Gambar 1 sistem kendali motor stepper.

Dari gambar 1 terdapat 4 element dimana mikrokontroler diatur oleh komputer antarmuka. Bagian user interface sebagai bagian tambahan jika menginginkan pengontrolan melalui komputer. Pada dasarnya hanya dengan mikrokontroler, driver dan motror stepper saja sudah cukup untuk mengontrol motor stepper.

mikrokontroler adalah bagian yang berfungsi sebagai pemberi perintah untuk mengatur kecepatan dan mode gerak motor stepper. Sinyal dari mikrokontroler akan dikirimkan ke driver. Dari mikrokontroler dapat dikeluarkan sinyal perintah kepada driver dapat dengan empat sinyal atau hanya dua sinyal. Jika mengeluarkan empat sinyal maka driver hanya berfungsi untuk menguatkan sinyal tersebut. Jika dengan dua sinyal yang dikeluarkan maka pada bagian driver diperlukan translator (penerjemah) untuk merubah dua sinyal perintah menjadi empat sinyal yang sesuai untuk menggerakan motor stepper.

Di bawah ini diuraikan teori tentang: (1) motor stepper, (2) driver motor stepper, (3) miktro kontroker ATmega8, dan (4) interface (komputer antar muka /KAM).

1. A. MOTOR STEPPER

Motor stepper merupakan motor yang mengubah pulsa listrik yang diberikan menjadi gerakan rotor yang diskrit disebut step. Misalnya jika satu derajat per langkah (step) maka motor tersebut memerlukan 360 pulsa untuk bergerak sebanyak satu putaran (pada intinya stepper motor mengubah pulsa listrik menjadi suatu perpindahan gerak yang tertentu secara rotasi) . Ukuran kerja dari stepper biasanya diberikan dalam jumlah langkah per putaran per detik.

Gambar 2. Konsep Dasar Motor Stepper

Dari gambar diatas terdapat istiah sbb: – stator stator core merupakan struktur bagian terluar dan memiliki enam poles/teeth. – rotor merupakan bagian dalam (inner device) yang terdiri dari empat poles. Baik stator maupun rotor dibuat dari soft steel. Pada gambar nampak bahwa stator memiliki tiga set windings (dict: “an electrical conductor that is wound around a magnetic material, esp. one encircling part of the stator or rotor of an electric motor or generator or forming part of a transformer”). Satu set dari windings dikatakan sebagai satu phase, dengan demikian gambar diatas merupakan motor tiga fase. Arus disuplai darisumber tegangan DC melalui switch I, II, dan III.

Motor stepper banyak digunakan dalam bidang industri terutama dipakai pada suatu mesin atau peralatan kontrol digital yang membutuhkan ketepatan posisi. Keunggulan motor stepper lainnya adalah frekuensi pulsa input-nya tidak tergantung pada beban. Perputaran motor stepper adalah perputaran yang diskrit dan arah perputarannya dapat searah ataupun berlawanan dengan arah jarum jam. Stuktur sederhana dari motor stepper tampak pada Gambar 3 dalam penampang melintang :

Gambar 3. Struktur Motor Stepper Sederhana

Jika dilihat dari prinsipnya motor stepper terbagi menjadi tiga jenis motor, dimana 3 jenis motor stepper memiliki karakteristik yang berbeda-beda. Sedangkan jika dilihat dari lilitan yang ada didalamnya motor stepper dapat dibagi menjadi 2 jenis.

1. Berdasarkan prisnsip kerjanya ketiga jenis motor stepper tersebut adalah :
   1. Permanent Magnet (PM)

Motor stepper berjenis PM adalah motor stepper yang rotornya merupakan magnet yang permanen, stator memperoleh medan magnet dari lilitan yang melingkari stator tersebut sehingga stator menghasilkan kutub – kutub magnet. Dengan adanya interaksi antara fluks rotor dengan gaya magnet stator maka motor stepper ini akan bergerak atau beroperasi. Terjadinya fluks dikarenakan pembiasan dari magnet rotor. Ciri – ciri dari motor stepper bejenis PM adalah pada saat keadaan tidak ada aliran arus (biasa disebut keadaan tanpa eksitasi) maka jika motor ini diputar terdapat torsi yang menahan atau melawan.

Gambar 4. Konstruksi Motor Stepper Magnet Permanent

Gambar 4 tersebut merupakan magnet permanent sederhana 90 derajat motor magnet permanent dengan empat phase (A-D).

1. Variable Reluctance (VR)

Motor stepper jenis ini memiliki bentuk rotor yang unik yaitu berbentuk silinder dan pada semua unitnya memiliki gerigi yang memiliki hubungan dengan kutub-kutub stator. Rotor pada magnet tipe ini tidak menggunakan magnet permanent. Stator terlilit oleh lilitan sehingga pada saat teraliri arus, stator akan menghasilkan kutub magnet. Jumlah gerigi pada rotor akan menentukan langkah atau step motor. Perbedaan motor stepper berjenis PM dengan VR yaitu motor berjenis VR memiliki torsi yang relatif lebih kecil dibanding dengan motor stepper berjenis PM. Hal lain yang dapat dilihat adalah sisa kemagnetan sangat kecil sehingga pada saat motor stepper tidak dialiri arus maka ketika diputar tidak ada torsi yang melawan. Sudut langkah motor stepper berjenis VR ini bervariasi yaitu sekitar sampai dengan 30^o. Motor stepper berjenis VR ini memiliki torsi yang kecil. Sering ditemukan pada printer dan instrumen-instrumen pabrik yang ringan yang tidak membutuhkan torsi yang besar.

Gambar 5. Konstruksi Motor Stepper Variable Reluctance

Seperti pada gambar 5 motor mempunyai 3 pasang kutub stator (A, B, C) yang diset terpisah 15 derajat. Arus dialirkan ke kutub A melalui lilitan motor yang menyebabkan tarikan magnetic yang menyejajarkan gigi rotor kekutub A. jika kita memberi energi kekutub B maka akan menyebabkan rotor berputar 15 derajat sejajar kutub B. proses ini akan berlanjut kekutub C dan kembali kekutub A searah dengan jarum jam.

1. Permanent Magnet – Hybrid (PM-H)

Permanent magnet hybrid merupakan penyempurnaan motor stepper di mana motor stepper ini memiliki kecepatan 1000step/detik namun juga memiliki torsi yang cukup besar sehingga dapat dikatakan bahwa PM-H merupakan motor stepper kombinasi antara PM dan VR motor stepper. Motor hybrid mengkombinasikan karakteristik terbaik dari motor variable reluktansi dan motor magnet permanent. Motor ini dibangun dengan kutub stator yang banyak-gigi dan rotor magnet permanent. Motor hybrid standar mempunyai 200 gigi rotor dan berputar pada 1,8 derajat sudut step. Karena memperlihatkan torsi tinggi dan dinamis serta berputar dengan kecepatan yang tinggi maka motor ini digunkan pada aplikasi yang sangat luas.

Gambar 6. Konstruksi Motor Stepper Jenis PM-hybrid

1. Dilihat dari lilitannya motor stepper terbagi menjadi 2 jenis yaitu :
   1. Motor Stepper Unipolar

Motor stepper unipolar terdiri dari dua lilitan yang memiliki center tap. Center tap dari masing masing lilitan ada yang berupa kabel terpisah ada juga yang sudah terhubung didalamnya sehingga center tap yang keluar hanya satu kabel. Untuk motor stepper yang center tapnya ada pada masing – masing lilitan kabel inputnya ada 6 kabel. Namun jika center tapnya sudah terhubung di dalam kabel inputannya hanya 5 kabel. Center tap dari motor stepper dapat dihubungkan ke pentanahan atau ada juga yang menghubungkannya ke +VCC hal ini sangat dipengaruhi oleh driver yang digunakan.  Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper unipolar pada gambar 7.

Gambar 7. Kostruksi Motor Stepper Unipolar

1. Motor Stepper Bipolar

Motor stepper bipolar memiliki dua lilitan perbedaaan dari tipe unipolar adalah bahwa pada tipe bipolar lilitannya tidak memiliki center tap.  Keunggulan tipe bipolar yaitu memiliki torsi yang lebih besar jika dibandingkan dengan tipe unipolar untuk ukuran yang sama. Pada motor stepper tipe ini hanya memiliki empat kabel masukan. Namun untuk menggerakan motor stepper tipe ini lebih rumit jika dibandingkan dengan menggerakan motor stepper tipe unipolar. Sebagai gambaran dapat dilihat konstruksi motor stepper bipolar pada gambar 8.

Gambar 8. Konstruksi Motor Stepper Bipolar

Bentuk asli dan susunan motor stepper dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Bentuk Motor Stepper

Gambar 10. Bagian Motor Stepper.

Dari gambar 10 dapat dilihat bagian-bagian dari motor stepper yaitu tersusun atas rotor, stator, bearing, casing dan sumbu. sumbu merupakan pegangan dari rotor dimana sumbu merupakan bagian tengah dari rotor, sehingga ketika rotor berputar sumbu ikut berputar. Stator memiliki dua bagian yaitu pelat inti dan lilitan. Plat inti dari motor stepper ini biasanya menyatu dengan casing. Casing motor stepper terbuat dari aluminium dan ini berfungsi sebagai dudukan bearing dan stator pemegangnya adalah baud sebanyak empat buah. Di dalam motor stapper memiliki dua buah bearing yaitu bearing bagian atas dab bearing bagian bawah.

Gambar 11. Bagian Stator Motor stepper

Gambar 12. Bagian Rotor Motor stepper

1. B. DRIVER

Untuk menggerakan motor stepper berbeda dengan menggerakan motor dc, dimana untuk menggerakan motor stepper diperlukan rangkaian driver yang fungsinya untuk memberikan catu ke motor stepper. Driver tidak hanya mengeluarkan tegangan, namun tegangan yang dikeluarkan juga harus dalam bentuk pulsa.  Karena motor stepper bergerak step by step sesuai dengan pulsa. Bentuk pulsa yang dikeluarkan oleh driver dapat dilihat pada Gambar 14 dan gambar 15.

Gambar 14. Pulsa  Driver Bipolar mode Full Step

Gambar 15. Pulsa  Driver Unipolar mode Full Step

Bentuk pulsa seperti gambar 14 dan 15 harus dapat dikeluarkan oleh driver sebagai syarat untuk dapat menggerakan motor stepper. tinggi pulsa yang dikeluarkan juga harus sesuai dengan spesifikasi tegangan motor stepper yaitu kisaran 5 sampai 36 volt. Pada gambar 14 dan 15 sebenarnya memiliki bentuk yang sama hanya saja susunannya berbeda. pada gambar 14 adalah susunan pulsa untuk menggerakan motor stepper tipe bipolar, sedangkan pada gambar 15 adalah susunan pulsa untuk menggerakan motor stepper tipe unipolar.

Driver untuk motor stepper unipolar lebih sederhana dari driver tipe bipolar karena untuk motor stepper tipe unipolar driver cukup dengan dilalui arus satu arah saja sedangkan untuk tipe bipolar driver harus dapat dilalui oleh arus dengan dua arah. Dari alasan ini motor stepper tipe unipolar lebih banyak digunakan karena untuk menggerakannya lebih sederhana. Driver untuk motor stepper unipolar data menggunakan IC ULN2003, ULN2004 atau dapat juga dengan menggunakan transistor. Jika menggunakan transistor, maka transistor difungsikan sebagai saklar untuk menghubungkan motor stepper ke Vcc atau ke ground tergantung dari hubungan common motor stepper. Untuk menggerakan motor stepper tipe bipolar dapat menggunakan IC L293, L297+L298, PBL3717 atau menggunakan transistor yang dibuat rangkaian push pull.

Driver dapat menggunakan empat masukan langsung atau hanya dengan dua masukan saja. Jika menggunakan empat masukan secara langsung maka driver berfungsi untuk menguatkan sinyal tersebut. Namun jika menggunakan dua masukan saja maka masih diperlukan Translator (penerjemah) yang fungsinya

1. C. MIKROKONTROLER AT MEGA8

Mikrokontroler At Mega8 merupakan mikrokontroler keluaran dari Atmel Corporation. Mikrokontrol tipe ini termasuk dalam jenis AVR (Alf and Vegard’s Risc processor). Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam satu siklus clock berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi satu perintah. Perbedaan ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda AVR sudah menggunakan teknologi RISC (Reduced Instruction Set Computing) sedangkan MCS51 menggunakan tipe CISC (Complex Instruction Set Computing)

Mikrokontroler AVR keluaran dari atmel terbagi menjadi tiga kelompok yaitu: AT90S, ATTiny, dan ATMega.  Yang penulis pakai disini adalah termasuk dalam kelompok ATMega, dengan seri ATMega8.

Keunggulan dari mikrokontroler ATMega8 ini adalah memiliki kecepatan yang tinggi yaitu muklai dari 1 Mhz sampai dengan 16Mhz. Keunggulan yang lain dimana mikrokontroler ini sudah memiliki oscilator internal sehingga dapat digunakan tanpa harus menambah kristal oscilator.

1. Arsitektur CPU AVR At Mega 8

Gambar 16. Arsitektur At Mega8

• Fitur

• Saluran I/O sebanyak 23 buah terbagi menjadi 3 port.

• ADC sebanyak 6 saluran dengan 4 sluaran 10 bit dan 2 saluran 8 bit.

• Tiga buah timer counter, dua diantaranya memiliki fasilitas pembanding.

• CPU dengan 32 buah register.

• Watchdog timer dan oscilator internal.

• SRAM sebesar 1K byte

• Memori flash sebesar 8K Bytes system Self-programable Flash.

• Unit interupsi internal dan eksternal

• Port antarmuka SPI

• EEPROM sebesr 512 byte.

• Port USART (Universal Syncronous and Asyncronous serial Receiver and Transmiter) untuk komunikasi serial.

1. Konfigurasi Pin

Gambar 17. Konfigurasi Pena At Mega8

1. Vcc merupakan pin yang berfungsi sebagai suply catu daya.
2. GND merupakan pin ground.
3. Port B (PB0 – PB7) merupakan I/O dua arah dan dapat difungsikan sebagai XTAL1/XTAL2/TOSC1/TOSC2.
4. Port C (PC0 – PC5) merupakan I/O dua arah dapat juga difungsiksn sebagai ADC0 – ADC5
5. Port C 6 / RESET pin untuk mereset mikrokontroler.
6. Port D (PD0 – PD7) merupakan pin I/O dua arah dan juga memiliki fungsi khusus yang dapat digunakan jika parameternya diset.
7. AVCCmerupakan pin masukan tegangan untuk ADC
8. AREF merupakan pin masukan tegangan referensi ADC.

1. Register

Dalam mikrokontroler ini terdapat 32 general purpose register yaitu : R0 – R31. R0 – R15 merupakan regiter khusus untuk perpindahan data antar register atau dari memori. R16 – R31 merupakan register perpindahan data namun dapat juga menerima data kontstanta dari program. Seluruh instruksi untuk mengakses register memiliki waktu eksekusi satu siklus clock.

Dalam register ATMega8 juga terdapat register yang merupakan penunjuk ruang alamat untuk menjangkau data yang disimpan dalam memori. Register tersebut merupakan register 16 bit  yang merupakan pasangan register yaitu : register X (R26 dan R27), register Y (R28 dan R29) dan register Z(R30 dan R31).

1. Interupt

Mikrokontroler ATMega8 ini memiliki 19 interupsi yang dapat diaktifkan dengan program. Terdapat interupsi eksternal dan interupsi internal. Interupsi eksternal yaitu merupakan interupsi yang diterima dari luar mikrokontroler melalui port I/O saat diseting sebagai fungsi khusus. Interupsi internal merupakan interupsi yang terprogram, misalnya interupsi timer counter. Dalam timer dan counter juga masih memiliki beberapa fitur interupsi misalnya : timer overflow, timer mode compare, dan input capture.

1. I/O

Didalam mikrokontroler AVR ATMega8 memiliki 23 saluran data yang terbagi menjadi tiga buah port yaitu : port B, port C dan port D. Port B dan port D masing – masing memiliki delapan saluran, sedangkan port C hanya memiliki 7 saluran. Dari setiap saluran I/O memiliki fungsi khusus yang dapat diaktifkan dengan program. Untuk port C memiliki fungsi lain yaitu sebagai masukan ADC (Analog to digital Converter)

1. D. KOMPUTER ANTARMUKA

Komputer antar muka ialah komunikasi piranti komputer dengan piranti lain. Pada isitem pengontrol kecepatan motor stepper antar muka komputer ini digunakan sebagai pembaeri perintah sekaligus untuk memonitor kerja sistem. Melalui komunikasi antara PC dengan mikrokontroler, PC akan memberikan perintah sekaligus menerima data dari mikrrokontroler. Data yang dikirimkan oleh PC merupakan perintah untuk arah berputar, kecepatan putaran, variable kecepatan pada saat percepatan dan perlambatan serta perintah untuk berhenti. Data yang dikirimakan oleh PC akan diproses oleh mikrokontroler guna mengubah perintah dari PC menjadi sinyal clock dan arah untuk mengendalikan motor stepper.

1. E. CATU DAYA

Catu daya dalah merupakan bagian yang digunakan sebagai sumber tegangan dari sistem. Catu daya akan disesuaikan dengan bagian atau komponen yang dicatu. Pada sistem ini catu daya memberikan tegangan kepada motor stepper, driver dan mikrokontroler. Mikrokontroler umumbnya menggunakan tegangan antara 4.5volt sampai 5.5volt. untuk driver tergantung pada kemampuan driver. Sedangkan untuk motor stepper antara 5 – 36Volt.

Catu daya sebenarnya merupakan piranti yang penting karena tanpa catu daya sistem tak akan bisa berjalan, namun catu daya kebanyakan kurang diperhatikan. Catu daya baiknbya dibuat sesuai dengan spek komponen yang akan diberi tegangan sehingga tidak terjadi kekurangan tegangan atau kelebihan tegangan pada komponen yang dicatu tersebut. Umunnya catu daya terdiri transformator sebagai penurun tegangan, dioda sebagai penyearah arus dan elektrolit kondensator sebagai penstabil tegangan. Pada catu daya untuk mikrokontroler biasanya akan menambahkan IC regulator untuk memastikan kestabilan tegangan yang diberikan ke mikrokontroler.

juga dapat dicari di controler motor stepper.

Purpose:

• To introduce the servo as a mechatronic actuator.
• To discover how to control the movement of a servo using the ATmega16.
• To practice interfacing power electronics and switches.

Components:
Qty. Item

1      ATmega16 microcontroller with STK 500 development board, serial port cable

1      Futaba FP-S 148 servo or similar

Introduction:

In this lab you will explore the workings of a radio control (R/C) servo and how the ATmega16 can be used to control one. An R/C servo consists of a dc motor, gear train, potentiometer, and some control circuitry all mounted compactly in a case. R/C servos are commonly used in radio-controlled cars, airplanes, and boats to provide limited rotational motion to steer, move control surfaces, etc. R/C servos are attractive for educational use in mechatronics, because they are relatively inexpensive (about $12-$20), they can put out about 42 oz/in of torque, they can easily be modified to produce continuous shaft rotation at relatively slow speeds, and they can easily be controlled by a microcontroller. Figure 1 shows that there are three wires, white, red, and black on the servo leading from a 3-pin female connector to the case. These carry the control signal, power, and ground return respectively.

Figure 1. R/C Servo. The R/C servo uses three wires: white carries the control signal, red carries power (usually 4.8 V to 6 V), and black is ground.

Figure 2 shows how an R/C servo is made to rotate. The control circuitry inside the servo must receive a stream of pulses whose widths may vary between about 1 to 2 ms. These pulses must occur at intervals of about 10 to 20 ms. A potentiometer coupled to the rotation of the output shaft produces a voltage corresponding to the angle of the shaft. The control circuitry compares the “average” voltage of the control signal (i.e., by low pass filtering) with the voltage from the potentiometer, and the shaft rotates until the two voltages are the same.

Figure 2. R/C Servo Operation. The R/C servo needs to see a pulse-width modulated control signal in order to position the output shaft. Pulse-widths vary between approximately 1ms to 2 ms, and have a period between 10 ms to 20 ms.

Procedure:

In this lab we are going to build a servo control circuit. Figure 3 explains how the switches and LEDs provided with the STK500 interface board are wired internally. Figure 4 shows the circuit you will use in this lab.

1. Build and test the section of the circuit shown in the dashed rectangle first. Do not connect the servo to the ATmega16 yet! Test this sub-circuit by entering and running the servo_switch_control_test.c program found on the course website. Your program should allow you to turn on the LEDs when the corresponding switch is pressed. Explain how the if-else statement works and the significance of the ‘~’ operator.

Figure 3. Schematics for the switches and LEDs on the STK500 interface board. Output pins on the ATmega16 can sink enough current to turn on the LEDs, and thus can be connected directly to the LED’s header on the STK500. Likewise, the SWITCHES header pins can be connected directly to the pins of an input port on the ATmega16. Note that when a switch is pressed on the STK500 board, it connects the corresponding SWn pin to ground. Otherwise the SWn pin is held high by the 10kÙ pullup resistor. Also note that a LOW signal on the LEDn pin will cause the LED to turn on.

Figure 4. Servo control circuit. The portion of the above circuit within the dashed rectangle contains the switches that are built into the STK500. The 5V source to power the servo can come from a VTG pin of one of the headers on the STK500.

2. After you have proven that the switches and LEDs have been wired correctly, add the servo. Connect the servo’s white wire to the STK500 board at pin PB3. The red and black wires should

be connected to power and ground, and thus can be hooked up to a VTG and GND on the STK500 board. Now connect the oscilloscope to the white wire going to the servo. Don’t forget to connect the oscilloscope’s ground clip to a GND pin on the STK500. Also, we will be using RS232 communication for the next part of the lab, so connect a jumper from RS232 SPARE to pins PD0 and PD 1.

1. Create a new project in AVR Studio, copy main_servo.c, uart.c, and uart.h from the ME 106 website into your project folder and add these files to AVR Studio as you have done in previous labs. Open the uart.h file and take a look at the comments at the top of the file. You’ll see that in order to print out floating point values, you’ll have to add the line “-Wl,-u,vprintf –lprintf_flt – lm” to your linker options. You can do this by copying this line and going to Project -> Configuration Options. See Figure 5 below. Click on the Custom Options button on the left hand side of the window, click [Linker Options] in the list and paste this line in the text field. Don’t forget to press the Add button!

Figure 5. AVR Studio compilation options. In order to add floating point support to printf, paste the linker options listed in uart.h into the text box as shown, and click ‘Add’.

1. Before we continue, let’s take a look at a couple of sections of the demo program to try and get a better idea of what’s going on. In the RC Filter lab, we used a timer to generate various tones to mimic a simple piano. We did this by setting up Timer 1 (a 16-bit timer) so that we could vary the period while keeping the duty cycle constant at 50%. In this lab we will use Timer0 (an 8-bit timer) to vary the duty cycle while keeping the period constant.

The timers that are included on the AVR line of microcontrollers are really multi-purpose devices that are capable of acting as counters that can count a number of external pulses, timers that can trigger a software interrupt after a certain period of time, as well as devices that generate square waves of varying duty cycles and periods. For this lab we will use a timer to generate a PWM signal in a configuration known as Phase Correct PWM. Phase Correct PWM works by incrementing a counter, which is attached to a reference clock signal until the counter reaches a maximum value (255 for Timer0.) When this maximum value is reached, the counter starts counting back down to zero, and the process repeats. At every increment of the counter, the timer

compares the value of the counter to a value stored in an Output Compare Register, if these values are the same it toggles an output pin on the microcontroller, that is, it changes its value from high (5V) to low (GND) or vice-versa.

Let’s take a look at the init() function in the demo program:

void init()

{

//Initialize Timer0

TCCR0 = _BV(WGM00) | _BV(COM01) | _BV(CS02);

//Enable output DDRB |= _BV(PB3);

}

Just like the ports and all other components of the ATmega16, the timers are controlled by registers. The registers that we need to deal with for Timer0 are: TCCR0 which configures the timer, and OCR0, which holds the compare value.

We set the WGM00 bit in TCCR0, which sets the timer to Phase Correct PWM, the COM01 bit to enable the output of the PWM on pin PB3, and the CS02 bit to select the CPU clock/256 as the clock source for the timer. All of these registers and bits are discussed in greater detail in the ATmega1 6 datasheet.

The last thing to we need to do is configure the port containing the pin which will output the PWM signal. This is done by setting the appropriate bit in the DDRB register. Note that the datasheet refers to the PWM output pin as OC0, not as PB3. Since almost all the pins have additional functionality associated with them besides standard IO, we can see which pins are associated with that functionality by looking at the “pinout” on page two of the ATmega16 datasheet, also shown below in Figure 6.

Figure 6. ATmega16 pinout. The pinout not only shows which pins are associated with which ports, but also what other functionality that they may provide. For example, we can see that the output compare pin for Counter/Timer0 (OC0) is on PB3, that the UART/RS232 communication (RXD and TXD) are on pins PD0 and PD1, and that the Analog to Digital Conversion (ADCx) pins are all on PORTA. Figure from page 2 of the ATmega16 Datasheet, ©2008 Atmel Corporation.

Next, we’ll look at part of the UART character received interrupt where we actually set the Output Compare Register:

if ((input == ‘a’) && (OCR0 != 255))

{

OCR0++; //Increment timer0′s Output Compare Register

printf(“Period: %f/%f\tOCR0: %u/255\r\n”, T*OCR0/255, T, OCR0);

}

As mentioned in the comments, you don’t have to worry too much about how the ISR works, just that it gets called whenever the microcontroller receives a character from the UART. Here, we check if the incoming character is the letter ‘a’, and we make sure that the OCR0 register is not at its maximum value. If this is the case, we increment the value of the output compare register, which increases the duty cycle.

The overall period is determined by the size of our counter and the clock signal that we’re using. Since the ATmega1 6 has a default clock speed of 8MHz, and we’re using a prescale value of 256, the actual clock speed that the timer is using is:

which gives us a period of 32μs. When operating in Phase Correct PWM, one complete cycle consists of the counter counting all the way to 255 and back to zero, so one period of our output PWM signal is:

which is within our required range of 10ms – 20ms as required by the servo.

To set the duty cycle of our PWM signal, all we have to do is set the value of the OCR0 register, which will correspond to the length of the duty cycle. If OCR0 is equal to 0, we will have a 0% duty cycle. If OCR0 register is 255, we will have a 100% duty cycle.

Go to the Atmel website and find the datasheet for the ATmega16. (Download the full datasheet, not the summary.) Find the section for Timer/Counter 0, and look over it. What bits of the TCCR0 register would need to be set if we wanted a clock prescale of 1024? What would the period of the output signal be? Hint: All of the bits that control the clock prescale are named CS0x.

1. Now build your project and program the microcontroller. Check the fuses to ensure that your microcontroller’s clock is actually set to 8MHz. Now connect the serial cable to the RS232 Spare port and start HyperTerminal, and reset the STK500.
2. Press the ‘a’ key on your keyboard a couple of times. You should see the servo move and be able to observe the PWM signal on your oscilloscope. Add the “Period” and “Duty Cycle” measurements to your oscilloscope’s display. Continue to increase the duty cycle by pressing the ‘a’ key. Note that the period displayed on the oscilloscope may not exactly match the theoretical value of 16.364 ms. The ATmega16’s internal oscillator is not that precise, and any projects that require exact timing should use an external oscillator or external crystal. This discrepancy should have no effect on our servo’s performance though.
3. Continue to press the ‘a’ and ‘z’ keys on the keyboard. Find the values of OCR0 that correspond
   to the servo at the full left, full right, and center positions. The servos in lab only have 180° of
   travel so be sure that your servo is not actively trying to drive its self against one of the stops.

(You should be able to tell when this is happening by a noticeable twitch of the servo and hum of the motor. Leaving the servo in this state will only decrease its life.) Include these values, the  theoretical “on” time of the duty cycle as displayed on HyperTerminal, and the actual “on” time of the duty cycle in your lab report.

4. Now create a new project and copy in the main_your_servo.c file from the ME 106 website. Use this template to write a program that makes the servo move all the way to the left when SW0 is pressed, all the way to the right when SW1 is pressed, and centered when no  switches are pressed. Additionally, the corresponding LED should light up when the button  is pressed. Be sure to include this code with your lab report. As always, your code should  be properly formatted and indented to improve clarity and reduce the time you spend  debugging.

Notes:

It is relatively easy to modify a servo so that it can rotate continuously. An excellent step-by-step guide for doing so can be found at: http://www.seattlerobotics.org/guide/servohack.html

If you use the Futaba FP-S 148, it is especially easy. You don’t even need to replace the potentiometer as noted in the link above. You can manually position the pot shaft to its center position.

Once you’ve hacked the servo, you then have a low-cost, relatively powerful variable speed dc motor drive system that is great for any term projects or any other applications that needs a decent amount of accuracy.

Using a servo can be a low-cost and efficient approach for giving mobility to your robot. Tower Hobbies (http://www.towerhobbies.com/) has the best prices around for Futaba servos (3 for $39.47).

AVR : Alf and Vegard RISC atau
AVR : Advanced Virtual RISC
RISC: Reduced Instruction Set Computer

Arsitektur mikrokontroler jenis AVR pertamakali dikembangkan pada tahun 1996 oleh dua orang mahasiswa
Norwegian Institute of Technology yaitu Alf-Egil Bogen dan Vegard Wollan.

Mikrokontroler AVR kemudian dikembangkan lebih lanjut oleh Atmel. Seri pertama AVR yang dikeluarkan adalah
mikrokontroler 8 bit AT90S8515, dengan konfigurasi pin yang sama dengan mikrokontroler 8051, termasuk address
dan data bus yang termultipleksi.

Mikrokontroler AVR menggunakan teknologi RISC dimana set instruksinya dikurangi dari segi ukurannya dan
kompleksitas mode pengalamatannya. Pada awal era industri komputer, bahasa pemrograman masih menggunakan
kode mesin dan bahasa assembly. Untuk  mempermudah dalam pemrograman para desainer komputer kemudian
mengembangkan bahasa pemrograman tingkat tinggi yang mudah  dipahami manusia. Namun akibatnya, instruksi
yang ada menjadi semakin komplek dan membutuhkan lebih banyak memori. Dan tentu saja siklus eksekusi
instruksinya menjadi semakin lama. Dalam AVR dengan arsitektur RISC 8 bit, semua instruksi berukuran 16 bit dan
sebagian besar dieksekusi dalam 1 siklus clock. Berbeda dengan mikrokontroler MCS-51 yang instruksinya bervariasi
antara 8 bit sampai 32 bit dan dieksekusi selama 1 sampai 4 siklus mesin, dimana 1 siklus mesin membutuhkan 12
periode clock.

Dalam perkembangannya, AVR dibagi menjadi beberapa varian yaitu AT90Sxx, ATMega, AT86RFxx dan ATTiny.
Pada dasarnya yang membedakan masing-masing varian adalah kapasitas memori dan beberapa fitur tambahan saja.

1.2 Karakteristik mikrokontroler AVR seri ATMega8535

1.2.1 Fitur ATMega8535
Fitur yang tersedia pada ATMega 8535 adalah :
•  Frekuensi clock maksimum 16 MHz
•  Jalur I/O 32 buah, yang terbagi dalam PortA, PortB, PortC dan PortD
•  Analog to Digital Converter 10 bit sebanyak 8 input
•  Timer/Counter sebanyak 3 buah
•  CPU 8 bit yang terdiri dari 32 register
•  Watchdog Timer dengan osilator internal
•  SRAM sebesar 512 byte
•  Memori Flash sebesar 8 Kbyte dengan kemampuan read while write
•  Interrupt internal maupun eksternal
•  Port komunikasi SPI
•  EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi
•  Analog Comparator
•  Komunikasi serial standar USART dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps

Peta Memori ATMega8535
ATMega8535 memiliki dua jenis memori yaitu Data Memory dan Program Memory ditambah satu fitur
tambahan yaitu EEPROM Memory untuk penyimpan data.
•  Program Memory
ATMega8535 memiliki On-Chip In-System Reprogrammable  Flash Memory untuk menyimpan program. Untuk
alasan keamanan, program memory dibagi menjadi dua bagian yaitu Boot Flash Section dan Application Flash
Section. Boot Flash Section digunakan untuk menyimpan program Boot Loader, yaitu program yang harus dijalankan
pada saat AVR reset atau pertamakali diaktifkan. Application Flash Section digunakan untuk menyimpan program
aplikasi yang dibuat user. AVR tidak dapat menjalankan program aplikasi ini sebelum menjalankan program Boot
Loader. Besarnya memori Boot Flash Section dapat diprogram dari 128 word sampai 1024 word tergantung setting
pada  konfigurasi bit di register BOOTSZ. Jika Boot Loader diproteksi, maka program pada Application Flash Section
juga sudah aman.

robot stt wiworotomo(kanan) berjajar dengan robot karya mahasiswa universitas sanatadarma yogyakarta.

haglan adhitama dan tri dedi p mejengdi blog… he….he….