai filter. Pengujian dilakukan dengan mengambil data

pengukuran tegangan keluaran dari regulatorIC7805 dan regulatorIC7812. Agar

dapat dilihat bentuk tegangan dan nilai data tegangan yang akurat, pengujian

dilakukan menggunakan osiloskop.

Berikut adalah data hasil pengukuran tegangan keluaran catu daya :

63

Tabel 4.1Tabel Pengkuran Keluaran Regulator 7805 dan 7812

No Bagian

Tegangan terukur Bentuk gelombang Tanpa

beban Beban penuh

1. Regulator IC7805

4.92 Volt

4.92 Volt

2. Regulator IC7812

11.95 Volt

11.95 Volt

3. Gnd 0 Volt 0 Volt

Dari tabel diatas diketahui bahwa regulator 7805 dan 7812 bekerja dengan

baik karena keluaran regulator 7805 mendekati +5 volt dan keluaran regulator

7812 mendekati keluaran tegangan ideal yaitu +12 volt. Dari hasil pengujian

diperoleh bahwa catu daya telah mencukupi untuk mencatu arus dan tegangan ke

beban.

4.1.2 Pengujian Unit Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan unit kendali utama perancangan sistem ini.

Pengujian yang dilakukan dengan menghubungkan mikrokontroler ATMega16 ke

LCD. Blok diagram pengujian seperti Gambar 4.1 di bawah ini :

64

Gambar 4.1Blok Pengujian Sistem Minimum ATMega16

Listing program pengujian mikrokontroler :

$regfile = "m16def.dat" ;’ATMega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan ‘************** konvigurasi LCD ************** Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 = Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off ‘************** penampil **************** cls Do

Locate 1 , 1 : Lcd "Pengujian" ;’Letak karakter pada layar LCD Locate 2 , 1 : Lcd "LCD 16 x 2" ;’Letak karakter pada layar LCD

‘************** perulangan ************** Loop Program di atas dicompile dan di download ke mikrokontroler ATMega16,

kemudian dijalankan. Program ini berfungsi untuk menampilkan kalimat

“Pengujian LCD 16x2”. Data hasil pengujian mikrokontroler dan penampil LCD

seperti Gambar 4.2 berikut :

Gambar 4.2Hasil Pengujian Mikrokontroler dan Penampil LCD

Mikrokontroler ATMega16

LCD 16x2

65

Dari hasil pengujian di atas, dapat disimpulkan bahwa sistem minimum

ATMega16 dan LCD berjalan dengan baik dan dapat menampilkan karakter pada

layar sesuai perintah program.

4.1.3 Pengujian Tombol

Pengujian unit ini untuk mengetahui apakah tombol bisa beroperasi sesuai

fungsinya. Untuk mengakses menu yang tersedia terdapat 4 buah tombol pada

sistem minimum yaitu Up danDown. Dua tombol tersebutdigunakan untuk

mengatur set suhu yang diinginkan dalam ruangan. Listing program di bawah ini

adalah pengujian untuk mengaktifkan tombol push button pada sistem :

$regfile = "m16def.dat" ;’ATMega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan ‘************** deklarasi variabel ************** Dim NilaiAs Byte, ‘************** konvigurasi LCD ************** Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 =

Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off ‘*************** konfigurasi input ************* Config Pinb.0 = Input Config Pinb.1 = Input Config Pinb.2 = Input Config Pinb.3 = Input Up Alias Pinb.2 Down Alias Pinb.3 ‘*************** penentuan nilai awal ************ Nilai = 0 ‘************** logika kondisi tombol ************* If Up = 0 Then ;’Tombol menaikkan nilai

Bitwait Up , Set Incr Nilai Cls End If If Down = 0 Then ;’Tombol menurunkan nilai

Bitwait Down , Set Decr Nilai Cls End If ‘************** penampil pada LCD ************** Locate 1 , 1 : Lcd ; Nilai

66

Loop ;’Perulangan Tabel 4.2 Hasil Pengujian Tombol pada LCD

Tahap Tombol Ket.

Nilai padaLCD Up Down

1. 1 1 0 2. 0 1 1 3. 0 1 2 4. 0 1 3 5. 0 1 4 6. 0 1 5 7. 0 1 6 8. 0 1 7 9. 0 1 8 10. 0 1 9 11. 0 1 10 12. 0 1 11 13. 1 0 10 14. 1 0 9 15. 1 0 8 16. 1 0 7 17. 1 0 6

Keterangan : 0 (low) menunjukkan tombol di tekan

Berdasarkan tabel percobaan diatas, bahwa tombol dalam kondisi baik.

Tombol diatas merupakan sistem aktif low, dimana LCD akan mendapatkan reaksi

naiknya nilai/counter ketika tombol Up ditekan, dan nilai akan turun ketika

tombol Down ditekan.

4.1.4 Pengujian 7-Segmen

Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah penampil 7-segmen

dapat berfungsi dan menampilkan informasi dari mikrokontroler. 2 digit 7-segmen

akan menampilkan informasi suhu dan 2 digit lainnya akan menampilkan

informasi suhu dalam ruangan. Di bawah ini adalah program pengujian untuk

mengaktifkan 7-segmen :

67

$regfile = "m16def.dat" ;’Atmega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan '*********** deklarasi sub rutin ************* Declare Sub Angka_segmen '*********** deklarasi variabel ************** Dim Data_segmen As Byte, '*********** KONFIGURASI INPUT OUTPUT ************ Config Portc = Output Config Pina.4 = Output Config Pina.5 = Output Config Pina.6 = Output Config Pina.7 = Output '*********** deklarasi output dalam variabel *********** Seg1 Alias Porta.4 Seg2 Alias Porta.5 Seg3 Alias Porta.6 Seg4 Alias Porta.7 Do '********* tampilkan jumlah org dan suhu ke 7-segment ********* Data_segmen = 1 ;’pengujian angka dapat divariasikan

Angka_segmen Seg1 = 1 ;’mengaktifkan digit segmen 1 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 0

Delay Waitus 500

Data_segmen = 2 ;’pengujian angka divariasikan Angka_segmen

Seg1 = 0 Seg2 = 1 ;’mengaktifkan digit segmen 2 Seg3 = 0 Seg4 = 0

Delay Waitus 500

Data_segmen = 3 ;’pengujian angka divariasikan Angka_segmen

Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 1 ;’mengaktifkan digit segmen 3 Seg4 = 0

Delay Waitus 500

Data_segmen = 4 ;’pengujian angka divariasikan Angka_segmen

Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 1 ;’mengaktifkan digit segmen 4

Delay

68

Waitus 500 Porta = &H00 Loop '*************** sub angka segmen **************** Sub Angka_segmen

Select Case Data_segmen Case 0 : Portc = &H40 ;’Data bilangan heksadesimal untuk Case 1 : Portc = &HF9 mengaktifkan kombinasi led pada 7- Case 2 : Portc = &H24 segmen agar tertampil kombinasi led Case 3 : Portc = &H30 bilangan desimal Case 4 : Portc = &H19 Case 5 : Portc = &H12 Case 6 : Portc = &H02 Case 7 : Portc = &HF8 Case 8 : Portc = &H00 Case 9 : Portc = &H10

End Select End Sub Pada pengujian ini digunakan LCD sebagai pembanding nilai yang tampil

pada 7-segmen dan sensor suhu sebagai nilai yang yang akan digunakan untuk

pengujian. Listing program diatas kemudian di-compile lalu di-download ke

mikrokontroler. Berikut adalah Tabel hasil pengujian rangkaian 7-segmen :

Tabel 4.3 Hasil Pengujian 7-Segmen

No Data Segmen Heksa Desimal

Tampilan pada 7-segmen Seg1

Seg2

Seg3

Seg4

Seg1

Seg2

Seg3

Seg4

1. 1 2 3 4 F9 24 30 19

Seg3 Seg4 Seg1 Seg2

2. 9 8 7 6 10 00 F8 02

Seg3 Seg4 Seg1 Seg2

3. 2 5 4 2 24 12 19 24

Seg3 Seg4 Seg1 Seg2

69

Berdasarkan percobaan di atas, keempat 7-segmen dapat berfungsi dengan

baik dalam menampilkan informasi angka desimal. Dalam program pengujian kita

dapat mengubah-ubah variabel Data_segmen pada output Seg1, Seg2, Seg2, dan

Seg3 dengan angka tunggal sesuai yang kita inginkan. Bilangan desimal yang kita

berikan akan dikonversi secara program menjadi bilangan heksa desimal pada

subrutin Angka_segmen. Pengkonversian tersebut dilakukan agar 7-segmen dapat

membaca sandi yang sesuai dengan format 7-segmen sehingga LED-LED pada

penampil 7-segmen dapat menyala.

4.1.5 Pengujian Sensor Suhu LM35

Pengujian sensor suhu dilakukan untuk mengetahui keakuratan LM35

dalam mendeteksi suhu. Untuk nilai pembanding digunakan termometer air raksa,

apakah nilai suhu ruangan sudah sama dengan termometer air raksa. Pada

pengujian ini pun menggunakan LCD sebagai penampil suhu yang terbaca sensor.

Untuk mendapatkan nilai pembacaan suhu yang sesuai/akurat maka

diperlukan kalibrasi dan kalibrasi yang dilakukan dalam sistem ini adalah

kalibrasi sensor pada program agar nilai suhu yang ditampilkan sesuai dengan

nilai suhu yang ditampilkan air raksa. Di bawah ini adalah flow chart kalibrasi

sensor :

70

Gambar 4.3 Flow Chart Kalibrasi Sensor

Di bawah ini adalah listing program untuk pengujian sensor suhu LM35 :

$regfile = "m16def.dat" ;’ATMega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan '*************** deklarasi variabel **************** Dim Datasuhu1 As Integer , Datasuhu2 As Integer, Sensor As Byte, Suhu1 As

Single , Suhu2 As Single, Pengali As Single, Total_suhu As Single, Tampil_suhu As String * 4,

'*************** konfigurasi pin LCD ************** Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 = Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off '*********** baca adc ************** Start Adc ;’Aktifkan ADC untuk sensor suhu Cls Do

Datasuhu1 = Getadc(0) ;’Pembacaan suhu oleh sensor 1 Datasuhu2 = Getadc(1) ;’Pembacaan suhu oleh sensor 2

'*********** konversi adc jadi suhu ************ Pengali = 5 / 1024 ;’Tegangan referensi ADC 5 volt

dicacah sebanyak 10bit (1024 desimal)

Mulai

Jalankan ADC sensor suhu

Program pengkondisian sinyal tiap sensor suhu

Rata-rata hasil pembacaan 2 sensor suhu

Tampilkan Hasil

71

Pengali = Pengali * 100 Suhu1 = Datasuhu1 * Pengali ;’Suhu1 dan suhu2 adalah variabel hasil Suhu2 = Datasuhu2 * Pengali konversi nilai Datasuhu agar nilai suhu Total_suhu = Suhu1 + Suhu2 yang akan ditampilkan menjadi bentuk

desimal Total_suhu = Total_suhu / 2 ;’Total_suhu adalah nilai rata-rata dari

kedua sensor pembaca suhu Tampil_suhu = Fusing(total_suhu , "#.##") ;’”#.##” untuk menentukan nilai

suhu sampai 2 digit desimal Locate 1 , 5 : Lcd ; Tampil_suhu ; "'C" ;’Menampilkan letak nilai suhu pada

LCD Loop Pengujian sensor suhu dapat dilihat seperti gambar 4.3 di bawah ini :

Gambar 4.4 Pengujian Sensor Suhu

Dapat dilihat juga pada tabel 4.4 di bawah ini hasil pengujian suhu yang

terbaca antara termometer air raksa dengan sensor suhu LM35 :

Tabel 4.4 Pengujian Suhu oleh Sensor LM35

No. Suhu Ruangan (°C)

Air Raksa LM35

29,3°C

72

1. 27,5°C 27,57°C 2. 28,0°C 28,02°C 3. 29,3°C 29,30°C 4. 30,5°C 30,51°C 5. 31,0°C 31,10°C

Dari gambar di atas menunjukkan bahwa sensor suhu LM35 bekerja

dengan baik karena perbandingan nilai suhu hampir sama antara LM35 dengan

termometer air raksa.Pada program di atas, mulanya ADC membaca 2 sensor

suhu. Kemudian nilai tegangan suhu dicacah sebanyak 10bit (1024 desimal). Nilai

total suhu suhu didapat dari rata-rata kedua nilai suhu dan inilah nilai suhu yang

akan ditampilkan pada LCD. Namun pada sistem keseluruhan, suhu ruangan

ditampilkan ditampilkan pada 2 digit 7-segmen. Karena hanya menggunakan 2

digit 7-segmen untuk menampilkan suhu, maka suhu yang tertampil nilainya

hanya bilangan desimal puluhan dan satuan (tidak dengan angka di belakang

koma).

4.1.6 Pengujian Sensor Photodiode

Pada pengujian photodiodeyang digunakan sebagai sensor orang masuk

dan keluar ruangan menggunakan penampil 7-segmen ,dan untuk mengetahui

eksekusi programnya, pada pengujian ini menggunakan 7-segmen sebagai

penampil eksekusi. Di bawah ini adalah listing program pengujian sensor

photodiode :

$regfile = "m16def.dat" ;’ATMega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan ‘*************** deklarasi sub rutin *************** Declare Sub Angka_segmen Declare Sub Angka_segmen '*************** deklarasi variabel **************** Dim Datasuhu1 As Integer , Datasuhu2 As Integer, Sensor As Byte, Pengali As

Single, Suhu1 As Single , Suhu2 As Single, Tampil_suhu As String * 4 , Total_suhu As Single , Konvert_segmen As Single, Segmen1 As Byte ,

73

Segmen2 As Byte , Data_segmen As Byte, Suhu_segmen As Byte, Orang As Byte

'*************** konfigurasi adc **************** Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc '*************** baca adc ****************** Start Adc ;’Aktifkan ADC untuk sensor photodiode Cls Do Photo1 = Getadc(3) ;’Baca photodiode1 Photo2 = Getadc(2) ;’Baca photodiode2 ‘*************** konversi bilangan segmen ************ Segmen1 = Orang / 10 Segmen2 = Segmen1 Segmen1 = Segmen1 * 10 Segmen1 = Orang – Segmen1 ‘************** logika kondisi *************** If Serve1 = 0 Then

Bitwait Serve1 , Set If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set Incr Orang End If Cls

End If

If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set Decr Orang End If Cls

End If

If Orang = 100 Then ;’Batas maksimal orang yang tertampil Orang = 99 di 7-segmen adalah 99 End if If Orang = 255 Then ;’Agar tidak ada penurunan nilai Orang Orang = 0 jika Orang=0 End If '********* tampilkan jumlah orang dan suhu ke 7-segment ********* Data_segmen = Segmen2 ;’Segmen2 adalah nilai satuan untuk

jumlah orang yang masuk ruangan Angka_segmen

Seg1 = 1 ;’kontrol aktif hanya untuk seg1 Seg2 = 0

Delay Waitus 500

74

Data_segmen = Segmen1 ;’Segmen1 adalah nilai puluhan untuk orang yang keluar ruangan

Angka_segmen Seg1 = 0 ;’kontrol aktif hanya untuk seg2 Seg2 = 1

Delay Waitus 500

Porta = &H00 ‘*************** perulangan **************** Loop '************ sub angka segmen **************** Sub Angka_segmen

Select Case Data_segmen Case 0 : Portc = &H40 ;’Data bilangan heksadesimal untuk

mengaktifkan kombinasi led pada 7-segmen agar tertampil kombinasi led bilangan desimal

Case 1 : Portc = &HF9 Case 2 : Portc = &H24 Case 3 : Portc = &H30 Case 4 : Portc = &H19 Case 5 : Portc = &H12 Case 6 : Portc = &H02 Case 7 : Portc = &HF8 Case 8 : Portc = &H00 Case 9 : Portc = &H10

End Select End Sub Berdasarkan pengujian bahwa setiap terdapat orang masuk ke dalam

ruangan, maka akan tampil counter pada 2 digit7-segmen dalam desimal sebagai

informasi bahwa terdapat sejumlah orang dalam ruangan. Dibawah ini adalah

tabel hasil pengujian sensor photodiode :

Tabel 4.4 Pengujian Sensor Photodiode

No Terdapat orang

Tampilan 7-Segmen

Masuk Keluar

1. √ ×

75

2. √ ×

3. √ ×

4. √ ×

5. √ ×

6. × √

7. × √

8. × √

9. × √

Keterangan : √ (ya), × (tidak)

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa counter orang oleh sensor

photodiode berfungsi dengan baik dan dapat menampilkan jumlah orang dalam

suatu ruangan pada 2 digit 7-segmen. Namun pada sistem yang dibuat, sensor

mendeteksi orang yang masuk atau keluar ruangan secara bertahap/orang tidak

berdampingan atau tidak bersama dengan kondisi pintu yang hanya dilewati oleh

satu orang saja. Orang yang masuk atau keluar ruangan beriringan dapat terbaca

oleh sensor dan menambahkan atau mengurangi counter akan tetapi dengan syarat

jarak orang beriringan minimal 1,5 cm karena sensor harus diberi jeda untuk

mendapatkan kembali sinar infrared yang masuk pada photodiode agar proses

76

counter berlangsung. Jarak 1,5 cm tersebut adalah jarak antara photodiode 1

dengan photodiode 2.

4.1.7 Pengujian Kipas

Pengujian kipas dilakukan untuk mengetahui berfungsi tidaknya sinyal

PWM dari mikrokontroller dalam menjalankan kipas dan untuk mengetahui

perubahan nilai PWM pada program terhadap putaran kipas. Listing program

untuk menguji nyala kipas adalah sperti di bawah ini :

$regfile = "m16def.dat" ;’Atmega yang digunakan $crystal = 12000000 ;’Crystal yang digunakan '************* deklarasi sub rutin *************** Declare Sub Angka_segmen '************* deklarasi variabel *************** Dim Datasuhu1 As Integer , Datasuhu2 As Integer , Datasuhu3 As Integer ,

Datasuhu4 As Integer , Sensor As Byte, Suhu1 As Single , Suhu2 As Single, Pengali As Single , Sp As Byte ,Tampil_suhu As String * 4 , Total_suhu As Single, A As Byte , Ulang As Byte

'************* konfigurasi PWM *************** Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Prescale = 64 , Compare A Pwm = Clear Down Pwm1a = 0 '************** konfigurasi adc **************** Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc '************** konfigurasi pin LCD ************ Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 = Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off '*************konfigurasi input output********** Config Pinb.0 = Input Config Pinb.1 = Input Config Pinb.5 = Input Config Pinb.6 = Input Config Pinb.7 = Input '****** deklarasi input output dalam variabel ****** Serve1 Alias Pinb.0 Serve2 Alias Pinb.1 In_1 Alias Portb.4 In_2 Alias Portb.5 Out_1 Alias Portb.6 Out_2 Alias Portb.7 Portb = &HFF A = 0

77

'*********** baca adc ****************** Start Adc Cls Do Datasuhu1 = Getadc(0) Datasuhu2 = Getadc(1) '*********** konversi adc jadi suhu ************ Pengali = 5 / 1024 Pengali = Pengali * 100 Suhu1 = Datasuhu1 * Pengali Suhu2 = Datasuhu2 * Pengali Total_suhu = Suhu1 + Suhu2 Total_suhu = Total_suhu / 2 Tampil_suhu = Fusing(total_suhu , "#.##") '********** PWM ************* Pwm1a = 255 If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set Incr A Cls End If If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set Decr A Cls End If If A = 1 Then Pwm1a = 200 End If If A = 2 Then Pwm1a = 150 End If If A = 3 Then Pwm1a = 100 End If If A = 4 Then Pwm1a = 50 End If If A = 5 Then Pwm1a = 0 End If If A = 255 Then A = 0

78

End If If A = 7 Then A = 6 End If '********** tampilkan suhu ke lcd ********** Locate 1 , 1 : Lcd ; "Pwm=" ; Pwm1a Locate 1 , 11 : Lcd ; "A=" ; A Locate 2 , 1 : Lcd ; Tampil_suhu ; "'Celcius" Loop Hasil pengujianPWM mikrokontroller dapat dilihat seperti tabel 4.4 di

bawah ini :

Tabel 4.5 Hasil Pengujian PWM pada Putaran Kipas

No Nilai PWM T1 T2 Bentuk gelombang Respon

kipas

1 0 0 ms

0 ms

Tidak berputar

2 50 0.67 ms

2.3 ms

Berputar pelan

3 100 1.1 ms

1.6 ms

Berputar sedang

4 150 1.6 ms

1.1 ms

Berputar mendekati

putaran penuh

79

5 255 2.68 ms

0.02 ms

Berputar penuh

Berdasarkan data hasil pengujian di atas, dapat disimpulkan bahwa untuk

PWM 8 bit pada mikrokontroller akan menghasilkan putaran kipas sesuai nilai

PWM yang kita tentukan dalam program pada skala PWM 0 – 255.

4.2 Pengujian Keseluruhan Alat

Secara keseluruhan alat yang telah dibuat merupakan prototype terutama

untuk simulasi ruangan dan pendingin/kipas seperti gambar di bawah ini :

Gambar 4.5Prototype Sistem Pencacah Kehadiran dan Pengatur Suhu Ruangan

Otomatis Berbasis Mikrokontroler

Sedangkan untuk software, listing program keseluruhan untuk

menjalankan sistem adalah seperti berikut :

$regfile = "m16def.dat" $crystal = 12000000 '************** deklarasi sub rutin *************** Declare Sub Angka_segmen '*************** deklarasi variabel *************** Dim Datasuhu1 As Integer , Datasuhu2 As Integer , Datasuhu3 As Integer ,

Datasuhu4 As Integer , Sensor As Byte, Suhu1 As Single , Suhu2 As

80

Single , Suhu3 As Single , Suhu4 As Single , Pengali As Single , Sp As Byte, Tampil_suhu As String * 4 , Total_suhu As Single , Konvert_segmen As Single , Photo1 As Integer , Photo2 As Integer, A As Byte , Kounter As Byte , Setsuhu As Byte , Ulang As Byte , Orang As Byte , Tengah As Byte , Antara As Byte , Teng As Byte , Segmen1 As Byte , Segmen2 As Byte , Segmen3 As Byte , Segmen4 As Byte , Suhu_segmen As Byte , Data_segmen As Byte, Konvert2 As Bit , Konvert1 As Bit

'*************** konfigurasi PWM ************** Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Prescale = 64 , Compare A Pwm = Clear Down Pwm1a = 0 '*************** konfigurasi adc *************** Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc '************* konfigurasi pin LCD ************* Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 = Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off '*************konfigurasi input output ********* Config Portc = Output Config Pina.4 = Output Config Pina.5 = Output Config Pina.6 = Output Config Pina.7 = Output Config Pinb.0 = Input Config Pinb.1 = Input Config Pinb.2 = Input Config Pinb.3 = Input Config Pinb.4 = Input Config Pinb.5 = Input Config Pinb.6 = Input Config Pinb.7 = Input 'Config Portd.5 = Output '******* deklarasi input output dalam variabel ******* Serve1 Alias Pinb.0 Serve2 Alias Pinb.1 Up Alias Pinb.2 Down Alias Pinb.3 Seg1 Alias Porta.4 Seg2 Alias Porta.5 Seg3 Alias Porta.6 Seg4 Alias Porta.7 In_1 Alias Portb.4 In_2 Alias Portb.5 Out_1 Alias Portb.6 Out_2 Alias Portb.7 Portb = &HFF ;’PortB berlogika 1 (high) dan akan melakukan

proses eksekusi program ketika diberi logika 0 (low)

81

Setsuhu = 27 ;’Setsuhu default '**************** baca adc ****************** Start Adc Cls Do Datasuhu1 = Getadc(0) Datasuhu2 = Getadc(1) '************ konversi adc jadi suhu ************* Pengali = 5 / 1024 Pengali = Pengali * 100 Suhu1 = Datasuhu1 * Pengali Suhu2 = Datasuhu2 * Pengali Total_suhu = Suhu1 + Suhu2 Total_suhu = Total_suhu / 2 Tampil_suhu = Fusing(total_suhu , "#.##") '*********** tampilkan suhu ke 7 segmen ********** Konvert_segmen = -10 ^ -45 Suhu_segmen = Total_suhu + Konvert_segmen Segmen1 = Suhu_segmen / 10 Segmen2 = Segmen1 Segmen1 = Segmen1 * 10 Segmen1 = Suhu_segmen - Segmen1 '*********** pengaturan set point suhu *********** If Up = 0 Then ;’Menaikkan setsuhu Bitwait Up , Set Incr Setsuhu Cls End If If Down = 0 Then ;’Menurunkan setsuhu Bitwait Down , Set Decr Setsuhu Cls End If If Setsuhu = 255 Then ;’Supaya ketika setsuhu=0 maka tidak ada Setsuhu = 0 proses penurunan setsuhu Cls End If If Setsuhu = 19 Then ;’Memberikan batas minimal setsuhu Setsuhu = 20 Cls End If If Setsuhu = 41 Then ;’Memberikan batas maksimal setsuhu Setsuhu = 40 Cls

82

End If If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set Incr Orang End If Cls End If If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set Decr Orang End If Cls End If If Orang = 255 Then ;’Supaya ketika jumlah Orang=0 maka tidak ada Orang = 0 prosen penurunan nilai Orang End If ‘************ konversi segmen *************** Segmen3 = Orang / 10 Segmen4 = Segmen3 Segmen3 = Segmen3 * 10 Segmen3 = Orang - Segmen3 '********** tampilkan suhu ke lcd ********** Locate 1 , 1 : Lcd "Setsuhu : " ; Setsuhu ; "'C" ‘******** logika pengkondisi pwm kipas ****** If Total_suhu > B And Orang >= 1 Then

If Total_suhu > 25 And Total_suhu <= 26 Then Pwm1a = 50 Else If Total_suhu > 26 And Total_suhu <= 27 Then Pwm1a = 75 Else If Total_suhu > 27 And Total_suhu <= 28 Then Pwm1a = 100 Else If Total_suhu > 28 And Total_suhu <= 29 Then Pwm1a = 125 Else If Total_suhu > 29 And Total_suhu <= 30 Then

83

Pwm1a = 150 Else If Total_suhu > 30 And Total_suhu <= 31 Then Pwm1a = 175 Else If Total_suhu > 31 And Total_suhu <= 32 Then Pwm1a = 200 Else If Total_suhu > 32 And Total_suhu <= 33 Then Pwm1a = 225 Else If Total_suhu > 33 Then Pwm1a = 255 End If End If End If End If End If End If End If End If End If Else

Pwm1a = 0 End If '******** tampilkan jumlah org dan suhu ke 7-segment ******* Seg1 = 1 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 0 Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 1 Seg3 = 0 Seg4 = 0 Data_segmen = Segmen1 Angka_segmen Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 1

84

Seg4 = 0 Data_segmen = Segmen4 Angka_segmen Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 1 Data_segmen = Segmen3 Angka_segmen Delay Waitus 500 Porta = &H00 Waitus 500 '*************** perulangan ************** Loop '************ sub angka segmen *********** Sub Angka_segmen Select Case Data_segmen Case 0 : Portc = &H40 Case 1 : Portc = &HF9 Case 2 : Portc = &H24 Case 3 : Portc = &H30 Case 4 : Portc = &H19 Case 5 : Portc = &H12 Case 6 : Portc = &H02 Case 7 : Portc = &HF8 Case 8 : Portc = &H00 Case 9 : Portc = &H10 End Select End Sub

Untuk mengoperasikan sistem ini dimulai dengan menjalankan sistem,

yaitu dengan menekan tombol power pada sistem minimum. Tampilan pertama

yang muncul adalah seperti gambar 4.6 dan 4.7 di bawah ini untuk 7-segmen dan

LCD :

85

Gambar 4.6 Tampilan Awal 7-Segmen

Gambar 4.7 Tampilan Awal LCD

Sistem kerja alat ini yaitu ketika tombol power sudah dinyalakan, maka

proses pembacaan suhu dan pembacaan orang masuk dalam ruangan dimulai dan

ditampilkan pada 7-segmen. Suhu default merupakan suhu awal dimana sistem

pertama kali dinyalakan dan belum ada pengaturan batas suhu yang ditentukan

pada tampilan setsuhu. Sebelum ada orang masuk, meskipun suhu dalam ruangan

lebih besar dari setsuhu default (27°C), maka kipas tidak akan menyala.

Sedangkan ketika terdapat orang masuk dan suhu lebih besar dari suhu default,

kipas akan langsung menyala. Setelah itu kita dapat mengatur nilaisetsuhu dan

mengganti setsuhu default sesuai yang diinginkan agar kipas dapat

mempertahankan suhu ruangan yang diharapkan. Di bawah ini adalah tabel hasil

pengujian sistem keseluruhan :

Tabel 4.6 Hasil Pengujian Sistem Keseluruhan

No Terdapat orang Jumlah

simulasi orang dalam

ruangan

Pengaturan Suhu (SetSuhu) Perlakuan Suhu

Ruangan Respon kipas

Nilai PWM

Masuk Keluar

86

1. × × 0 Default (27°C) - 26°C OFF 0 2. √ × 1 Set 25°C - 26°C ON 50 3. √ × 2 Set 26°C - 26°C OFF 0 4. √ × 3 Set 26°C +1°C 27°C ON 75 5. √ × 4 Set 26°C - 27°C ON 75 6. √ × 5 Set 26°C +1°C 28°C ON 100 7. √ × 6 Set 26°C - 28°C ON 100 8. √ × 7 Set 27°C +1°C 29°C ON 125 9. √ × 8 Set 29°C - 29°C OFF 0 10. √ × 9 Set 30°C +1°C 30°C OFF 0 11. √ × 10 Set 30°C +1°C 31°C ON 175 12. √ × 11 Set 30°C +1°C 32°C ON 200 13. × √ 10 Set 29°C -1°C 31°C ON 175 11. × √ 9 Set 29°C -1°C 30°C ON 150 12. × √ 8 Set 29°C -1°C 29°C OFF 0 13. × √ 7 Set 29°C -1°C 28°C OFF 0 14. × √ 6 Set 28°C - 28°C OFF 0 15. × √ 5 Set 27°C - 28°C ON 100 16. × √ 4 Set 27°C - 28°C ON 100 17. × √ 3 Set 27°C -1°C 27°C OFF 0 18. × √ 2 Set 26°C - 27°C ON 75 19. × √ 1 Set 26°C - 27°C ON 75 20. × √ 0 Set 26°C - 27°C OFF 0

Keterangan : √ (ya), × (tidak)

Dari tabel pengujian di atas dapat disimpulkan bahwa kipas menyala

dengan membandingkan antara suhu ruangan yang terbaca oleh sensor dan

pengturan suhu yang kita tentukan. Jika suhu yang terbaca oleh sensor lebih besar

dan terdapat orang dalam ruangan maka kipas otomatis akan hidup (ON) dengan

putaran yang sudah kita atur pada nilai PWM pada program. Ketika belum

terdapat orang dalam ruangan, maka pengaturan setsuhu berada pada posisi

default yaitu sebesar 27°C. Kemudian seseorang dalam ruangan dapat merubah

87

nilai setsuhu sesuai keinginan dengan batas minimal nilai setsuhu yaitu 20°C dan

batas maksimal 40°C agar suhu ruangan tidak melebihi batas setsuhu yang

diberikan.

Setiap kenaikan suhu 1°C pada range 26 - 33°C, maka PWM untuk kipas

semakin besar sesuai PWM yang telah ditentukan pada program. Jika suhu

ruangan lebih dari 33°C, maka kipas berada pada putaran penuh dengan PWM

255. Putaran kipas yang telah diatur oleh PWM, diharapkan dapat menurunkan

suhu dalam ruangan dengan putaran kipas yang tidak langsung menyala pada

kondisi putaran penuh.

87

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan perancangan dan pembuatan proyek akhir Sistem

Pencacah Kehadairan dan Pengatur Suhu Ruangan Otomatis ini maka dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Sistem ini dapat mendeteksi orang masuk dan keluar ruangan,

mendeteksi suhu, menampilkan informasi suhu dan jumlah orang

dalam ruangan.

2. Kelebihan alat ini diantaranya adalah menyalakan pendingin ruangan

secara otomatis dengan mendeteksi terlebih dahulu adanya orang

dalam ruangan.

3. Dengan mengatur kapan kipas akan menyala dengan sistem otomatis

dan pendeteksian suhu terlebih dahulu, maka dapat menghemat

penggunaan energi listrik.

5.2 Saran

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan di dalam penulisan

maupun rangkaian yang telah penulis buat. Dalam hal penulisan masih banyak

kesalahan-kesalahan yang tidak disengaja dan juga dalam hal pembuatan

rangkaian. Maka dalam bab ini diberikan saran untuk pengembangan lebih lanjut.

Adapun saran tersebut antara lain :

88

1. Pengembangan dapat dilakukan terhadap perangkat keras atau alat yang

digunakan bisa saja menggunakan IC Mikrokontroler yang lain ataupun

sensor orang masuk selain sensor photodiode.

2. Pintu yang diaplikasikan yaitu pintu yang hanya bisa dilewati oleh satu

orang baik masuk maupun keluar ruangan karena jika orang yang masuk

berdampingan 2 orang atau lebih, maka akan terjadi kesalahan counter.

3. Pengembangan dapat dilakukan terhadap perangkat lunak yang digunakan

oleh penulis di dalam pembuatan penulisan penelitian ini dan dapat pula

digunakan untuk aplikasi yang lain.

4. Untuk komponen-komponen utamanya lebih dikembangkan dalam hal

pemakaiannya dan bisa dibuat untuk tujuan ataupun proyek yang lebih

besar.

89

DAFTAR PUSTAKA

Abi Sabrina,”Fungsi Dasar Transistor”,http://abisabrina.wordpress.com/Diakses

pada 6 September 2011.

Agfianto Eko Putra, 2002, “Belajar Mikrokontroler (Teori dan Aplikasi)”, Gava

Media, Yogyakarta.

Bayu Sasongko,” Informasi Elektronika dan Teknologi Membuat Sensor Suhu

dengan LM35 dan Mikrokontroler Atmega16”,http://etekno.blogspot.com/

Diakses pada 5 September 2011.

Belajar Elektronika,”Rangkaian Display 7 Segmen 4 Digit Multiplex”,

http://belajar-elektronika.info/ Diakses pada 5 September 2011.

Blackbox Electronics,”Membuat Sistem Minimum AVR 40

PIN”,http://blackbox86.blogspot.com/ Diakses pada 5 September 2011.

Blackbox Electronics,”Tentang LCD”, http://blackbox86.blogspot.com/

Diakses pada 6 September 2011.

Depok Instrument,”Modul Elektronika”,http://depokinstruments.com/

Diakses pada 5 September 2011.

90

Edi Permadi, 2005, “Antar Muka LED”,President University, Jakarta

Electro Control Team,”Analog to Digital Converter

(ADC)”,http://electrocontrol.wordpress.com/ Diakses pada 5

September 2011.

Insan Sains Projects,”PWM Pengatur Kecepatan Mobile Robot”,

http://insansainsprojects.wordpress.com/ Diakses pada 5 September 2011.

Heryanto Ndaomanu,”LED dan Photodioda”,

http://heryantondaomanu.blogspot.com/ Diakses pada 6 September 2011.

Shato Media,”Sensor Suhu LM35”, http://shatomedia.com/

Diakses pada 5 September 2011.

Program Keseluruhan Sistem Pencacah Kehadiran dan Suhu Ruangan Otomatis

Berbasis Mikrokontroler

$regfile = "m16def.dat" $crystal = 12000000 '************** deklarasi sub rutin *************** Declare Sub Angka_segmen '*************** deklarasi variabel *************** Dim Datasuhu1 As Integer , Datasuhu2 As Integer , Datasuhu3 As Integer

, Datasuhu4 As Integer , Sensor As Byte, Suhu1 As Single , Suhu2 As Single , Suhu3 As Single , Suhu4 As Single , Pengali As Single , Sp As Byte, Tampil_suhu As String * 4 , Total_suhu As Single , Konvert_segmen As Single , Photo1 As Integer , Photo2 As Integer, A As Byte , Kounter As Byte , Setsuhu As Byte , Ulang As Byte , Orang As Byte , Tengah As Byte , Antara As Byte , Teng As Byte , Segmen1 As Byte , Segmen2 As Byte , Segmen3 As Byte , Segmen4 As Byte , Suhu_segmen As Byte , Data_segmen As Byte, Konvert2 As Bit , Konvert1 As Bit

'*************** konfigurasi PWM ************** Config Timer1 = Pwm , Pwm = 8 , Prescale = 64 , Compare A Pwm = Clear Down Pwm1a = 0 '*************** konfigurasi adc *************** Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc '************* konfigurasi pin LCD ************* Config Lcdpin = Pin , Db7 = Portd.0 , Db6 = Portd.1 , Db5 = Portd.2 , Db4 = Portd.3 , E = Portd.6 , Rs = Portd.7 Config Lcd = 16 * 2 Cursor Off '************* konfigurasi input output ********* Config Portc = Output Config Pina.4 = Output Config Pina.5 = Output Config Pina.6 = Output Config Pina.7 = Output Config Pinb.0 = Input Config Pinb.1 = Input Config Pinb.2 = Input Config Pinb.3 = Input Config Pinb.4 = Input Config Pinb.5 = Input Config Pinb.6 = Input Config Pinb.7 = Input

'Config Portd.5 = Output '******* deklarasi input output dalam variabel ******* Serve1 Alias Pinb.0 Serve2 Alias Pinb.1 Up Alias Pinb.2 Down Alias Pinb.3 Seg1 Alias Porta.4 Seg2 Alias Porta.5 Seg3 Alias Porta.6 Seg4 Alias Porta.7 In_1 Alias Portb.4 In_2 Alias Portb.5 Out_1 Alias Portb.6 Out_2 Alias Portb.7 Portb = &HFF Setsuhu = 27 '**************** baca adc ****************** Start Adc Cls Do Datasuhu1 = Getadc(0) Datasuhu2 = Getadc(1) '************ konversi adc jadi suhu ************* Pengali = 5 / 1024 Pengali = Pengali * 100 Suhu1 = Datasuhu1 * Pengali Suhu2 = Datasuhu2 * Pengali Total_suhu = Suhu1 + Suhu2 Total_suhu = Total_suhu / 2 Tampil_suhu = Fusing(total_suhu , "#.##") '*********** tampilkan suhu ke 7 segmen ********** Konvert_segmen = -10 ^ -45 Suhu_segmen = Total_suhu + Konvert_segmen Segmen1 = Suhu_segmen / 10 Segmen2 = Segmen1 Segmen1 = Segmen1 * 10 Segmen1 = Suhu_segmen - Segmen1 '*********** pengaturan set point suhu *********** If Up = 0 Then Bitwait Up , Set Incr Setsuhu Cls End If

If Down = 0 Then Bitwait Down , Set Decr Setsuhu Cls End If If Setsuhu = 255 Then Setsuhu = 0 Cls End If If Setsuhu = 19 Then Setsuhu = 20 Cls End If If Setsuhu = 41 Then Setsuhu = 40 Cls End If If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set Incr Orang End If Cls End If If Serve2 = 0 Then Bitwait Serve2 , Set If Serve1 = 0 Then Bitwait Serve1 , Set Decr Orang End If Cls End If If Orang = 255 Then Orang = 0 End If ‘************ konversi segmen *************** Segmen3 = Orang / 10

Segmen4 = Segmen3 Segmen3 = Segmen3 * 10 Segmen3 = Orang - Segmen3 '********** tampilkan suhu ke lcd ********** Locate 1 , 1 : Lcd "Setsuhu : " ; Setsuhu ; "'C" ‘******** logika pengkondisi pwm kipas ****** If Total_suhu > B And Orang >= 1 Then

If Total_suhu > 25 And Total_suhu <= 26 Then Pwm1a = 50 Else If Total_suhu > 26 And Total_suhu <= 27 Then Pwm1a = 75 Else If Total_suhu > 27 And Total_suhu <= 28 Then Pwm1a = 100 Else If Total_suhu > 28 And Total_suhu <= 29 Then Pwm1a = 125 Else If Total_suhu > 29 And Total_suhu <= 30 Then Pwm1a = 150 Else If Total_suhu > 30 And Total_suhu <= 31 Then Pwm1a = 175 Else If Total_suhu > 31 And Total_suhu <= 32 Then Pwm1a = 200 Else If Total_suhu > 32 And Total_suhu <= 33 Then Pwm1a = 225 Else If Total_suhu > 33 Then Pwm1a = 255 End If End If End If End If

End If End If End If End If End If Else

Pwm1a = 0 End If '******** tampilkan jumlah org dan suhu ke 7-segment ******* Seg1 = 1 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 0 Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 1 Seg3 = 0 Seg4 = 0 Data_segmen = Segmen1 Angka_segmen Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 1 Seg4 = 0 Data_segmen = Segmen4 Angka_segmen Delay Waitus 500 Seg1 = 0 Seg2 = 0 Seg3 = 0 Seg4 = 1 Data_segmen = Segmen3 Angka_segmen Delay Waitus 500 Porta = &H00 Waitus 500 '*************** perulangan ************** Loop

'************ sub angka segmen *********** Sub Angka_segmen Select Case Data_segmen Case 0 : Portc = &H40 Case 1 : Portc = &HF9 Case 2 : Portc = &H24 Case 3 : Portc = &H30 Case 4 : Portc = &H19 Case 5 : Portc = &H12 Case 6 : Portc = &H02 Case 7 : Portc = &HF8 Case 8 : Portc = &H00 Case 9 : Portc = &H10 End Select End Sub

©2001 Fairchild Semiconductor Corporation

www.fairchildsemi.com

Rev. 1.0.1

Features• Output Current up to 1A • Output Voltages of 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V • Thermal Overload Protection • Short Circuit Protection• Output Transistor Safe Operating Area Protection

DescriptionThe MC78XX/LM78XX/MC78XXA series of three terminal positive regulators are available in the TO-220/D-PAK package and with several fixed output voltages, making them useful in a wide range of applications. Each type employs internal current limiting,thermal shut down and safe operating area protection, making it essentially indestructible. If adequate heat sinkingis provided, they can deliver over 1A output current.Although designed primarily as fixed voltage regulators,these devices can be used with external components toobtain adjustable voltages and currents.

TO-220

D-PAK

1. Input 2. GND 3. Output

1

1

Internal Block Digram

MC78XX/LM78XX/MC78XXA3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

2

Absolute Maximum Ratings

Electrical Characteristics (MC7805/LM7805)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI = 10V, CI= 0.33µF, CO= 0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in Vo due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Value UnitInput Voltage (for VO = 5V to 18V)(for VO = 24V)

VIVI

3540

VV

Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220) RθJC 5 oC/WThermal Resistance Junction-Air (TO-220) RθJA 65 oC/WOperating Temperature Range TOPR 0 ~ +125 oCStorage Temperature Range TSTG -65 ~ +150 oC

Parameter Symbol ConditionsMC7805/LM7805

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 4.8 5.0 5.25.0mA ≤ Io ≤ 1.0A, PO ≤ 15WVI = 7V to 20V 4.75 5.0 5.25 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ=+25 oCVO = 7V to 25V - 4.0 100

mVVI = 8V to 12V - 1.6 50

Load Regulation (Note1) Regload TJ=+25 oCIO = 5.0mA to1.5A - 9 100

mVIO =250mA to 750mA - 4 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.0 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - 0.03 0.5

mAVI= 7V to 25V - 0.3 1.3

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO= 5mA - -0.8 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA=+25 oC - 42 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVO = 8V to 18V 62 73 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 15 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA =+25 oC - 230 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

3

Electrical Characteristics (MC7806)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =11V, CI= 0.33µF, CO= 0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7806

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 5.75 6.0 6.255.0mA ≤ IO ≤ 1.0A, PO ≤ 15WVI = 8.0V to 21V 5.7 6.0 6.3 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 8V to 25V - 5 120

mVVI = 9V to 13V - 1.5 60

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO =5mA to 1.5A - 9 120

mVIO =250mA to750A - 3 60

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.0 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1A - - 0.5

mAVI = 8V to 25V - - 1.3

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -0.8 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 45 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 9V to 19V 59 75 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 19 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA=+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

4

Electrical Characteristics (MC7808)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =14V, CI= 0.33µF, CO= 0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7808

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 7.7 8.0 8.35.0mA ≤ IO ≤ 1.0A, PO ≤ 15WVI = 10.5V to 23V 7.6 8.0 8.4 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 10.5V to 25V - 5.0 160

mVVI = 11.5V to 17V - 2.0 80

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO = 5.0mA to 1.5A - 10 160

mVIO= 250mA to 750mA - 5.0 80

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.0 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - 0.05 0.5

mAVI = 10.5A to 25V - 0.5 1.0

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -0.8 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 52 - µV/VoRipple Rejection RR f = 120Hz, VI= 11.5V to 21.5V 56 73 - dBDropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 oC - 230 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

5

Electrical Characteristics (MC7809)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =15V, CI= 0.33µF, CO= 0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7809

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25°C 8.65 9 9.355.0mA≤ IO ≤1.0A, PO ≤15WVI= 11.5V to 24V 8.6 9 9.4 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ=+25°CVI = 11.5V to 25V - 6 180

mVVI = 12V to 17V - 2 90

Load Regulation (Note1) Regload TJ=+25°CIO = 5mA to 1.5A - 12 180

mVIO = 250mA to 750mA - 4 90

Quiescent Current IQ TJ=+25°C - 5.0 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - - 0.5

mAVI = 11.5V to 26V - - 1.3

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1 - mV/ °COutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 °C - 58 - µV/VoRipple Rejection RR f = 120Hz

VI = 13V to 23V 56 71 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25°C - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25°C - 250 - mAPeak Current IPK TJ= +25°C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

6

Electrical Characteristics (MC7810)(Refer to test circuit ,0°C< TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =16V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7810

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 °C 9.6 10 10.45.0mA ≤ IO≤1.0A, PO ≤15WVI = 12.5V to 25V 9.5 10 10.5 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25°CVI = 12.5V to 25V - 10 200

mVVI = 13V to 25V - 3 100

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25°CIO = 5mA to 1.5A - 12 200

mVIO = 250mA to 750mA - 4 400

Quiescent Current IQ TJ =+25°C - 5.1 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - - 0.5

mAVI = 12.5V to 29V - - 1.0

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1 - mV/°COutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 °C - 58 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 13V to 23V 56 71 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 °C - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA=+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ =+25 °C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

7

Electrical Characteristics (MC7812)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =19V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7812

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 11.5 12 12.55.0mA ≤ IO≤1.0A, PO≤15WVI = 14.5V to 27V 11.4 12 12.6 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 14.5V to 30V - 10 240

mVVI = 16V to 22V - 3.0 120

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 11 240

mVIO = 250mA to 750mA - 5.0 120

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.1 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - 0.1 0.5

mAVI = 14.5V to 30V - 0.5 1.0

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 76 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 15V to 25V 55 71 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 18 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA=+25 oC - 230 - mAPeak Current IPK TJ = +25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

8

Electrical Characteristics (MC7815)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =23V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7815

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 14.4 15 15.65.0mA ≤ IO ≤ 1.0A, PO ≤ 15WVI = 17.5V to 30V 14.25 15 15.75 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 17.5V to 30V - 11 300

mVVI = 20V to 26V - 3 150

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 12 300

mVIO = 250mA to 750mA - 4 150

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.2 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - - 0.5

mAVI = 17.5V to 30V - - 1.0

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 90 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 18.5V to 28.5V 54 70 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 19 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA=+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

9

Electrical Characteristics (MC7818)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =27V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7818

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 17.3 18 18.75.0mA ≤ IO ≤1.0A, PO ≤15WVI = 21V to 33V 17.1 18 18.9 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 21V to 33V - 15 360

mVVI = 24V to 30V - 5 180

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 15 360

mVIO = 250mA to 750mA - 5.0 180

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.2 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - - 0.5

mAVI = 21V to 33V - - 1

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 110 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 22V to 32V 53 69 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 22 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA=+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

10

Electrical Characteristics (MC7824)(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =33V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol ConditionsMC7824

UnitMin. Typ. Max.

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 23 24 255.0mA ≤ IO ≤ 1.0A, PO ≤ 15WVI = 27V to 38V 22.8 24 25.25 V

Line Regulation (Note1) Regline TJ =+25 oCVI = 27V to 38V - 17 480

mVVI = 30V to 36V - 6 240

Load Regulation (Note1) Regload TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 15 480

mVIO = 250mA to 750mA - 5.0 240

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.2 8.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQIO = 5mA to 1.0A - 0.1 0.5

mAVI = 27V to 38V - 0.5 1

Output Voltage Drift ∆VO/∆T IO = 5mA - -1.5 - mV/ oCOutput Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC - 60 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120HzVI = 28V to 38V 50 67 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ=+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 28 - mΩShort Circuit Current ISC VI = 35V, TA=+25 oC - 230 - mAPeak Current IPK TJ =+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

11

Electrical Characteristics (MC7805A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 10V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 4.9 5 5.1VIO = 5mA to 1A, PO ≤ 15W

VI = 7.5V to 20V 4.8 5 5.2

Line Regulation (Note1) Regline

VI = 7.5V to 25VIO = 500mA - 5 50

mVVI = 8V to 12V - 3 50

TJ =+25 oCVI= 7.3V to 20V - 5 50VI= 8V to 12V - 1.5 25

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 9 100

mVIO = 5mA to 1A - 9 100IO = 250mA to 750mA - 4 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.0 6 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

IO = 5mA to 1A - - 0.5mAVI = 8 V to 25V, IO = 500mA - - 0.8

VI = 7.5V to 20V, TJ =+25 oC - - 0.8Output Voltage Drift ∆V/∆T Io = 5mA - -0.8 - mV/ oC

Output Noise Voltage VNf = 10Hz to 100KHzTA =+25 oC - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mAVI = 8V to 18V - 68 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ= +25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

12

Electrical Characteristics (MC7806A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I =11V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 5.58 6 6.12VIO = 5mA to 1A, PO ≤ 15W

VI = 8.6V to 21V 5.76 6 6.24

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 8.6V to 25VIO = 500mA - 5 60

mVVI= 9V to 13V - 3 60

TJ =+25 oCVI= 8.3V to 21V - 5 60VI= 9V to 13V - 1.5 30

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 9 100

mVIO = 5mA to 1A - 4 100IO = 250mA to 750mA - 5.0 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 4.3 6 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

IO = 5mA to 1A - - 0.5mAVI = 9V to 25V, IO = 500mA - - 0.8

VI= 8.5V to 21V, TJ =+25 oC - - 0.8Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -0.8 - mV/ oC

Output Noise Voltage VNf = 10Hz to 100KHzTA =+25 oC - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mAVI = 9V to 19V - 65 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

13

Electrical Characteristics (MC7808A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 14V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 oC 7.84 8 8.16VIO = 5mA to 1A, PO ≤15W

VI = 10.6V to 23V 7.7 8 8.3

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 10.6V to 25VIO = 500mA - 6 80

mVVI= 11V to 17V - 3 80

TJ =+25 oCVI= 10.4V to 23V - 6 80VI= 11V to 17V - 2 40

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 oCIO = 5mA to 1.5A - 12 100

mVIO = 5mA to 1A - 12 100IO = 250mA to 750mA - 5 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 oC - 5.0 6 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

IO = 5mA to 1A - - 0.5mAVI = 11V to 25V, IO = 500mA - - 0.8

VI= 10.6V to 23V, TJ =+25 oC - - 0.8Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -0.8 - mV/ oC

Output Noise Voltage VNf = 10Hz to 100KHzTA =+25 oC - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mAVI = 11.5V to 21.5V - 62 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 oC - 2 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 18 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 oC - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 oC - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

14

Electrical Characteristics (MC7809A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 15V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant, junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25°C 8.82 9.0 9.18VIO = 5mA to 1A, PO≤15W

VI = 11.2V to 24V 8.65 9.0 9.35

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 11.7V to 25VIO = 500mA - 6 90

mVVI= 12.5V to 19V - 4 45

TJ =+25°C VI= 11.5V to 24V - 6 90 VI= 12.5V to 19V - 2 45

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25°CIO = 5mA to 1.0A - 12 100

mVIO = 5mA to 1.0A - 12 100IO = 250mA to 750mA - 5 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 °C - 5.0 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 11.7V to 25V, TJ=+25 °C - - 0.8mAVI = 12V to 25V, IO = 500mA - - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.0 - mV/ °C

Output Noise Voltage VNf = 10Hz to 100KHzTA =+25 °C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mAVI = 12V to 22V - 62 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 °C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25°C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

15

Electrical Characteristics (MC7810A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 16V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25°C 9.8 10 10.2V IO = 5mA to 1A, PO ≤ 15W

VI =12.8V to 25V 9.6 10 10.4

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 12.8V to 26V IO = 500mA - 8 100

mV VI= 13V to 20V - 4 50

TJ =+25 °C VI= 12.5V to 25V - 8 100 VI= 13V to 20V - 3 50

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 °C IO = 5mA to 1.5A - 12 100

mV IO = 5mA to 1.0A - 12 100 IO = 250mA to 750mA - 5 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 °C - 5.0 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 13V to 26V, TJ=+25 °C - - 0.5mA VI = 12.8V to 25V, IO = 500mA - - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.0 - mV/ °C

Output Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz TA =+25 °C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mA VI = 14V to 24V - 62 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25°C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 17 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 °C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

16

Electrical Characteristics (MC7812A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 19V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 °C 11.75 12 12.25V IO = 5mA to 1A, PO ≤15W

VI = 14.8V to 27V 11.5 12 12.5

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 14.8V to 30V IO = 500mA - 10 120

mV VI= 16V to 22V - 4 120

TJ =+25 °C VI= 14.5V to 27V - 10 120 VI= 16V to 22V - 3 60

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 °C IO = 5mA to 1.5A - 12 100

mV IO = 5mA to 1.0A - 12 100 IO = 250mA to 750mA - 5 50

Quiescent Current IQ TJ =+25°C - 5.1 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 15V to 30V, TJ=+25 °C - 0.8mA VI = 14V to 27V, IO = 500mA - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.0 - mV/°C

Output Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz TA =+25°C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mA VI = 14V to 24V - 60 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25°C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 18 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 °C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

17

Electrical Characteristics (MC7815A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I =23V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 °C 14.7 15 15.3V IO = 5mA to 1A, PO ≤15W

VI = 17.7V to 30V 14.4 15 15.6

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 17.9V to 30V IO = 500mA - 10 150

mV VI= 20V to 26V - 5 150

TJ =+25°C VI= 17.5V to 30V - 11 150 VI= 20V to 26V - 3 75

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 °C IO = 5mA to 1.5A - 12 100

mV IO = 5mA to 1.0A - 12 100 IO = 250mA to 750mA - 5 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 °C - 5.2 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 17.5V to 30V, TJ =+25 °C - - 0.8mA VI = 17.5V to 30V, IO = 500mA - - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.0 - mV/°C

Output Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz TA =+25 °C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mA VI = 18.5V to 28.5V - 58 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 °C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 19 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25°C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

18

Electrical Characteristics (MC7818A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 27V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 °C 17.64 18 18.36V IO = 5mA to 1A, PO ≤15W

VI = 21V to 33V 17.3 18 18.7

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 21V to 33V IO = 500mA - 15 180

mV VI= 21V to 33V - 5 180

TJ =+25 °C VI= 20.6V to 33V - 15 180 VI= 24V to 30V - 5 90

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25°C IO = 5mA to 1.5A - 15 100

mV IO = 5mA to 1.0A - 15 100 IO = 250mA to 750mA - 7 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 °C - 5.2 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 21V to 33V, TJ=+25 °C - - 0.8mA VI = 21V to 33V, IO = 500mA - - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.0 - mV/ °C

Output Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz TA =+25°C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mA VI = 22V to 32V - 57 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25°C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 19 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25°C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 °C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

19

Electrical Characteristics (MC7824A)(Refer to the test circuits. 0°C < TJ < 125°C, Io =1A, V I = 33V, C I=0.33µF, C O=0.1µF, unless otherwise specified)

Note:1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Change in VO due to heating effects must be taken

into account separately. Pulse testing with low duty is used.

Parameter Symbol Conditions Min. Typ. Max. Unit

Output Voltage VO

TJ =+25 °C 23.5 24 24.5V IO = 5mA to 1A, PO ≤15W

VI = 27.3V to 38V 23 24 25

Line Regulation (Note1) Regline

VI= 27V to 38V IO = 500mA - 18 240

mV VI= 21V to 33V - 6 240

TJ =+25 °C VI= 26.7V to 38V - 18 240 VI= 30V to 36V - 6 120

Load Regulation (Note1) Regload

TJ =+25 °C IO = 5mA to 1.5A - 15 100

mV IO = 5mA to 1.0A - 15 100 IO = 250mA to 750mA - 7 50

Quiescent Current IQ TJ =+25 °C - 5.2 6.0 mA

Quiescent Current Change ∆IQ

VI = 27.3V to 38V, TJ =+25 °C - - 0.8mA VI = 27.3V to 38V, IO = 500mA - - 0.8

IO = 5mA to 1.0A - - 0.5Output Voltage Drift ∆V/∆T IO = 5mA - -1.5 - mV/ °C

Output Noise Voltage VN f = 10Hz to 100KHz TA = 25 °C - 10 - µV/Vo

Ripple Rejection RR f = 120Hz, IO = 500mA VI = 28V to 38V - 54 - dB

Dropout Voltage VDrop IO = 1A, TJ =+25 °C - 2.0 - VOutput Resistance rO f = 1KHz - 20 - mΩShort Circuit Current ISC VI= 35V, TA =+25 °C - 250 - mAPeak Current IPK TJ=+25 °C - 2.2 - A

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

20

Typical Perfomance Characteristics

Figure 1. Quiescent Current

Figure 3. Output Voltage

Figure 2. Peak Output Current

Figure 4. Quiescent Current

I

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

21

Typical Applications

Figure 5. DC Parameters

Figure 6. Load Regulation

Figure 7. Ripple Rejection

Figure 8. Fixed Output Regulator

Input OutputMC78XX/LM78XX

Input OutputMC78XX/LM78XX

Input OutputMC78XX/LM78XX

Input OutputMC78XX/LM78XX

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

22

Figure 9. Constant Current Regulator

Notes:(1) To specify an output voltage. substitute voltage value for "XX." A common ground is required between the input and the

Output voltage. The input voltage must remain typically 2.0V above the output voltage even during the low point on the inputripple voltage.

(2) CI is required if regulator is located an appreciable distance from power Supply filter.(3) CO improves stability and transient response.

VO = VXX(1+R2/R1)+IQR2Figure 10. Circuit for Increasing Output Voltage

IRI ≥5 IQVO = VXX(1+R2/R1)+IQR2

Figure 11. Adjustable Output Regulator (7 to 30V)

Input OutputMC78XX/LM78XX

CI

Co

Input OutputMC78XX/LM78XX

CICo

IRI 5IQ≥

Input OutputMC7805LM7805

LM741Co

CI

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

23

Figure 12. High Current Voltage Regulator

Figure 13. High Output Current with Short Circuit Protection

Figure 14. Tracking Voltage Regulator

Input

OutputMC78XX/LM78XX

Input

OutputMC78XX/LM78XX

MC78XX/LM78XX

LM741

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

24

Figure 15. Split Power Supply ( ±15V-1A)

Figure 16. Negative Output Voltage Circuit

Figure 17. Switching Regulator

MC7815

MC7915

Input

Output

MC78XX/LM78XX

Input Output

MC78XX/LM78XX

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

25

Mechanical DimensionsPackage

4.50 ±0.209.90 ±0.20

1.52 ±0.10

0.80 ±0.102.40 ±0.20

10.00 ±0.20

1.27 ±0.10

ø3.60 ±0.10

(8.70)

2.80

±0.

1015

.90

±0.2

0

10.0

8 ±0

.30

18.9

5MA

X.

(1.7

0)

(3.7

0)(3

.00)

(1.4

6)

(1.0

0)

(45°)

9.20

±0.

2013

.08

±0.2

0

1.30

±0.

10

1.30+0.10–0.05

0.50+0.10–0.05

2.54TYP[2.54 ±0.20]

2.54TYP[2.54 ±0.20]

TO-220

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

26

Mechancal Dimensions (Continued)

Package

6.60 ±0.20

2.30 ±0.10

0.50 ±0.10

5.34 ±0.30

0.70

±0.

20

0.60

±0.

200.

80 ±

0.20

9.50

±0.

30

6.10

±0.

20

2.70

±0.

209.

50 ±

0.30

6.10

±0.

20

2.70

±0.

20

MIN

0.55

0.76 ±0.10 0.50 ±0.10

1.02 ±0.20

2.30 ±0.20

6.60 ±0.20

0.76 ±0.10

(5.34)

(1.50)

(2XR0.25)

(5.04)

0.89

±0.

10

(0.1

0)(3

.05)

(1.0

0)

(0.9

0)

(0.7

0)

0.91

±0.

10

2.30TYP[2.30±0.20]

2.30TYP[2.30±0.20]

MAX0.96

(4.34)(0.50) (0.50)

D-PAK

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

27

Ordering InformationProduct Number Output Voltage Tolerance Package Operating Temperature

LM7805CT ±4% TO-220 0 ~ + 125°C

Product Number Output Voltage Tolerance Package Operating TemperatureMC7805CT

±4%

TO-220

0 ~ + 125°C

MC7806CTMC7808CTMC7809CTMC7810CTMC7812CTMC7815CTMC7818CTMC7824CT

MC7805CDT

D-PAK

MC7806CDTMC7808CDTMC7809CDTMC7810CDTMC7812CDTMC7805ACT

±2% TO-220

MC7806ACTMC7808ACTMC7809ACTMC7810ACTMC7812ACTMC7815ACTMC7818ACTMC7824ACT

MC78XX/LM78XX/MC78XXA

7/2/01 0.0m 001Stock#DSxxxxxxxx

2001 Fairchild Semiconductor Corporation

LIFE SUPPORT POLICY FAIRCHILD’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORT DEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT OF FAIRCHILD SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:

1. Life support devices or systems are devices or systems which, (a) are intended for surgical implant into the body, or (b) support or sustain life, and (c) whose failure to perform when properly used in accordance with instructions for use provided in the labeling, can be reasonably expected to result in a significant injury of the user.

2. A critical component in any component of a life support device or system whose failure to perform can be reasonably expected to cause the failure of the life support device or system, or to affect its safety or effectiveness.

www.fairchildsemi.com

DISCLAIMER FAIRCHILD SEMICONDUCTOR RESERVES THE RIGHT TO MAKE CHANGES WITHOUT FURTHER NOTICE TO ANY PRODUCTS HEREIN TO IMPROVE RELIABILITY, FUNCTION OR DESIGN. FAIRCHILD DOES NOT ASSUME ANY LIABILITY ARISING OUT OF THE APPLICATION OR USE OF ANY PRODUCT OR CIRCUIT DESCRIBED HEREIN; NEITHER DOES IT CONVEY ANY LICENSE UNDER ITS PATENT RIGHTS, NOR THE RIGHTS OF OTHERS.

Rangkaian Sistem Keseluruhan

LM35Precision Centigrade Temperature SensorsGeneral DescriptionThe LM35 series are precision integrated-circuit temperaturesensors, whose output voltage is linearly proportional to theCelsius (Centigrade) temperature. The LM35 thus has anadvantage over linear temperature sensors calibrated in˚ Kelvin, as the user is not required to subtract a largeconstant voltage from its output to obtain convenient Centi-grade scaling. The LM35 does not require any externalcalibration or trimming to provide typical accuracies of ±1⁄4˚Cat room temperature and ±3⁄4˚C over a full −55 to +150˚Ctemperature range. Low cost is assured by trimming andcalibration at the wafer level. The LM35’s low output imped-ance, linear output, and precise inherent calibration makeinterfacing to readout or control circuitry especially easy. Itcan be used with single power supplies, or with plus andminus supplies. As it draws only 60 µA from its supply, it hasvery low self-heating, less than 0.1˚C in still air. The LM35 israted to operate over a −55˚ to +150˚C temperature range,while the LM35C is rated for a −40˚ to +110˚C range (−10˚with improved accuracy). The LM35 series is available pack-

aged in hermetic TO-46 transistor packages, while theLM35C, LM35CA, and LM35D are also available in theplastic TO-92 transistor package. The LM35D is also avail-able in an 8-lead surface mount small outline package and aplastic TO-220 package.

Featuresn Calibrated directly in ˚ Celsius (Centigrade)n Linear + 10.0 mV/˚C scale factorn 0.5˚C accuracy guaranteeable (at +25˚C)n Rated for full −55˚ to +150˚C rangen Suitable for remote applicationsn Low cost due to wafer-level trimmingn Operates from 4 to 30 voltsn Less than 60 µA current drainn Low self-heating, 0.08˚C in still airn Nonlinearity only ±1⁄4˚C typicaln Low impedance output, 0.1 Ω for 1 mA load

Typical Applications

DS005516-3

FIGURE 1. Basic Centigrade Temperature Sensor(+2˚C to +150˚C)

DS005516-4

Choose R1 = −VS/50 µAV OUT=+1,500 mV at +150˚C

= +250 mV at +25˚C= −550 mV at −55˚C

FIGURE 2. Full-Range Centigrade Temperature Sensor

November 2000LM

35P

recisionC

entigradeTem

peratureS

ensors

© 2000 National Semiconductor Corporation DS005516 www.national.com

Connection Diagrams

TO-46Metal Can Package*

DS005516-1

*Case is connected to negative pin (GND)

Order Number LM35H, LM35AH, LM35CH, LM35CAH orLM35DH

See NS Package Number H03H

TO-92Plastic Package

DS005516-2

Order Number LM35CZ,LM35CAZ or LM35DZ

See NS Package Number Z03A

SO-8Small Outline Molded Package

DS005516-21

N.C. = No Connection

Top ViewOrder Number LM35DM

See NS Package Number M08A

TO-220Plastic Package*

DS005516-24

*Tab is connected to the negative pin (GND).Note: The LM35DT pinout is different than the discontinued LM35DP.

Order Number LM35DTSee NS Package Number TA03F

LM35

www.national.com 2

Absolute Maximum Ratings (Note 10)

If Military/Aerospace specified devices are required,please contact the National Semiconductor Sales Office/Distributors for availability and specifications.

Supply Voltage +35V to −0.2VOutput Voltage +6V to −1.0VOutput Current 10 mAStorage Temp.;

TO-46 Package, −60˚C to +180˚CTO-92 Package, −60˚C to +150˚CSO-8 Package, −65˚C to +150˚CTO-220 Package, −65˚C to +150˚C

Lead Temp.:TO-46 Package,

(Soldering, 10 seconds) 300˚C

TO-92 and TO-220 Package,(Soldering, 10 seconds) 260˚C

SO Package (Note 12)Vapor Phase (60 seconds) 215˚CInfrared (15 seconds) 220˚C

ESD Susceptibility (Note 11) 2500VSpecified Operating Temperature Range: TMIN to T MAX(Note 2)

LM35, LM35A −55˚C to +150˚CLM35C, LM35CA −40˚C to +110˚CLM35D 0˚C to +100˚C

Electrical Characteristics(Notes 1, 6)

LM35A LM35CA

Parameter Conditions Tested Design Tested Design Units

Typical Limit Limit Typical Limit Limit (Max.)

(Note 4) (Note 5) (Note 4) (Note 5)

Accuracy T A=+25˚C ±0.2 ±0.5 ±0.2 ±0.5 ˚C

(Note 7) T A=−10˚C ±0.3 ±0.3 ±1.0 ˚C

T A=TMAX ±0.4 ±1.0 ±0.4 ±1.0 ˚C

T A=TMIN ±0.4 ±1.0 ±0.4 ±1.5 ˚C

Nonlinearity T MIN≤TA≤TMAX ±0.18 ±0.35 ±0.15 ±0.3 ˚C

(Note 8)

Sensor Gain T MIN≤TA≤TMAX +10.0 +9.9, +10.0 +9.9, mV/˚C

(Average Slope) +10.1 +10.1

Load Regulation T A=+25˚C ±0.4 ±1.0 ±0.4 ±1.0 mV/mA

(Note 3) 0≤IL≤1 mA T MIN≤TA≤TMAX ±0.5 ±3.0 ±0.5 ±3.0 mV/mA

Line Regulation T A=+25˚C ±0.01 ±0.05 ±0.01 ±0.05 mV/V

(Note 3) 4V≤V S≤30V ±0.02 ±0.1 ±0.02 ±0.1 mV/V

Quiescent Current V S=+5V, +25˚C 56 67 56 67 µA

(Note 9) V S=+5V 105 131 91 114 µA

V S=+30V, +25˚C 56.2 68 56.2 68 µA

V S=+30V 105.5 133 91.5 116 µA

Change of 4V≤VS≤30V, +25˚C 0.2 1.0 0.2 1.0 µA

Quiescent Current 4V≤V S≤30V 0.5 2.0 0.5 2.0 µA

(Note 3)

Temperature +0.39 +0.5 +0.39 +0.5 µA/˚C

Coefficient of

Quiescent Current

Minimum Temperature In circuit of +1.5 +2.0 +1.5 +2.0 ˚C

for Rated Accuracy Figure 1, IL=0

Long Term Stability T J=TMAX, for ±0.08 ±0.08 ˚C

1000 hours

LM35

www.national.com3

Electrical Characteristics(Notes 1, 6)

LM35 LM35C, LM35D

Parameter Conditions Tested Design Tested Design Units

Typical Limit Limit Typical Limit Limit (Max.)

(Note 4) (Note 5) (Note 4) (Note 5)

Accuracy, T A=+25˚C ±0.4 ±1.0 ±0.4 ±1.0 ˚C

LM35, LM35C T A=−10˚C ±0.5 ±0.5 ±1.5 ˚C

(Note 7) T A=TMAX ±0.8 ±1.5 ±0.8 ±1.5 ˚C

T A=TMIN ±0.8 ±1.5 ±0.8 ±2.0 ˚C

Accuracy, LM35D(Note 7)

T A=+25˚C ±0.6 ±1.5 ˚C

TA=TMAX ±0.9 ±2.0 ˚C

TA=TMIN ±0.9 ±2.0 ˚C

Nonlinearity T MIN≤TA≤TMAX ±0.3 ±0.5 ±0.2 ±0.5 ˚C

(Note 8)

Sensor Gain T MIN≤TA≤TMAX +10.0 +9.8, +10.0 +9.8, mV/˚C

(Average Slope) +10.2 +10.2

Load Regulation T A=+25˚C ±0.4 ±2.0 ±0.4 ±2.0 mV/mA

(Note 3) 0≤IL≤1 mA T MIN≤TA≤TMAX ±0.5 ±5.0 ±0.5 ±5.0 mV/mA

Line Regulation T A=+25˚C ±0.01 ±0.1 ±0.01 ±0.1 mV/V

(Note 3) 4V≤V S≤30V ±0.02 ±0.2 ±0.02 ±0.2 mV/V

Quiescent Current V S=+5V, +25˚C 56 80 56 80 µA

(Note 9) V S=+5V 105 158 91 138 µA

V S=+30V, +25˚C 56.2 82 56.2 82 µA

V S=+30V 105.5 161 91.5 141 µA

Change of 4V≤VS≤30V, +25˚C 0.2 2.0 0.2 2.0 µA

Quiescent Current 4V≤V S≤30V 0.5 3.0 0.5 3.0 µA

(Note 3)

Temperature +0.39 +0.7 +0.39 +0.7 µA/˚C

Coefficient of

Quiescent Current

Minimum Temperature In circuit of +1.5 +2.0 +1.5 +2.0 ˚C

for Rated Accuracy Figure 1, IL=0

Long Term Stability T J=TMAX, for ±0.08 ±0.08 ˚C

1000 hours

Note 1: Unless otherwise noted, these specifications apply: −55˚C≤TJ≤+150˚C for the LM35 and LM35A; −40˚≤TJ≤+110˚C for the LM35C and LM35CA; and0˚≤TJ≤+100˚C for the LM35D. VS=+5Vdc and ILOAD=50 µA, in the circuit of Figure 2. These specifications also apply from +2˚C to TMAX in the circuit of Figure 1.Specifications in boldface apply over the full rated temperature range.

Note 2: Thermal resistance of the TO-46 package is 400˚C/W, junction to ambient, and 24˚C/W junction to case. Thermal resistance of the TO-92 package is180˚C/W junction to ambient. Thermal resistance of the small outline molded package is 220˚C/W junction to ambient. Thermal resistance of the TO-220 packageis 90˚C/W junction to ambient. For additional thermal resistance information see table in the Applications section.

Note 3: Regulation is measured at constant junction temperature, using pulse testing with a low duty cycle. Changes in output due to heating effects can becomputed by multiplying the internal dissipation by the thermal resistance.

Note 4: Tested Limits are guaranteed and 100% tested in production.

Note 5: Design Limits are guaranteed (but not 100% production tested) over the indicated temperature and supply voltage ranges. These limits are not used tocalculate outgoing quality levels.

Note 6: Specifications in boldface apply over the full rated temperature range.

Note 7: Accuracy is defined as the error between the output voltage and 10mv/˚C times the device’s case temperature, at specified conditions of voltage, current,and temperature (expressed in ˚C).

Note 8: Nonlinearity is defined as the deviation of the output-voltage-versus-temperature curve from the best-fit straight line, over the device’s rated temperaturerange.

Note 9: Quiescent current is defined in the circuit of Figure 1.

Note 10: Absolute Maximum Ratings indicate limits beyond which damage to the device may occur. DC and AC electrical specifications do not apply when operatingthe device beyond its rated operating conditions. See Note 1.

Note 11: Human body model, 100 pF discharged through a 1.5 kΩ resistor.

Note 12: See AN-450 “Surface Mounting Methods and Their Effect on Product Reliability” or the section titled “Surface Mount” found in a current NationalSemiconductor Linear Data Book for other methods of soldering surface mount devices.

LM35

www.national.com 4

Typical Performance Characteristics

Thermal ResistanceJunction to Air

DS005516-25

Thermal Time Constant

DS005516-26

Thermal Responsein Still Air

DS005516-27

Thermal Response inStirred Oil Bath

DS005516-28

Minimum SupplyVoltage vs. Temperature

DS005516-29

Quiescent Currentvs. Temperature(In Circuit of Figure 1.)

DS005516-30

Quiescent Currentvs. Temperature(In Circuit of Figure 2.)

DS005516-31

Accuracy vs. Temperature(Guaranteed)

DS005516-32

Accuracy vs. Temperature(Guaranteed)

DS005516-33

LM35

www.national.com5

Typical Performance Characteristics (Continued)

ApplicationsThe LM35 can be applied easily in the same way as otherintegrated-circuit temperature sensors. It can be glued orcemented to a surface and its temperature will be withinabout 0.01˚C of the surface temperature.

This presumes that the ambient air temperature is almost thesame as the surface temperature; if the air temperature weremuch higher or lower than the surface temperature, theactual temperature of the LM35 die would be at an interme-diate temperature between the surface temperature and theair temperature. This is expecially true for the TO-92 plasticpackage, where the copper leads are the principal thermalpath to carry heat into the device, so its temperature mightbe closer to the air temperature than to the surface tempera-ture.

To minimize this problem, be sure that the wiring to theLM35, as it leaves the device, is held at the same tempera-ture as the surface of interest. The easiest way to do this isto cover up these wires with a bead of epoxy which willinsure that the leads and wires are all at the same tempera-ture as the surface, and that the LM35 die’s temperature willnot be affected by the air temperature.

The TO-46 metal package can also be soldered to a metalsurface or pipe without damage. Of course, in that case theV− terminal of the circuit will be grounded to that metal.Alternatively, the LM35 can be mounted inside a sealed-endmetal tube, and can then be dipped into a bath or screwedinto a threaded hole in a tank. As with any IC, the LM35 andaccompanying wiring and circuits must be kept insulated anddry, to avoid leakage and corrosion. This is especially true ifthe circuit may operate at cold temperatures where conden-sation can occur. Printed-circuit coatings and varnishes suchas Humiseal and epoxy paints or dips are often used toinsure that moisture cannot corrode the LM35 or its connec-tions.

These devices are sometimes soldered to a smalllight-weight heat fin, to decrease the thermal time constantand speed up the response in slowly-moving air. On theother hand, a small thermal mass may be added to thesensor, to give the steadiest reading despite small deviationsin the air temperature.

Temperature Rise of LM35 Due To Self-heating (Thermal Resistance, θJA)TO-46, TO-46*, TO-92, TO-92**, SO-8 SO-8** TO-220

no heatsink

small heat fin no heatsink

small heat fin no heatsink

small heat fin no heatsink

Still air 400˚C/W 100˚C/W 180˚C/W 140˚C/W 220˚C/W 110˚C/W 90˚C/W

Moving air 100˚C/W 40˚C/W 90˚C/W 70˚C/W 105˚C/W 90˚C/W 26˚C/W

Still oil 100˚C/W 40˚C/W 90˚C/W 70˚C/W

Stirred oil 50˚C/W 30˚C/W 45˚C/W 40˚C/W

(Clamped to metal,

Infinite heat sink) (24˚C/W) (55˚C/W)

*Wakefield type 201, or 1" disc of 0.020" sheet brass, soldered to case, or similar.**TO-92 and SO-8 packages glued and leads soldered to 1" square of 1/16" printed circuit board with 2 oz. foil or similar.

Noise Voltage

DS005516-34

Start-Up Response

DS005516-35

LM35

www.national.com 6

Typical Applications

CAPACITIVE LOADS

Like most micropower circuits, the LM35 has a limited abilityto drive heavy capacitive loads. The LM35 by itself is able todrive 50 pf without special precautions. If heavier loads areanticipated, it is easy to isolate or decouple the load with aresistor; see Figure 3. Or you can improve the tolerance ofcapacitance with a series R-C damper from output toground; see Figure 4.

When the LM35 is applied with a 200Ω load resistor asshown in Figure 5, Figure 6 or Figure 8 it is relatively immuneto wiring capacitance because the capacitance forms a by-pass from ground to input, not on the output. However, aswith any linear circuit connected to wires in a hostile envi-ronment, its performance can be affected adversely by in-tense electromagnetic sources such as relays, radio trans-mitters, motors with arcing brushes, SCR transients, etc, asits wiring can act as a receiving antenna and its internaljunctions can act as rectifiers. For best results in such cases,a bypass capacitor from VIN to ground and a series R-Cdamper such as 75Ω in series with 0.2 or 1 µF from output toground are often useful. These are shown in Figure 13,Figure 14, and Figure 16.

DS005516-19

FIGURE 3. LM35 with Decoupling from Capacitive Load

DS005516-20

FIGURE 4. LM35 with R-C Damper

DS005516-5

FIGURE 5. Two-Wire Remote Temperature Sensor(Grounded Sensor)

DS005516-6

FIGURE 6. Two-Wire Remote Temperature Sensor(Output Referred to Ground)

DS005516-7

FIGURE 7. Temperature Sensor, Single Supply, −55˚ to+150˚C

DS005516-8

FIGURE 8. Two-Wire Remote Temperature Sensor(Output Referred to Ground)

DS005516-9

FIGURE 9. 4-To-20 mA Current Source (0˚C to +100˚C)

LM35

www.national.com7

Typical Applications (Continued)

DS005516-10

FIGURE 10. Fahrenheit Thermometer

DS005516-11

FIGURE 11. Centigrade Thermometer (Analog Meter)

DS005516-12

FIGURE 12. Fahrenheit ThermometerExpanded ScaleThermometer

(50˚ to 80˚ Fahrenheit, for Example Shown)

DS005516-13

FIGURE 13. Temperature To Digital Converter (Serial Output) (+128˚C Full Scale)

DS005516-14

FIGURE 14. Temperature To Digital Converter (Parallel TRI-STATE ™ Outputs forStandard Data Bus to µP Interface) (128˚C Full Scale)

LM35

www.national.com 8

Typical Applications (Continued)

DS005516-16

*=1% or 2% film resistorTrim RB for VB=3.075VTrim RC for VC=1.955VTrim RA for VA=0.075V + 100mV/˚C x TambientExample, VA=2.275V at 22˚C

FIGURE 15. Bar-Graph Temperature Display (Dot Mode)

DS005516-15

FIGURE 16. LM35 With Voltage-To-Frequency Converter And Isolated Output(2˚C to +150˚C; 20 Hz to 1500 Hz)

LM35

www.national.com9

Block Diagram

DS005516-23

LM35

www.national.com 10

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted

TO-46 Metal Can Package (H)Order Number LM35H, LM35AH, LM35CH,

LM35CAH, or LM35DHNS Package Number H03H

SO-8 Molded Small Outline Package (M)Order Number LM35DM

NS Package Number M08A

LM35

www.national.com11

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

Power Package TO-220 (T)Order Number LM35DT

NS Package Number TA03F

LM35

www.national.com 12

Physical Dimensions inches (millimeters) unless otherwise noted (Continued)

LIFE SUPPORT POLICY

NATIONAL’S PRODUCTS ARE NOT AUTHORIZED FOR USE AS CRITICAL COMPONENTS IN LIFE SUPPORTDEVICES OR SYSTEMS WITHOUT THE EXPRESS WRITTEN APPROVAL OF THE PRESIDENT AND GENERALCOUNSEL OF NATIONAL SEMICONDUCTOR CORPORATION. As used herein:

1. Life support devices or systems are devices orsystems which, (a) are intended for surgical implantinto the body, or (b) support or sustain life, andwhose failure to perform when properly used inaccordance with instructions for use provided in thelabeling, can be reasonably expected to result in asignificant injury to the user.

2. A critical component is any component of a lifesupport device or system whose failure to performcan be reasonably expected to cause the failure ofthe life support device or system, or to affect itssafety or effectiveness.

National SemiconductorCorporationAmericasTel: 1-800-272-9959Fax: 1-800-737-7018Email: support@nsc.com

National SemiconductorEurope

Fax: +49 (0) 180-530 85 86Email: europe.support@nsc.com

Deutsch Tel: +49 (0) 69 9508 6208English Tel: +44 (0) 870 24 0 2171Français Tel: +33 (0) 1 41 91 8790

National SemiconductorAsia Pacific CustomerResponse GroupTel: 65-2544466Fax: 65-2504466Email: ap.support@nsc.com

National SemiconductorJapan Ltd.Tel: 81-3-5639-7560Fax: 81-3-5639-7507

www.national.com

TO-92 Plastic Package (Z)Order Number LM35CZ, LM35CAZ or LM35DZ

NS Package Number Z03A

LM35

Precision

Centigrade

Temperature

Sensors

National does not assume any responsibility for use of any circuitry described, no circuit patent licenses are implied and National reserves the right at any time without notice to change said circuitry and specifications.

2466HS–AVR–12/03

Features• High-performance, Low-power AVR® 8-bit Microcontroller• Advanced RISC Architecture

– 131 Powerful Instructions – Most Single-clock Cycle Execution– 32 x 8 General Purpose Working Registers– Fully Static Operation– Up to 16 MIPS Throughput at 16 MHz– On-chip 2-cycle Multiplier

• Nonvolatile Program and Data Memories– 16K Bytes of In-System Self-Programmable Flash

Endurance: 10,000 Write/Erase Cycles– Optional Boot Code Section with Independent Lock Bits

In-System Programming by On-chip Boot ProgramTrue Read-While-Write Operation

– 512 Bytes EEPROMEndurance: 100,000 Write/Erase Cycles

– 1K Byte Internal SRAM– Programming Lock for Software Security

• JTAG (IEEE std. 1149.1 Compliant) Interface– Boundary-scan Capabilities According to the JTAG Standard– Extensive On-chip Debug Support– Programming of Flash, EEPROM, Fuses, and Lock Bits through the JTAG Interface

• Peripheral Features– Two 8-bit Timer/Counters with Separate Prescalers and Compare Modes– One 16-bit Timer/Counter with Separate Prescaler, Compare Mode, and Capture

Mode– Real Time Counter with Separate Oscillator– Four PWM Channels– 8-channel, 10-bit ADC

8 Single-ended Channels7 Differential Channels in TQFP Package Only2 Differential Channels with Programmable Gain at 1x, 10x, or 200x

– Byte-oriented Two-wire Serial Interface– Programmable Serial USART– Master/Slave SPI Serial Interface– Programmable Watchdog Timer with Separate On-chip Oscillator– On-chip Analog Comparator

• Special Microcontroller Features– Power-on Reset and Programmable Brown-out Detection– Internal Calibrated RC Oscillator– External and Internal Interrupt Sources– Six Sleep Modes: Idle, ADC Noise Reduction, Power-save, Power-down, Standby

and Extended Standby• I/O and Packages

– 32 Programmable I/O Lines– 40-pin PDIP, 44-lead TQFP, and 44-pad MLF

• Operating Voltages– 2.7 - 5.5V for ATmega16L– 4.5 - 5.5V for ATmega16

• Speed Grades– 0 - 8 MHz for ATmega16L– 0 - 16 MHz for ATmega16

• Power Consumption @ 1 MHz, 3V, and 25°C for ATmega16L– Active: 1.1 mA– Idle Mode: 0.35 mA– Power-down Mode: < 1 µA

8-bit Microcontroller with 16K Bytes In-SystemProgrammable Flash

ATmega16ATmega16L

Summary

Note: This is a summary document. A complete documentis available on our Web site at www.atmel.com.

2 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

Pin Configurations Figure 1. Pinouts ATmega16

Disclaimer Typical values contained in this datasheet are based on simulations and characteriza-tion of other AVR microcontrollers manufactured on the same process technology. Minand Max values will be available after the device is characterized.

(XCK/T0) PB0(T1) PB1

(INT2/AIN0) PB2(OC0/AIN1) PB3

(SS) PB4(MOSI) PB5(MISO) PB6(SCK) PB7

RESETVCCGND

XTAL2XTAL1

(RXD) PD0(TXD) PD1(INT0) PD2(INT1) PD3

(OC1B) PD4(OC1A) PD5(ICP1) PD6

PA0 (ADC0)PA1 (ADC1)PA2 (ADC2)PA3 (ADC3)PA4 (ADC4)PA5 (ADC5)PA6 (ADC6)PA7 (ADC7)AREFGNDAVCCPC7 (TOSC2)PC6 (TOSC1)PC5 (TDI)PC4 (TDO)PC3 (TMS)PC2 (TCK)PC1 (SDA)PC0 (SCL)PD7 (OC2)

PA4 (ADC4)PA5 (ADC5)PA6 (ADC6)PA7 (ADC7)AREFGNDAVCCPC7 (TOSC2)PC6 (TOSC1)PC5 (TDI)PC4 (TDO)

(MOSI) PB5(MISO) PB6(SCK) PB7

RESETVCCGND

XTAL2XTAL1

(RXD) PD0(TXD) PD1(INT0) PD2

(INT1

) P

D3

(OC

1B)

PD

4(O

C1A

) P

D5

(ICP

1) P

D6

(OC

2) P

D7

VC

CG

ND

(SC

L) P

C0

(SD

A)

PC

1(T

CK

) P

C2

(TM

S)

PC

3

PB

4 (S

S)

PB

3 (A

IN1/

OC

0)P

B2

(AIN

0/IN

T2)

PB

1 (T

1)P

B0

(XC

K/T

0)G

ND

VC

CPA

0 (A

DC

0)PA

1 (A

DC

1)PA

2 (A

DC

2)PA

3 (A

DC

3)

PDIP

TQFP/MLF

3

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Overview The ATmega16 is a low-power CMOS 8-bit microcontroller based on the AVR enhancedRISC architecture. By executing powerful instructions in a single clock cycle, theATmega16 achieves throughputs approaching 1 MIPS per MHz allowing the systemdesigner to optimize power consumption versus processing speed.

Block Diagram Figure 2. Block Diagram

INTERNALOSCILLATOR

OSCILLATOR

WATCHDOGTIMER

MCU CTRL.& TIMING

OSCILLATOR

TIMERS/COUNTERS

INTERRUPTUNIT

STACKPOINTER

EEPROM

SRAM

STATUSREGISTER

USART

PROGRAMCOUNTER

PROGRAMFLASH

INSTRUCTIONREGISTER

INSTRUCTIONDECODER

PROGRAMMINGLOGIC SPI

ADCINTERFACE

COMP.INTERFACE

PORTA DRIVERS/BUFFERS

PORTA DIGITAL INTERFACE

GENERALPURPOSE

REGISTERS

X

Y

Z

ALU

+-

PORTC DRIVERS/BUFFERS

PORTC DIGITAL INTERFACE

PORTB DIGITAL INTERFACE

PORTB DRIVERS/BUFFERS

PORTD DIGITAL INTERFACE

PORTD DRIVERS/BUFFERS

XTAL1

XTAL2

RESET

CONTROLLINES

VCC

GND

MUX &ADC

AREF

PA0 - PA7 PC0 - PC7

PD0 - PD7PB0 - PB7

AVR CPU

TWI

AVCC

INTERNALCALIBRATEDOSCILLATOR

4 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

The AVR core combines a rich instruction set with 32 general purpose working registers.All the 32 registers are directly connected to the Arithmetic Logic Unit (ALU), allowingtwo independent registers to be accessed in one single instruction executed in one clockcycle. The resulting architecture is more code efficient while achieving throughputs up toten times faster than conventional CISC microcontrollers.

The ATmega16 provides the following features: 16K bytes of In-System ProgrammableFlash Program memory with Read-While-Write capabilities, 512 bytes EEPROM, 1Kbyte SRAM, 32 general purpose I/O lines, 32 general purpose working registers, aJTAG interface for Boundary-scan, On-chip Debugging support and programming, threeflexible Timer/Counters with compare modes, Internal and External Interrupts, a serialprogrammable USART, a byte oriented Two-wire Serial Interface, an 8-channel, 10-bitADC with optional differential input stage with programmable gain (TQFP package only),a programmable Watchdog Timer with Internal Oscillator, an SPI serial port, and sixsoftware selectable power saving modes. The Idle mode stops the CPU while allowingthe USART, Two-wire interface, A/D Converter, SRAM, Timer/Counters, SPI port, andinterrupt system to continue functioning. The Power-down mode saves the register con-tents but freezes the Oscillator, disabling all other chip functions until the next ExternalInterrupt or Hardware Reset. In Power-save mode, the Asynchronous Timer continuesto run, allowing the user to maintain a timer base while the rest of the device is sleeping.The ADC Noise Reduction mode stops the CPU and all I/O modules except Asynchro-nous Timer and ADC, to minimize switching noise during ADC conversions. In Standbymode, the crystal/resonator Oscillator is running while the rest of the device is sleeping.This allows very fast start-up combined with low-power consumption. In ExtendedStandby mode, both the main Oscillator and the Asynchronous Timer continue to run.

The device is manufactured using Atmel’s high density nonvolatile memory technology.The On-chip ISP Flash allows the program memory to be reprogrammed in-systemthrough an SPI serial interface, by a conventional nonvolatile memory programmer, orby an On-chip Boot program running on the AVR core. The boot program can use anyinterface to download the application program in the Application Flash memory. Soft-ware in the Boot Flash section will continue to run while the Application Flash section isupdated, providing true Read-While-Write operation. By combining an 8-bit RISC CPUwith In-System Self-Programmable Flash on a monolithic chip, the Atmel ATmega16 isa powerful microcontroller that provides a highly-flexible and cost-effective solution tomany embedded control applications.

The ATmega16 AVR is supported with a full suite of program and system developmenttools including: C compilers, macro assemblers, program debugger/simulators, in-circuitemulators, and evaluation kits.

Pin Descriptions

VCC Digital supply voltage.

GND Ground.

Port A (PA7..PA0) Port A serves as the analog inputs to the A/D Converter.

Port A also serves as an 8-bit bi-directional I/O port, if the A/D Converter is not used.Port pins can provide internal pull-up resistors (selected for each bit). The Port A outputbuffers have symmetrical drive characteristics with both high sink and source capability.When pins PA0 to PA7 are used as inputs and are externally pulled low, they will sourcecurrent if the internal pull-up resistors are activated. The Port A pins are tri-stated whena reset condition becomes active, even if the clock is not running.

5

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Port B (PB7..PB0) Port B is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors (selected for eachbit). The Port B output buffers have symmetrical drive characteristics with both high sinkand source capability. As inputs, Port B pins that are externally pulled low will sourcecurrent if the pull-up resistors are activated. The Port B pins are tri-stated when a resetcondition becomes active, even if the clock is not running.

Port B also serves the functions of various special features of the ATmega16 as listedon page 56.

Port C (PC7..PC0) Port C is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors (selected for eachbit). The Port C output buffers have symmetrical drive characteristics with both high sinkand source capability. As inputs, Port C pins that are externally pulled low will sourcecurrent if the pull-up resistors are activated. The Port C pins are tri-stated when a resetcondition becomes active, even if the clock is not running. If the JTAG interface isenabled, the pull-up resistors on pins PC5(TDI), PC3(TMS) and PC2(TCK) will be acti-vated even if a reset occurs.

Port C also serves the functions of the JTAG interface and other special features of theATmega16 as listed on page 59.

Port D (PD7..PD0) Port D is an 8-bit bi-directional I/O port with internal pull-up resistors (selected for eachbit). The Port D output buffers have symmetrical drive characteristics with both high sinkand source capability. As inputs, Port D pins that are externally pulled low will sourcecurrent if the pull-up resistors are activated. The Port D pins are tri-stated when a resetcondition becomes active, even if the clock is not running.

Port D also serves the functions of various special features of the ATmega16 as listedon page 61.

RESET Reset Input. A low level on this pin for longer than the minimum pulse length will gener-ate a reset, even if the clock is not running. The minimum pulse length is given in Table15 on page 36. Shorter pulses are not guaranteed to generate a reset.

XTAL1 Input to the inverting Oscillator amplifier and input to the internal clock operating circuit.

XTAL2 Output from the inverting Oscillator amplifier.

AVCC AVCC is the supply voltage pin for Port A and the A/D Converter. It should be externallyconnected to VCC, even if the ADC is not used. If the ADC is used, it should be con-nected to VCC through a low-pass filter.

AREF AREF is the analog reference pin for the A/D Converter.

6 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

Register SummaryAddress Name Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Page

$3F ($5F) SREG I T H S V N Z C 7

$3E ($5E) SPH – – – – – SP10 SP9 SP8 10

$3D ($5D) SPL SP7 SP6 SP5 SP4 SP3 SP2 SP1 SP0 10

$3C ($5C) OCR0 Timer/Counter0 Output Compare Register 83

$3B ($5B) GICR INT1 INT0 INT2 – – – IVSEL IVCE 46, 67

$3A ($5A) GIFR INTF1 INTF0 INTF2 – – – – – 68

$39 ($59) TIMSK OCIE2 TOIE2 TICIE1 OCIE1A OCIE1B TOIE1 OCIE0 TOIE0 83, 114, 132

$38 ($58) TIFR OCF2 TOV2 ICF1 OCF1A OCF1B TOV1 OCF0 TOV0 84, 115, 132

$37 ($57) SPMCR SPMIE RWWSB – RWWSRE BLBSET PGWRT PGERS SPMEN 249

$36 ($56) TWCR TWINT TWEA TWSTA TWSTO TWWC TWEN – TWIE 178

$35 ($55) MCUCR SM2 SE SM1 SM0 ISC11 ISC10 ISC01 ISC00 30, 66

$34 ($54) MCUCSR JTD ISC2 – JTRF WDRF BORF EXTRF PORF 39, 67, 229

$33 ($53) TCCR0 FOC0 WGM00 COM01 COM00 WGM01 CS02 CS01 CS00 81

$32 ($52) TCNT0 Timer/Counter0 (8 Bits) 83

$31(1) ($51)(1) OSCCAL Oscillator Calibration Register 28

OCDR On-Chip Debug Register 225

$30 ($50) SFIOR ADTS2 ADTS1 ADTS0 – ACME PUD PSR2 PSR10 55,86,133,199,219

$2F ($4F) TCCR1A COM1A1 COM1A0 COM1B1 COM1B0 FOC1A FOC1B WGM11 WGM10 109

$2E ($4E) TCCR1B ICNC1 ICES1 – WGM13 WGM12 CS12 CS11 CS10 112

$2D ($4D) TCNT1H Timer/Counter1 – Counter Register High Byte 113

$2C ($4C) TCNT1L Timer/Counter1 – Counter Register Low Byte 113

$2B ($4B) OCR1AH Timer/Counter1 – Output Compare Register A High Byte 113

$2A ($4A) OCR1AL Timer/Counter1 – Output Compare Register A Low Byte 113

$29 ($49) OCR1BH Timer/Counter1 – Output Compare Register B High Byte 113

$28 ($48) OCR1BL Timer/Counter1 – Output Compare Register B Low Byte 113

$27 ($47) ICR1H Timer/Counter1 – Input Capture Register High Byte 114

$26 ($46) ICR1L Timer/Counter1 – Input Capture Register Low Byte 114

$25 ($45) TCCR2 FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20 127

$24 ($44) TCNT2 Timer/Counter2 (8 Bits) 129

$23 ($43) OCR2 Timer/Counter2 Output Compare Register 129

$22 ($42) ASSR – – – – AS2 TCN2UB OCR2UB TCR2UB 130

$21 ($41) WDTCR – – – WDTOE WDE WDP2 WDP1 WDP0 41

$20(2) ($40)(2) UBRRH URSEL – – – UBRR[11:8] 165

UCSRC URSEL UMSEL UPM1 UPM0 USBS UCSZ1 UCSZ0 UCPOL 164

$1F ($3F) EEARH – – – – – – – EEAR8 17

$1E ($3E) EEARL EEPROM Address Register Low Byte 17

$1D ($3D) EEDR EEPROM Data Register 17

$1C ($3C) EECR – – – – EERIE EEMWE EEWE EERE 17

$1B ($3B) PORTA PORTA7 PORTA6 PORTA5 PORTA4 PORTA3 PORTA2 PORTA1 PORTA0 64

$1A ($3A) DDRA DDA7 DDA6 DDA5 DDA4 DDA3 DDA2 DDA1 DDA0 64

$19 ($39) PINA PINA7 PINA6 PINA5 PINA4 PINA3 PINA2 PINA1 PINA0 64

$18 ($38) PORTB PORTB7 PORTB6 PORTB5 PORTB4 PORTB3 PORTB2 PORTB1 PORTB0 64

$17 ($37) DDRB DDB7 DDB6 DDB5 DDB4 DDB3 DDB2 DDB1 DDB0 64

$16 ($36) PINB PINB7 PINB6 PINB5 PINB4 PINB3 PINB2 PINB1 PINB0 64

$15 ($35) PORTC PORTC7 PORTC6 PORTC5 PORTC4 PORTC3 PORTC2 PORTC1 PORTC0 65

$14 ($34) DDRC DDC7 DDC6 DDC5 DDC4 DDC3 DDC2 DDC1 DDC0 65

$13 ($33) PINC PINC7 PINC6 PINC5 PINC4 PINC3 PINC2 PINC1 PINC0 65

$12 ($32) PORTD PORTD7 PORTD6 PORTD5 PORTD4 PORTD3 PORTD2 PORTD1 PORTD0 65

$11 ($31) DDRD DDD7 DDD6 DDD5 DDD4 DDD3 DDD2 DDD1 DDD0 65

$10 ($30) PIND PIND7 PIND6 PIND5 PIND4 PIND3 PIND2 PIND1 PIND0 65

$0F ($2F) SPDR SPI Data Register 140

$0E ($2E) SPSR SPIF WCOL – – – – – SPI2X 140

$0D ($2D) SPCR SPIE SPE DORD MSTR CPOL CPHA SPR1 SPR0 138

$0C ($2C) UDR USART I/O Data Register 161

$0B ($2B) UCSRA RXC TXC UDRE FE DOR PE U2X MPCM 162

$0A ($2A) UCSRB RXCIE TXCIE UDRIE RXEN TXEN UCSZ2 RXB8 TXB8 163

$09 ($29) UBRRL USART Baud Rate Register Low Byte 165

$08 ($28) ACSR ACD ACBG ACO ACI ACIE ACIC ACIS1 ACIS0 200

$07 ($27) ADMUX REFS1 REFS0 ADLAR MUX4 MUX3 MUX2 MUX1 MUX0 215

$06 ($26) ADCSRA ADEN ADSC ADATE ADIF ADIE ADPS2 ADPS1 ADPS0 217

$05 ($25) ADCH ADC Data Register High Byte 218

$04 ($24) ADCL ADC Data Register Low Byte 218

$03 ($23) TWDR Two-wire Serial Interface Data Register 180

$02 ($22) TWAR TWA6 TWA5 TWA4 TWA3 TWA2 TWA1 TWA0 TWGCE 180

7

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Notes: 1. When the OCDEN Fuse is unprogrammed, the OSCCAL Register is always accessed on this address. Refer to the debug-ger specific documentation for details on how to use the OCDR Register.

2. Refer to the USART description for details on how to access UBRRH and UCSRC.3. For compatibility with future devices, reserved bits should be written to zero if accessed. Reserved I/O memory addresses

should never be written.4. Some of the Status Flags are cleared by writing a logical one to them. Note that the CBI and SBI instructions will operate on

all bits in the I/O Register, writing a one back into any flag read as set, thus clearing the flag. The CBI and SBI instructionswork with registers $00 to $1F only.

$01 ($21) TWSR TWS7 TWS6 TWS5 TWS4 TWS3 – TWPS1 TWPS0 179

$00 ($20) TWBR Two-wire Serial Interface Bit Rate Register 178

Address Name Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 Page

8 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

Instruction Set Summary

Mnemonics Operands Description Operation Flags #Clocks

ARITHMETIC AND LOGIC INSTRUCTIONS

ADD Rd, Rr Add two Registers Rd ← Rd + Rr Z,C,N,V,H 1

ADC Rd, Rr Add with Carry two Registers Rd ← Rd + Rr + C Z,C,N,V,H 1

ADIW Rdl,K Add Immediate to Word Rdh:Rdl ← Rdh:Rdl + K Z,C,N,V,S 2

SUB Rd, Rr Subtract two Registers Rd ← Rd - Rr Z,C,N,V,H 1

SUBI Rd, K Subtract Constant from Register Rd ← Rd - K Z,C,N,V,H 1

SBC Rd, Rr Subtract with Carry two Registers Rd ← Rd - Rr - C Z,C,N,V,H 1

SBCI Rd, K Subtract with Carry Constant from Reg. Rd ← Rd - K - C Z,C,N,V,H 1

SBIW Rdl,K Subtract Immediate from Word Rdh:Rdl ← Rdh:Rdl - K Z,C,N,V,S 2

AND Rd, Rr Logical AND Registers Rd ← Rd • Rr Z,N,V 1

ANDI Rd, K Logical AND Register and Constant Rd ← Rd • K Z,N,V 1

OR Rd, Rr Logical OR Registers Rd ← Rd v Rr Z,N,V 1

ORI Rd, K Logical OR Register and Constant Rd ← Rd v K Z,N,V 1

EOR Rd, Rr Exclusive OR Registers Rd ← Rd ⊕ Rr Z,N,V 1

COM Rd One’s Complement Rd ← $FF − Rd Z,C,N,V 1

NEG Rd Two’s Complement Rd ← $00 − Rd Z,C,N,V,H 1

SBR Rd,K Set Bit(s) in Register Rd ← Rd v K Z,N,V 1

CBR Rd,K Clear Bit(s) in Register Rd ← Rd • ($FF - K) Z,N,V 1

INC Rd Increment Rd ← Rd + 1 Z,N,V 1

DEC Rd Decrement Rd ← Rd − 1 Z,N,V 1

TST Rd Test for Zero or Minus Rd ← Rd • Rd Z,N,V 1

CLR Rd Clear Register Rd ← Rd ⊕ Rd Z,N,V 1

SER Rd Set Register Rd ← $FF None 1

MUL Rd, Rr Multiply Unsigned R1:R0 ← Rd x Rr Z,C 2

MULS Rd, Rr Multiply Signed R1:R0 ← Rd x Rr Z,C 2

MULSU Rd, Rr Multiply Signed with Unsigned R1:R0 ← Rd x Rr Z,C 2

FMUL Rd, Rr Fractional Multiply Unsigned R1:R0 ← (Rd x Rr) << 1 Z,C 2

FMULS Rd, Rr Fractional Multiply Signed R1:R0 ← (Rd x Rr) << 1 Z,C 2

FMULSU Rd, Rr Fractional Multiply Signed with Unsigned R1:R0 ← (Rd x Rr) << 1 Z,C 2

BRANCH INSTRUCTIONS

RJMP k Relative Jump PC ← PC + k + 1 None 2

IJMP Indirect Jump to (Z) PC ← Z None 2

JMP k Direct Jump PC ← k None 3

RCALL k Relative Subroutine Call PC ← PC + k + 1 None 3

ICALL Indirect Call to (Z) PC ← Z None 3

CALL k Direct Subroutine Call PC ← k None 4

RET Subroutine Return PC ← STACK None 4

RETI Interrupt Return PC ← STACK I 4

CPSE Rd,Rr Compare, Skip if Equal if (Rd = Rr) PC ← PC + 2 or 3 None 1 / 2 / 3

CP Rd,Rr Compare Rd − Rr Z, N,V,C,H 1

CPC Rd,Rr Compare with Carry Rd − Rr − C Z, N,V,C,H 1

CPI Rd,K Compare Register with Immediate Rd − K Z, N,V,C,H 1

SBRC Rr, b Skip if Bit in Register Cleared if (Rr(b)=0) PC ← PC + 2 or 3 None 1 / 2 / 3

SBRS Rr, b Skip if Bit in Register is Set if (Rr(b)=1) PC ← PC + 2 or 3 None 1 / 2 / 3

SBIC P, b Skip if Bit in I/O Register Cleared if (P(b)=0) PC ← PC + 2 or 3 None 1 / 2 / 3

SBIS P, b Skip if Bit in I/O Register is Set if (P(b)=1) PC ← PC + 2 or 3 None 1 / 2 / 3

BRBS s, k Branch if Status Flag Set if (SREG(s) = 1) then PC←PC+k + 1 None 1 / 2

BRBC s, k Branch if Status Flag Cleared if (SREG(s) = 0) then PC←PC+k + 1 None 1 / 2

BREQ k Branch if Equal if (Z = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRNE k Branch if Not Equal if (Z = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRCS k Branch if Carry Set if (C = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRCC k Branch if Carry Cleared if (C = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRSH k Branch if Same or Higher if (C = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRLO k Branch if Lower if (C = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRMI k Branch if Minus if (N = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRPL k Branch if Plus if (N = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRGE k Branch if Greater or Equal, Signed if (N ⊕ V= 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRLT k Branch if Less Than Zero, Signed if (N ⊕ V= 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRHS k Branch if Half Carry Flag Set if (H = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRHC k Branch if Half Carry Flag Cleared if (H = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRTS k Branch if T Flag Set if (T = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRTC k Branch if T Flag Cleared if (T = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRVS k Branch if Overflow Flag is Set if (V = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRVC k Branch if Overflow Flag is Cleared if (V = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

9

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

BRIE k Branch if Interrupt Enabled if ( I = 1) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

BRID k Branch if Interrupt Disabled if ( I = 0) then PC ← PC + k + 1 None 1 / 2

DATA TRANSFER INSTRUCTIONS

MOV Rd, Rr Move Between Registers Rd ← Rr None 1

MOVW Rd, Rr Copy Register Word Rd+1:Rd ← Rr+1:Rr None 1

LDI Rd, K Load Immediate Rd ← K None 1

LD Rd, X Load Indirect Rd ← (X) None 2

LD Rd, X+ Load Indirect and Post-Inc. Rd ← (X), X ← X + 1 None 2

LD Rd, - X Load Indirect and Pre-Dec. X ← X - 1, Rd ← (X) None 2

LD Rd, Y Load Indirect Rd ← (Y) None 2

LD Rd, Y+ Load Indirect and Post-Inc. Rd ← (Y), Y ← Y + 1 None 2

LD Rd, - Y Load Indirect and Pre-Dec. Y ← Y - 1, Rd ← (Y) None 2

LDD Rd,Y+q Load Indirect with Displacement Rd ← (Y + q) None 2

LD Rd, Z Load Indirect Rd ← (Z) None 2

LD Rd, Z+ Load Indirect and Post-Inc. Rd ← (Z), Z ← Z+1 None 2

LD Rd, -Z Load Indirect and Pre-Dec. Z ← Z - 1, Rd ← (Z) None 2

LDD Rd, Z+q Load Indirect with Displacement Rd ← (Z + q) None 2

LDS Rd, k Load Direct from SRAM Rd ← (k) None 2

ST X, Rr Store Indirect (X) ← Rr None 2

ST X+, Rr Store Indirect and Post-Inc. (X) ← Rr, X ← X + 1 None 2

ST - X, Rr Store Indirect and Pre-Dec. X ← X - 1, (X) ← Rr None 2

ST Y, Rr Store Indirect (Y) ← Rr None 2

ST Y+, Rr Store Indirect and Post-Inc. (Y) ← Rr, Y ← Y + 1 None 2

ST - Y, Rr Store Indirect and Pre-Dec. Y ← Y - 1, (Y) ← Rr None 2

STD Y+q,Rr Store Indirect with Displacement (Y + q) ← Rr None 2

ST Z, Rr Store Indirect (Z) ← Rr None 2

ST Z+, Rr Store Indirect and Post-Inc. (Z) ← Rr, Z ← Z + 1 None 2

ST -Z, Rr Store Indirect and Pre-Dec. Z ← Z - 1, (Z) ← Rr None 2

STD Z+q,Rr Store Indirect with Displacement (Z + q) ← Rr None 2

STS k, Rr Store Direct to SRAM (k) ← Rr None 2

LPM Load Program Memory R0 ← (Z) None 3

LPM Rd, Z Load Program Memory Rd ← (Z) None 3

LPM Rd, Z+ Load Program Memory and Post-Inc Rd ← (Z), Z ← Z+1 None 3

SPM Store Program Memory (Z) ← R1:R0 None -

IN Rd, P In Port Rd ← P None 1

OUT P, Rr Out Port P ← Rr None 1

PUSH Rr Push Register on Stack STACK ← Rr None 2

POP Rd Pop Register from Stack Rd ← STACK None 2

BIT AND BIT-TEST INSTRUCTIONS

SBI P,b Set Bit in I/O Register I/O(P,b) ← 1 None 2

CBI P,b Clear Bit in I/O Register I/O(P,b) ← 0 None 2

LSL Rd Logical Shift Left Rd(n+1) ← Rd(n), Rd(0) ← 0 Z,C,N,V 1

LSR Rd Logical Shift Right Rd(n) ← Rd(n+1), Rd(7) ← 0 Z,C,N,V 1

ROL Rd Rotate Left Through Carry Rd(0)←C,Rd(n+1)← Rd(n),C←Rd(7) Z,C,N,V 1

ROR Rd Rotate Right Through Carry Rd(7)←C,Rd(n)← Rd(n+1),C←Rd(0) Z,C,N,V 1

ASR Rd Arithmetic Shift Right Rd(n) ← Rd(n+1), n=0..6 Z,C,N,V 1

SWAP Rd Swap Nibbles Rd(3..0)←Rd(7..4),Rd(7..4)←Rd(3..0) None 1

BSET s Flag Set SREG(s) ← 1 SREG(s) 1

BCLR s Flag Clear SREG(s) ← 0 SREG(s) 1

BST Rr, b Bit Store from Register to T T ← Rr(b) T 1

BLD Rd, b Bit load from T to Register Rd(b) ← T None 1

SEC Set Carry C ← 1 C 1

CLC Clear Carry C ← 0 C 1

SEN Set Negative Flag N ← 1 N 1

CLN Clear Negative Flag N ← 0 N 1

SEZ Set Zero Flag Z ← 1 Z 1

CLZ Clear Zero Flag Z ← 0 Z 1

SEI Global Interrupt Enable I ← 1 I 1

CLI Global Interrupt Disable I ← 0 I 1

SES Set Signed Test Flag S ← 1 S 1

CLS Clear Signed Test Flag S ← 0 S 1

SEV Set Twos Complement Overflow. V ← 1 V 1

CLV Clear Twos Complement Overflow V ← 0 V 1SET Set T in SREG T ← 1 T 1CLT Clear T in SREG T ← 0 T 1SEH Set Half Carry Flag in SREG H ← 1 H 1

Mnemonics Operands Description Operation Flags #Clocks

10 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

CLH Clear Half Carry Flag in SREG H ← 0 H 1MCU CONTROL INSTRUCTIONSNOP No Operation None 1SLEEP Sleep (see specific descr. for Sleep function) None 1WDR Watchdog Reset (see specific descr. for WDR/timer) None 1BREAK Break For On-Chip Debug Only None N/A

Mnemonics Operands Description Operation Flags #Clocks

11

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Ordering InformationSpeed (MHz) Power Supply Ordering Code Package Operation Range

8 2.7 - 5.5V ATmega16L-8ACATmega16L-8PCATmega16L-8MC

44A40P644M1

Commercial(0oC to 70oC)

ATmega16L-8AIATmega16L-8PIATmega16L-8MI

44A40P644M1

Industrial(-40oC to 85oC)

16 4.5 - 5.5V ATmega16-16ACATmega16-16PCATmega16-16MC

44A40P644M1

Commercial(0oC to 70oC)

ATmega16-16AIATmega16-16PIATmega16-16MI

44A40P644M1

Industrial(-40oC to 85oC)

Package Type

44A 44-lead, Thin (1.0 mm) Plastic Gull Wing Quad Flat Package (TQFP)

40P6 40-pin, 0.600” Wide, Plastic Dual Inline Package (PDIP)

44M1 44-pad, 7 x 7 x 1.0 mm body, lead pitch 0.50 mm, Micro Lead Frame Package (MLF)

12 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

Packaging Information

44A

2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131

TITLE DRAWING NO.

R

REV.

44A, 44-lead, 10 x 10 mm Body Size, 1.0 mm Body Thickness,0.8 mm Lead Pitch, Thin Profile Plastic Quad Flat Package (TQFP)

B44A

10/5/2001

PIN 1 IDENTIFIER

0˚~7˚

PIN 1

L

C

A1 A2 A

D1

D

e E1 E

B

COMMON DIMENSIONS(Unit of Measure = mm)

SYMBOL MIN NOM MAX NOTE

Notes: 1. This package conforms to JEDEC reference MS-026, Variation ACB. 2. Dimensions D1 and E1 do not include mold protrusion. Allowable

protrusion is 0.25 mm per side. Dimensions D1 and E1 are maximum plastic body size dimensions including mold mismatch.

3. Lead coplanarity is 0.10 mm maximum.

A – – 1.20

A1 0.05 – 0.15

A2 0.95 1.00 1.05

D 11.75 12.00 12.25

D1 9.90 10.00 10.10 Note 2

E 11.75 12.00 12.25

E1 9.90 10.00 10.10 Note 2

B 0.30 – 0.45

C 0.09 – 0.20

L 0.45 – 0.75

e 0.80 TYP

13

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

40P6

2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131

TITLE DRAWING NO.

R

REV. 40P6, 40-lead (0.600"/15.24 mm Wide) Plastic Dual Inline Package (PDIP) B40P6

09/28/01

PIN1

E1

A1

B

REF

E

B1

C

L

SEATING PLANE

A

0º ~ 15º

D

e

eB

COMMON DIMENSIONS(Unit of Measure = mm)

SYMBOL MIN NOM MAX NOTE

A – – 4.826

A1 0.381 – –

D 52.070 – 52.578 Note 2

E 15.240 – 15.875

E1 13.462 – 13.970 Note 2

B 0.356 – 0.559

B1 1.041 – 1.651

L 3.048 – 3.556

C 0.203 – 0.381

eB 15.494 – 17.526

e 2.540 TYP

Notes: 1. This package conforms to JEDEC reference MS-011, Variation AC. 2. Dimensions D and E1 do not include mold Flash or Protrusion.

Mold Flash or Protrusion shall not exceed 0.25 mm (0.010").

14 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

44M1

2325 Orchard Parkway San Jose, CA 95131

TITLE DRAWING NO.

R

REV. 44M1, 44-pad, 7 x 7 x 1.0 mm Body, Lead Pitch 0.50 mm Micro Lead Frame Package (MLF) C44M1

01/15/03

COMMON DIMENSIONS(Unit of Measure = mm)

SYMBOL MIN NOM MAX NOTE

A 0.80 0.90 1.00

A1 – 0.02 0.05

A3 0.25 REF

b 0.18 0.23 0.30

D 7.00 BSC

D2 5.00 5.20 5.40

E 7.00 BSC

E2 5.00 5.20 5.40

e 0.50 BSC

L 0.35 0.55 0.75Notes: 1. JEDEC Standard MO-220, Fig. 1 (SAW Singulation) VKKD-1.

TOP VIEW

SIDE VIEW

BOTTOM VIEW

D

E

Marked Pin# 1 ID

E2

D2

b e

Pin #1 CornerL

A1

A3

A

SEATING PLANE

15

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Errata The revision letter in this section refers to the revision of the ATmega16 device.

ATmega16(L) Rev. I • IDCODE masks data from TDI input

1. IDCODE masks data from TDI input

The JTAG instruction IDCODE is not working correctly. Data to succeeding devicesare replaced by all-ones during Update-DR.

Problem Fix / Workaround

– If ATmega16 is the only device in the scan chain, the problem is not visible.

– Select the Device ID Register of the ATmega16 by issuing the IDCODEinstruction or by entering the Test-Logic-Reset state of the TAP controller toread out the contents of its Device ID Register and possibly data fromsucceeding devices of the scan chain. Issue the BYPASS instruction to theATmega16 while reading the Device ID Registers of preceding devices of theboundary scan chain.

– If the Device IDs of all devices in the boundary scan chain must be capturedsimultaneously, the ATmega16 must be the fist device in the chain.

ATmega16(L) Rev. H • IDCODE masks data from TDI input

1. IDCODE masks data from TDI input

The JTAG instruction IDCODE is not working correctly. Data to succeeding devicesare replaced by all-ones during Update-DR.

Problem Fix / Workaround

– If ATmega16 is the only device in the scan chain, the problem is not visible.

– Select the Device ID Register of the ATmega16 by issuing the IDCODEinstruction or by entering the Test-Logic-Reset state of the TAP controller toread out the contents of its Device ID Register and possibly data fromsucceeding devices of the scan chain. Issue the BYPASS instruction to theATmega16 while reading the Device ID Registers of preceding devices of theboundary scan chain.

– If the Device IDs of all devices in the boundary scan chain must be capturedsimultaneously, the ATmega16 must be the fist device in the chain.

ATmega16(L) Rev. G • IDCODE masks data from TDI input

1. IDCODE masks data from TDI input

The JTAG instruction IDCODE is not working correctly. Data to succeeding devicesare replaced by all-ones during Update-DR.

Problem Fix / Workaround

– If ATmega16 is the only device in the scan chain, the problem is not visible.

– Select the Device ID Register of the ATmega16 by issuing the IDCODEinstruction or by entering the Test-Logic-Reset state of the TAP controller toread out the contents of its Device ID Register and possibly data fromsucceeding devices of the scan chain. Issue the BYPASS instruction to theATmega16 while reading the Device ID Registers of preceding devices of theboundary scan chain.

16 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

– If the Device IDs of all devices in the boundary scan chain must be capturedsimultaneously, the ATmega16 must be the fist device in the chain.

17

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

Datasheet Change Log for ATmega16

This section contains a log on the changes made to the datasheet for ATmega16.

Changes from Rev. 2466G-10/03 to Rev. 2466H-12/03

All page numbers refer to this document.

1. Updated “Calibrated Internal RC Oscillator” on page 27.

Changes from Rev. 2466F-02/03 to Rev. 2466G-10/03

All page numbers refer to this document.

1. Removed “Preliminary” from the datasheet.

2. Changed ICP to ICP1 in the datasheet.

3. Updated “JTAG Interface and On-chip Debug System” on page 34.

4. Updated assembly and C code examples in “Watchdog Timer Control Regis-ter – WDTCR” on page 41.

5. Updated Figure 46 on page 101.

6. Updated Table 15 on page 36, Table 82 on page 215 and Table 115 on page274.

7. Updated “Test Access Port – TAP” on page 220 regarding JTAGEN.

8. Updated description for the JTD bit on page 229.

9. Added note 2 to Figure 126 on page 251.

10. Added a note regarding JTAGEN fuse to Table 105 on page 259.

11. Updated Absolute Maximum Ratings* and DC Characteristics in “ElectricalCharacteristics” on page 289.

12. Updated “ATmega16 Typical Characteristics” on page 297.

13. Fixed typo for 16 MHz MLF package in “Ordering Information” on page 11.

14. Added a proposal for solving problems regarding the JTAG instructionIDCODE in “Errata” on page 15.

Changes from Rev. 2466E-10/02 to Rev. 2466F-02/03

All page numbers refer to this document.

1. Added note about masking out unused bits when reading the ProgramCounter in “Stack Pointer” on page 10.

2. Added Chip Erase as a first step in “Programming the Flash” on page 286 and“Programming the EEPROM” on page 287.

3. Added the section “Unconnected pins” on page 53.

18 ATmega16(L)2466HS–AVR–12/03

4. Added tips on how to disable the OCD system in “On-chip Debug System” onpage 34.

5. Removed reference to the “Multi-purpose Oscillator” application note and“32 kHz Crystal Oscillator” application note, which do not exist.

6. Added information about PWM symmetry for Timer0 and Timer2.

7. Added note in “Filling the Temporary Buffer (Page Loading)” on page 252about writing to the EEPROM during an SPM Page Load.

8. Removed ADHSM completely.

9. Added Table 73, “TWI Bit Rate Prescaler,” on page 180 to describe the TWPSbits in the “TWI Status Register – TWSR” on page 179.

10. Added section “Default Clock Source” on page 23.

11. Added note about frequency variation when using an external clock. Noteadded in “External Clock” on page 29. An extra row and a note added in Table118 on page 291.

12. Various minor TWI corrections.

13. Added “Power Consumption” data in “Features” on page 1.

14. Added section “EEPROM Write During Power-down Sleep Mode” on page 20.

15. Added note about Differential Mode with Auto Triggering in “Prescaling andConversion Timing” on page 205.

16. Added updated “Packaging Information” on page 12.

Changes from Rev. 2466D-09/02 to Rev. 2466E-10/02

All page numbers refer to this document.

1. Updated “DC Characteristics” on page 289.

Changes from Rev. 2466C-03/02 to Rev. 2466D-09/02

All page numbers refer to this document.

1. Changed all Flash write/erase cycles from 1,000 to 10,000.

2. Updated the following tables: Table 4 on page 24, Table 15 on page 36, Table42 on page 83, Table 45 on page 110, Table 46 on page 110, Table 59 on page141, Table 67 on page 165, Table 90 on page 233, Table 102 on page 257, “DCCharacteristics” on page 289, Table 119 on page 291, Table 121 on page 293,and Table 122 on page 295.

3. Updated “Errata” on page 15.

Changes from Rev. 2466B-09/01 to Rev. 2466C-03/02

All page numbers refer to this document.

1. Updated typical EEPROM programming time, Table 1 on page 18.

19

ATmega16(L)

2466HS–AVR–12/03

2. Updated typical start-up time in the following tables:

Table 3 on page 23, Table 5 on page 25, Table 6 on page 26, Table 8 on page 27,Table 9 on page 27, and Table 10 on page 28.

3. Updated Table 17 on page 41 with typical WDT Time-out.

4. Added Some Preliminary Test Limits and Characterization Data.

Removed some of the TBD's in the following tables and pages:

Table 15 on page 36, Table 16 on page 40, Table 116 on page 272 (table removedin document review #D), “Electrical Characteristics” on page 289, Table 119 onpage 291, Table 121 on page 293, and Table 122 on page 295.

5. Updated TWI Chapter.

Added the note at the end of the “Bit Rate Generator Unit” on page 176.

6. Corrected description of ADSC bit in “ADC Control and Status Register A –ADCSRA” on page 217.

7. Improved description on how to do a polarity check of the ADC doff results in“ADC Conversion Result” on page 214.

8. Added JTAG version number for rev. H in Table 87 on page 227.

9. Added not regarding OCDEN Fuse below Table 105 on page 259.

10. Updated Programming Figures:

Figure 127 on page 261 and Figure 136 on page 272 are updated to also reflect thatAVCC must be connected during Programming mode. Figure 131 on page 268added to illustrate how to program the fuses.

11. Added a note regarding usage of the “PROG_PAGELOAD ($6)” on page 278and “PROG_PAGEREAD ($7)” on page 278.

12. Removed alternative algortihm for leaving JTAG Programming mode.

See “Leaving Programming Mode” on page 286.

13. Added Calibrated RC Oscillator characterization curves in section “ATmega16Typical Characteristics” on page 297.

14. Corrected ordering code for MLF package (16MHz) in “Ordering Information”on page 11.

15. Corrected Table 90, “Scan Signals for the Oscillators(1)(2)(3),” on page 233.

Printed on recycled paper.

Disclaimer: Atmel Corporation makes no warranty for the use of its products, other than those expressly contained in the Company’s standardwarranty which is detailed in Atmel’s Terms and Conditions located on the Company’s web site. The Company assumes no responsibility for anyerrors which may appear in this document, reserves the right to change devices or specifications detailed herein at any time without notice, anddoes not make any commitment to update the information contained herein. No licenses to patents or other intellectual property of Atmel aregranted by the Company in connection with the sale of Atmel products, expressly or by implication. Atmel’s products are not authorized for useas critical components in life support devices or systems.

Atmel Corporation Atmel Operations

2325 Orchard ParkwaySan Jose, CA 95131, USATel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 487-2600

Regional Headquarters

EuropeAtmel SarlRoute des Arsenaux 41Case Postale 80CH-1705 FribourgSwitzerlandTel: (41) 26-426-5555Fax: (41) 26-426-5500

AsiaRoom 1219Chinachem Golden Plaza77 Mody Road TsimshatsuiEast KowloonHong KongTel: (852) 2721-9778Fax: (852) 2722-1369

Japan9F, Tonetsu Shinkawa Bldg.1-24-8 ShinkawaChuo-ku, Tokyo 104-0033JapanTel: (81) 3-3523-3551Fax: (81) 3-3523-7581

Memory2325 Orchard ParkwaySan Jose, CA 95131, USATel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 436-4314

Microcontrollers2325 Orchard ParkwaySan Jose, CA 95131, USATel: 1(408) 441-0311Fax: 1(408) 436-4314

La ChantrerieBP 7060244306 Nantes Cedex 3, FranceTel: (33) 2-40-18-18-18Fax: (33) 2-40-18-19-60

ASIC/ASSP/Smart CardsZone Industrielle13106 Rousset Cedex, FranceTel: (33) 4-42-53-60-00Fax: (33) 4-42-53-60-01

1150 East Cheyenne Mtn. Blvd.Colorado Springs, CO 80906, USATel: 1(719) 576-3300Fax: 1(719) 540-1759

Scottish Enterprise Technology ParkMaxwell BuildingEast Kilbride G75 0QR, Scotland Tel: (44) 1355-803-000Fax: (44) 1355-242-743

RF/AutomotiveTheresienstrasse 2Postfach 353574025 Heilbronn, GermanyTel: (49) 71-31-67-0Fax: (49) 71-31-67-2340

1150 East Cheyenne Mtn. Blvd.Colorado Springs, CO 80906, USATel: 1(719) 576-3300Fax: 1(719) 540-1759

Biometrics/Imaging/Hi-Rel MPU/High Speed Converters/RF Datacom

Avenue de RochepleineBP 12338521 Saint-Egreve Cedex, FranceTel: (33) 4-76-58-30-00Fax: (33) 4-76-58-34-80

Literature Requestswww.atmel.com/literature

2466HS–AVR–12/03

© Atmel Corporation 2003. All rights reserved. Atmel® and combinations thereof, AVR®, and AVR Studio® are the registered trademarks ofAtmel Corporation or its subsidiaries. Microsoft®, Windows®, Windows NT®, and Windows XP® are the registered trademarks of Microsoft Corpo-ration. Other terms and product names may be the trademarks of others

This datasheet has been download from:

www.datasheetcatalog.com

Datasheets for electronics components.