## PEMA NFAATAN USB KONVERTER KE RS-485DAN MIKROKONTROLER AVR ATTINY2313 PADA SISTEM POLLING
Maryantho Masarrang 1
1) Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Elektro, Universitas Tadulako Email: antho.masarrang@gmail.com
Abstract  -  Almost  people  in  Indonesia ever  seen  quiz  who  wants  to  be millionaire. That quiz is sometimes using a polling method to get the right answer. Audience  at  studio  must  help  a  quiz’s participant  by  using  keypad  to  get  a right  answer.  Audience  must  push  the button of   keypad  where  there  is  choice of answers. After that the answer will be display in  a  bar  graph  of  percent. This called electronic polling system. With the aim of the research is to design and build a polling system with 6 slave-based serial RS-485,  USB  and  microcontroller  RISC and  design  and  build  a  control  system based serial RS-485, USB and microcontroller  RISC  efficient.  The method  used  in  this  research  is  to  study the reference, namely collecting materials that can be used as a reference, observation and study references required,  inventory  problems  and  needs in  the  design  and  manufacture,  design and  manufacture  of  hardware,  software design  and  manufacturing,  and  perform testing. RS-485 is standard for communication  with  very  long  cable. This standard can use cable almost 1,2 Km  long.  RS-485  is  very  unique,  this standard using master slave method. So only the master can control slave. Slave is  using  a  microcontroller  to  manage data.  AVR  ATtiny2313  is  a  good microcontroller  for  slave.  This  is microcontroller  very  small  and  very fast.  Base  from  design,  implementation and  test  result  indication  implement  of RS-485  at  polling  system  can  be  handle of  case  distance  between  master  and slave. Beside that not only one slave can be connected to master.
Keyword : polling system, USB, RS-485, AVRATtiny2313

## I. Pendahuluan
Perancangan  perangkat  keras  diawali dengan  pembuatan  diagram  blok  yang disesuaikan dengan kebutuhan dari aplikasi    yang    akan    dibangun.  Untuk rangkaian  skematik  mengikuti  rangkaian tipikal    dari  datasheet  dan  aplication  note yang  dikeluarkan  oleh  produsen  pembuat IC.  Kemudian  skema  dirangkai  menurut diagram blok. Untuk perancangan skematik rangkaian menggunakan perangkat  lunak  EAGLE.  Perangkat  lunak
EAGLE  juga  dipakai  dalam  perancangan dan  pembuatan  Printed  Circuit  Board (PCB)[1]. Pada perancangan dan pembuatan perangkat lunak dibagi menjadi tiga  bagian.  Ketiga  bagian  tersebut  antara lain  adalah:  Perancangan  dan  pembuatan antarmuka  tampilan  ( application  program interface ) pada layar PC. Perancangan dan pembuatan sistem komunikasi yang berupa format  paket  dan  protokol  komunikasi. Perancangan  dan  pembuatan firmware untuk  mikrokontroler  yang  berfungsi sebagai  pengendali  dari input data (berupa tombol input )  dan  pengendali  rangkaian modul RS-485.

## II. Metodologi Penelitian
2.1 Cara Penelitian yaitu sebagai berikut :
Melakukan  studi  referensi,  yaitu mengumpulkan  bahan-bahan  yang dapat dijadikan   referensi.
Observasi  dan  mempelajari  referensi yang diperlukan.
Inventarisasi permasalahan dan kebutuhan  dalam  proses  perancangan dan   pembuatan.
 Konsep Dasar Perancangan
Untuk mempermudah
perancangan rangkaian  sistem  yang  akan  dibangun maka  digunakan  diagram blok dibagi-bagi menjadi  bagian-bagian  sub  blok  yang saling  berhubungan.  Yang  diadaptasi  dari Konsep  dasar  yang  mengacu  pada  teori- teori  yang  telah  dibahas  dideskripsikan sebagai  berikut:  PC  sebagai  media penampil hasil dihubungkan dengan antarmuka  USB  ke  alat  yang  berfungsi sebagai master dari  RS-485.  Antarmuka USB  dipilih  karena  pada  saat  ini merupakan antarmuka yang cukup populer dan  sangat  mudah  ditemui  pada  PC modern  sekarang  ini  (termasuk  PC Notebook ),  sebab  antarmuka  tradisional seperti serial (RS-232) dan paralel (LPTx) sangat sulit ditemui pada PC notebook atau sejenisnya[2],[3]. Untuk pengambilan data polling menggunakan  sebuah  minisistem
dari mikrokontroler jenis AVR ATTINY2313  yang  dilengkapi  dengan tombol-tombol  sebagai input dari  pilihan para audien [4].
Gambar 1. Digram Blok Sistem Polling
Secara  garis  besar  diagram  blok  dibagi menjadi    dua    bagian    utama    yaitu Master yang    berfugsi    sebagai pengontrol utama dan slave yang berfungsi  sebagai  bagian  yang  dikontrol oleh Master .  Untuk  lebih  jelasnya  maka diagram  blok  tersebut  dijelaskan  sebagai berikut:
Komputer yang  berfungsi  sebagai pengontrol utama dan sebagai penampil  dari  hasil  sistem Polling . Konverter  USB  ke  RS-485  yaitu
sebuah  rangkaian  utama  dari  sistem
Polling yang berfungsi sebagai pengubah  sinyal  antarmuka  USB  ke sinyal  antarmuka  RS-485  dan  begitu pula sebaliknya. Transreceiver RS-485 merupakan modul yang berfungsi sebagai pengubah  sinyal  dari  bus  RS-485  ke sinyal  untuk  mikrokontroler  dan sebaliknya. Modul Mikrokontroler sebuah minisistem  kontroler  yang    berfungsi sebagai  pengambil  data    yang diberikan  input  tombol  dan  dan mengirimkan  ke  master  apabila  ada permintaan dari master.
Input    Tombol    sebuah    rangkaian yang  berisi  keypad  yang  berfungsi sebagai    input    data    melalui penekanan tombol.
Jalur putus-putus merupakan hubungan  tiap slave ke master yang menggunakan topologi daisy chain . 2.2  Analisis Perancangan meliputi yaitu : Perancangan dan pembuatan perangkat keras.  Konverter USB ke RS-485
Pada  rangkaian  ini  adalah  rangkaian master dari  RS-485  yang  berfungsi sebagai  sebagai  konverter  dari  USB  ke RS-485 begitu juga sebaliknya. Rangkaian ini terdiri dari dua buah IC utama yaitu IC yang  berfungsi  sebagai  antarmuka  USB dan  IC  RS-485.  IC  USB  menggunakan FTDI  FT232BM  dan  pada  bagian  RS- 485 menggunakan IC  SN75LBC184.
Gambar 2. Rangkaian Konverter USB ke RS- 485
Pada  gambar  2  IC  FT232BM  dirangkai dengan  memanfaatkan  antarmuka  UART dengan  cara  menghubungkan pin  TX  dan RX  yang  berfungsi sebagai pengirim  dan penerima  data  terhubung  dengan  pin  RX dan  TX  pada  IC  SN75LBC184.  Pada rangkaian RS-485 proses  pengiriman data hanya  dapat  dilakukan  jika  UART mengirimkan  sinyal enable melalui  pin TXDEN  pada  IC  FT232BM  ke  pin  DE pada IC SN75LBC184.
Rangkaian  USB  menggunakan  mode Self Powered  Device yang  berarti  rangkaian USB  ini  menggunakan  catu  daya  sendiri, tidak  menggunakan  daya  dari  USB host . Pada  pin  14  yaitu  PWRCTL  ter- pulled high hal ini menandakan bahwa rangkaian menggunakan USB Bus Power Descriptor .
 Perancangan Printed  Circuit  Board
(PCB)
Pembuatan skematik menggunakan software  Eagle .  Kemudian  dengan Eagle skematik  tersebut  di  konversi  menjadi layout  PCB  ( printed  circuit  board ). Untuk  gambar  PCB  nya  menggunakan mode  manual untuk mendapatkan gambar PCB  yang  baik  dan  sesuai  dengan  yang diinginkan.  Gambar  PCB  yang  dibuat  di Eagle harus  ditransfer  kedalam  PCB dalam  bentuk  nyata.  Untuk  melakukan transfer  dibutuhkan  kertas blue print film yang digunakan untuk mentransfer gambar PCB  ke  PCB  yang  masih  polos.  Untuk menghasilkan  PCB  yang  baik  maka digunakan  PCB double  layer berlapis perak,  ini  dapat  mengurangi  gangguan korosi  dan  dapat  mengurangi  ukuran  dari PCB[6],[7]. Alasan lainnya karena beberapa komponen yang dipakai merupakan komponen yang memiliki kaki jenis SMD ( surface mount device ).  Untuk PCB  dibuat  menjadi  suatu  modul  latih mikrokontroler  yang  juga  bisa  dipakai untuk berbagai keperluan seperti praktikum dan lainnya.
 Perancangan dan Pembuatan Perangkat Lunak .
Untuk  menjalankan  semua  sistem  dari RS-485  dibutuhkan  perangkat  lunak  yang
akan  mengatur  dan  mengatur  proses komunikasi.  Ada  tiga  bagian  utama  dari perancangan  perangkat  lunak  tersebut. Ketiga  perangkat    lunak    tersebut    antara lain  yaitu  perancangan  komunikasi  data master dan slave ,    perancangan perangkat  lunak  pada  mikrokontroler  dan perancangan antarmuka dari sistem polling .
 Komunikasi Data dan Format Paket Data
Dalam  sebuah  sistem master dan slave dibutuhkan  komunikasi  data.  Komunikasi data digunakan untuk melakukan interaksi antara master dan slave [5]. Interaksi yang terjadi  dalam  RS-485  adalah  proses pertukaran  data  maupun  perintah  – perintah antara master dan slave .
a b. c.
Gambar 3. PCB AVR Serial Modul
a.Komponen Side b. Buttom Side c. Top
Side
Untuk  memudahkan  proses  interaksi tersebut  dibutuhkan  sebuah  format  paket sehingga sistem tersebut dapat mengidentifikasi perintah maupun sumber atau  tujuan  dari  suatu  komunikasi  yang terjadi.
 Perancangan Firmware mikrokontroler AVR ATTINY2313
Firmware pada  mikrokontroler  adalah program yang berfungsi sebagai pengendali dari rangkaian mikrokontroler[8].  Sebagai  pengendali rangkaian  mikrokontroler  firmware  ini dibuat untuk memanfaatkan fungsi komunikasi  pada  mikrokontroler  yaitu USART  sebagai  protokol  komunikasi antara slave dengan master .  Fungsi lainnya adalah melakukan respon perintah dari rangkaian master [9].
2.3  Analisis Pengujian Melakukan pengujian. Melakukan  penulisan  naskah  berdasarkan bahan-bahan referensi,
proses perancangan  dan  pembuatan,  pengujian dan evaluasi hingga tahap kesimpulan.

## III. Hasil Dan Pembahasan
Setelah  proses  perancangan  dan  perakitan telah  selesai  proses  berikut  yang  harus dilakukan adalah proses  pengujian.  Proses pengujian  dilakukan  untuk  memastikan sistem polling telah  sesuai  dengan  hasil yang diharapkan.
Proses  pengujian  dilakukan  berdasarkan dengan  teori  yang  ada  dengan  hasil  yang didapat  dari  sistem polling .  Pengujian  ini kemudian di analisa apakah sesuai dengan teori yang ada atau tidak.
Pengujian ini meliputi pengujian perangkat  converter  USB  ke  RS-485, paket  data  serta  pengukuran beberapa titik dari  sistem polling ini.  Adapun  alat  yang digunakan untuk pengujian ini adalah:
 Komputer beserta program uji
 Multimeter
 Perangkat sistem polling (dalam bentuk AVR serial modul)
 Pengujian Rangkaian Regulator pada Sistem Polling
Tujuan  dari  pengujian  ini  adalah  untuk mengetahui  kestabilan  tegangan input pada  sistem polling dan  mengetahui tegangan drop pada  IC  regulator  yang digunakan.
 Prosedur pengujian ini mengukur tegangan input IC regulator 7805 dan
tegangan output .
Gambar 4 Rangkaian Pengukuran
Regulator
 Hasil  yang diharapkan yaitu kestabilan tegangan  pada  IC  regulator  7805  dan tegangan drop yang harus dicapai yaitu sekitar  2  volt  yang  sesuai  dengan datasheet .  Untuk  pengukuran drop tegangan, input tegangan  bervariasi dari 5 V sampai 12 V.
Gambar 5. Keterangan Dropout tegangan
Analisa dari pengujian diatas menunjukkan bahwa  rangkaian  regulator  telah  bekerja dengan baik hal ini terlihat pada saat diberi tegangan  masukan  sebesar  11,47  V, tegangan  keluaran  dari  output  IC  7805 menunjukkan tegangan stabil pada 5,12 V. Drop  tegangan pada  IC  7805 juga  bekerja sesuai  dengan datasheet yaitu  IC  7805 memiliki  tegangan  drop  sebesar  2  V.  Hal tersebut  dapat  terlihat  pada  saat  di  beri masukan tegangan antara 5,14 V – 11,99 V drop  tegangan  terukur  sebesar  ±2  V, sehingga  untuk  mendapatkan  tegangan sebesar  5  V  pada  keluaran  dibutuhkan tegangan input minimal sebesar 7V .
 Pengujian Fungsi Dasar USB UART
Prosedur  pengujian  ini  adalah  melakukan pengujian  fungsi  dasar  UART  dari  USB. Pengujian ini memanfaatkan port komunikasi  serial  pada  PC  yaitu  com, yang dihubungkan dengan perangkat USB. Transceiver RS-232  dibutuhkan  sebagai alat bantu.
Gambar 6 . Prosedur Percobaan Fungsi
Dasar UART
Untuk perangkat lunak digunakan program bantu  yaitu HyperTerminal dan Terminal V1.9b buatan Br@y++ .  Karena  USB  akan menjalankan  proses  fungsi  UART  dasar maka  perlu  dilakukan setting  baudrate pada  masing-masing perangkat  lunak  yang dipakai  diatas. Baudrate yang  dipakai adalah 115.200, dengan jumlah data bits 8, bit  paritas NONE ,  bit  stop  1,  dan flow control  NONE .  Prosedur  percobaan  dapat dilihat pada gambar 6.
 Pengujian Karakteristik Elektris pada RS-485
Pada  rangkaian  ini  adalah  rangkaian master dari RS-485 yang berfungsi sebagai sebagai  konverter  dari  USB  ke  RS-485 begitu  juga  sebaliknya.  Rangkaian  ini terdiri  dari  dua  buah  IC  utama  yaitu  IC yang  berfungsi  sebagai  antarmuka  USB dan  IC  RS-485.  IC  USB  menggunakan FTDI  FT232BM  dan  pada  bagian  RS-485 menggunakan IC  SN75LBC184.
Prosedur  pengujian  karakeristik  pada  RS- 485  dengan  cara  memasukkan  kombinasi sinyal-sinyal  TTL  pada input RS-485 yaitu  pada  Pin  DE  dari  IC  SN75SBC184 dan  pengukuran  dilakukan  pada  output dari  IC  tersebut  yaitu  Pin  A  dan  Pin  B. Untuk lebih jelas pengukuran dapat dilihat pada gambar 7 dibawah.
Gambar 7. Pengukuran Karakteristik Elektrik RS-485
Hasil yang diharapakan dari pengujian ini adalah untuk mengetahui  tegangan  konversi  dari TTL  ke  RS-485.  Pada  teori  yang telah  dipaparkan  menyatakan  bahwa untuk sinyal  yang  berlogika 1 (High) harus  memiliki  tegangan  minimum berkisar  +200mV  pada  terminal  AB. Untuk sinyal yang berlogika 0 (Low) harus  memiliki  tegangan  minimum sekitar -200mV. Pengujian Sistem Polling Keseluruhan  Pengujian  keseluruhan adalah pengujian terakhir yang dilakukan  untuk  memastikan  apakah sistem polling telah  bekerja  dengan baik sesuai dengan rancangan. Pengujian  ini  meliputi  pengujian pengiriman  paket  data  dan  interaksi antara master dan slave .
Prosedur  pengujian  yaitu  melakukan simulasi  sistem polling dengan  cara menekan  tombol  pada slave secara acak  yang  kemudian  hasil  dari penekanan tombol tersebut
dibandingkan  dengan  perhitungan secara    manual.  Karena    hasil    yang ditampilkan  dalam  bertuk  persentase maka    perhitungan  secara  manual juga mengitung persentase dari penekanan tombol.
Hasil  yang  diharapkan dari  pengujian ini  adalah  memastikan  paket  data yang  dikirim  oleh slave (hasil penekanan  tombol)  diterima  dengan baik oleh master . Sehingga data yang ditampilkan oleh master dalam bentuk  persentase  merupakan  data yang  valid  dari slave .  Dengan presentase keberhasilan sampai 99 %.

## IV. Kesimpulan
Komunikasi USB merupakan teknologi  yang  sangat  bagus  dengan berbagai keunggulan sehingga masalah ketersediaan port pada komputer dapat diatasi. Topologi  yang  paling  sesuai  untuk RS-485 adalah topologi Daisy chain. Dengan menggunakan mikrokontroler  AVR  sebagai  slave pada  sistem  RS-485  didapat  hasil
yang cukup efisien dan murah. Slave  terjauh  pada  RS-485  harus memiliki resistor terminasi.

## Daftar Pustaka
[1] Anonim,  2000. USB  Specification Revision  2.0 ,  Compaq  Computer Corporation, Hewlett-Packard Company,  Intel  Corporation,  Lucent Technologies Inc, Microsoft Corporation, NEC Corporation,
Koninklijke  Philips  Electronics  N.V., PDF e -book, www.usb.org.
[2] Anderson,  D.  2001. USB  System Architecture  (USB  2.0) ,  PDF  e-book edition, Mindshare.Inc, Canada.
[3] Axelson, J. 2000. Serial Port Complete:  Programing  and  Circuits for  RS-232  and  RS-485  Link  and Network, PDF e-book edition ,
Lakeview Research, Madison.
[4] Axelson, J. 2001. USB Complete, 2nd
edition, PDF e-book
edition , Lakeview Research, Madison.
[5] Axelson,  J.  2005. USB  Complete:
Everything You Need to Develop USB Peripherals, 3rd edition, PDF e-book edition , Lakeview Research, Madison. [6] Balch,  M.  2003. Complete  Digital
Design:  A  Comprehensive  Guide  to
Digital  Electronics  and  Computer
System  Architecture, PDF  e-book edition, McGraw-Hill Companies Inc, NewYork, USA.
[7] Budiharto,  W.  2004. Interfacing Komputer  dan  Mikrokontroler ,  Elex Media Komputindo, Jakarta.
[8] Gadre,  D.V.  2001. Programing  And Costomizing The AVR Microcontroller ,  PDF  e-book  edition, McGraw-Hill Companies Inc.
[9] Peacock,  C. 2002 . USB  in a Nutshell , 2nd