Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Untuk Sistem Pengaturan Buka/tutup Atap Dan Pemanas Ruangan

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 UNTUK SISTEM

PENGATUR BUKA/TUTUP ATAP DAN PEMANAS RUANGAN

TUGAS AKHIR

ALEX P PASARIBU

062408004

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 UNTUK SISTEM

PENGATUR BUKA/TUTUP ATAP DAN PEMANAS RUANGAN

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

ALEX P PASARIBU

062408004

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2009

PERSETUJUAN

Judul : APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 UNTUK

SISTEM PENGATUR BUKA / TUTUP ATAP DAN PEMANAS RUANGAN

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : ALEX P PASARIBU

NIM : 062408004

Program Studi : D-3 FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Medan, Juni 2009 Diketahui oleh :

Ketua Program Studi

D3 Fisika Instrumentasi Pembimbing

Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc DR. M Situmorang NIP. 132050870 NIP. 130810771

PERNYATAAN

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 UNTUK BUKA/TUTUP ATAP DAN PEMANAS RUANGAN

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2008

ALEX P PASARIBU 062408004

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus Yang Maha Pengasih dan Maha Penyayang atas segala anugerah dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini.

Penulisan laporan proyek ini tidak terlepas dari bantuan dari berbagai pihak baik berupa dorongan semangat, materi dan sumbangan pikiran. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan terutama kepada:

1. Bapak Prof. Dr. Eddy Marlinto, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

2. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Departemen Fisika dan selaku dosen pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga laporan ini dapat diselesaikan dengan baik.

3. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku Ketua Program Study Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

4. Dra. Justinon, MSi selaku sekretaris Departemen Fisika.

5. Staff dan Pegawai di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam khususnya program study Fisika Instrumentasi.

6. Teristimewa buat kedua orang tuaku yang kucintai Ayahanda E. Pasaribu dan Ibunda L. Sihombing, yang begitu banyak memberikan dukungan berupa materil, moril maupun spirituil pada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini hingga selesai

7. Abang penulis Poltak T M Pasaribu, ST , kakakku Dame N Siahaan, SSi, Sondang M V Pasaribu, SE, Betty G M Pasaribu, SE, Indah M Pasaribu, Amd, dan adik siampudan penulis Nova L.K Pasaribu yang juga banyak memberikan semangat kepada penulis dan si kecil Maruli Tua Eka Sakti. I Love You All.

8. Kepada teman seperjuangan dalam proyek Ozie Tarigan, teman teman

DEBAGOR Comunity (Ihut, Manto, Junaidi, Herman), Ucok sinaga,Willy, Essen,Sony Cheng,Ornal,Adi, teman dipelatihan PLC BLPT Daniel,Darius Carles ,Adynata,Monika ,dan mahasiswa/i Fisika Intrumentasi khususnya stambuk 2006 yang telah banyak meluangkan waktunya untuk membantu penulis dalam menyelesaikan laporan ini.

9. Teman – teman di Perguruan Siaw Liem Sie Kungfu Naga Sakti Balige dan Ikatan Pemuda Karya DPC Toba Samosir serta rekan – rekan Alumni SMAN 2 Balige ‘04 yang turut membantu penulis.

Penulis menyadari dalam pembuatan laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dalam penyempurnaan laporan Tugas Akhir ini.

Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang membantu dalam menyelesaikan proyek ini. Semoga Tuhan akan memberikan berkat yang berlimpah kepada kita semua.

ABSTRAK

`

Perkembangan elektronika sangat menglobal termasuk di Indonesia baik robotika, mekatronika, dan instrumentasi cerdas. Beberapa teknologi sudah dapat dibuat di indonesia, tetapi masih banyak teknologi yang harus didatangkan dari luar negeri sehingga harganya menjadi sangat mahal. salah satu teknologi yang sangat mahal di Indonesia adalah teknologi instrumentasi.

Dalam ruangan yang tertutup suhu adalah faktor yang sangat berpengaruh terhadap lingkungannya. Pengontrolan terhadap suhu ruangan yang bekerja secara otomatis dapat menjaga suhu dalam kondisi optimum. Dari sekian banyak teknologi Instrumentasi, teknologi Instrumentasi yang dapat mengenali suhu dan cahaya atau sering disebut dengan sensor suhu dan sensor cahaya yang sangat banyak dibutuhkan dibidang industri.

Sensor yang dipasang sebagai umpan balik (feedback) dalam system akan mengindra nilai suhu ruangan secara terus - menerus (real time). Hasil tersebut sebelum dikirimkan kepada mikrokontroler untuk diolah telah dikonversikan dahulu oleh ADC. Sensor ini mempunyai banyak sekali kegunaannya seperti untuk industri pengecatan, perumahan modern, incubator, bidang pertanian, dan lainnya.

Dalam hal ini Instrumen Pengatur Buka/Tutup Atap dan Pemanas Ruangan dirangkai dengan Mikrookontroler AT89S51 sebuah Sensor suhu LM 35 dan sebuah sensor vahaya LDR , dilengkapi dengan display Seven Segment. Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, yang berfungsi mengolah data yang masuk dari sensor, kemudian menampilkannya pada display Display Seven Segment..

.

DAFTAR ISI

Halaman

Lembar Persetujuan ii

Lembar Pernyataan iii

Lembar Penghargaan iv

Abstrak v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel viii

Daftar Gambar ix

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang Masalah 1

1.2 Batasan Masalah 4

1.3 Tujuan Penulisan 4

1.4 Metode Pengumpulan Data 5

1.5 Sistematika Penulisan 6

BAB 2 LANDASAN TEORI 8

2.1 Sensor Suhu IC LM35 8

2.2 LDR sebagai sensor 11

2.3 Mikrokontroler AT89S51 13

2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 14

2.3.2 Kontruksi AT89S51 16

2.3.3 Pin-Pin pada Mikrokontroler AT89S51 19

2.4 Perangkat Lunak 22

2.4.1 Bahasa Assembly MCS-51 22

2.4.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 25

2.4.3 Software Downloader 26

2.5 Relay 27

2.6 Motor Langkah ( Stepper ) 29

2.7 Seven Segment 30

BAB 3 RANGKAIAN PADA SISTEM PENGATUR BUKA / TUTUP

ATAP DAN PEMANAS RUANGAN 33

3.1 Rangkaian Power Supply (PSA) 33

3.1.1 Prinsip Kerja Rangkaian 33

3.1.2 Fungsi Rangkaian 34

3.2 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC 34

3.2.2 Fungsi Rangkaian 36

3.3 Rangkaian Keypad 36

3.3.1 Prinsip Kerja Rangkaian 36

3.3.2 Fungsi Rangkaian 37

3.4 Rangkaian Sensor Cahaya 37

3.4.1 Prinsip Kerja Rangkaian 37

3.4.2 Fungsi Rangkaian 39

3.5 Rangkaian Saklar Batas 40

3.5.1 Prinsip Kerja Rangkaian 40

3.5.2 Fungsi Rangkaian 41

3.6 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 41

3.6.1 Prinsip Kerja Rangkaian 41

3.6.2 Fungsi Rangkaian 43

3.7 Rangkaian Relay Pengendali Pemanas (Blower) 43

3.7.1 Prinsip Kerja Rangkaian 43

3.7.2 Fungsi Rangkaian 45

3.8 Rangkaian Driver Motor Stepper 45

3.8.1 Prinsip Kerja Rangkaian 45

3.8.2 Fungsi Rangkaian 47

3.9 Rangkaian Display Seven Segment 47

3.9.1 Prinsip Kerja Rangkaian 47

3.9.2 Fungsi Rangkaian 49

BAB 4 RANGKAIAN SISTEM KESELURUHAN DAN PEMROGRAMAN 50

4.1 Rangkaian Sistem Pengatur Buka / Tutup Atap

dan Pemanas Ruangan 50

4.2 Pengujian rangkaian mikrokontroler

Atap dan Pemanas Ruangan 51

4.3 Pengujian Rangkaian ADC 52

4.4 Mekanisme Kerja dan Diagram Blok Sistem Pengatur Buka/Tutup 53 4.5 Diagram Alir (Flowchart) dan program pada pemanas ruangan

56 4.6 Diagram Alir (Flowchart) dan program pada pengatur buka /

tutup atap

59

4.7 Pengujian peralatan secara keseluruhan 61

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 74

5.1 Kesimpulan 77

5.2 Saran 78

DAFTAR PUSTAKA

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 Mikrokontroller AT89S51 20

Tabel 4.2 Pengolahan data suhu yang terukur oleh rangkaian ADC serta

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 LM 35 Basic Temperatur Sensor 8

Gambar 2.2 Rangkaian Pengukur Suhu 9

Gambar 2.3 Bentuk Fisik LM 35 9

Gambar 2.4a Rangkaian LDR 12

Gambar 2.4b Bentuk Fisik LDR 12

Gambar 2.5 IC Mikrokontroller AT89S51 19

Gambar 2.6 8051 editor, assembler, simulator (IDE) 26

Gambar 2.7 ISP Flash Programer 3.a 27

Gambar 2.8 Simbol relay dan rangkaian driver 29

Gambar 2.9 Diagram Motor Langkah ( Stepper ) 30

Gambar 2.10 Tampilan Seven Segment 30

Gambar 2.11 Konfigurasi Seven Segment Type Common Anoda 31

Gambar 2.12 Konfigurasi Seven Segment Type Common Katoda 32

Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 33

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC 35

Gambar 3.3 Rangkaian Keypad 37

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Cahaya 38

Gambar 3.5 Rangkaian Saklar Batas buka/tutup atap 40

Gambar 3.6 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 42

Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali blower 220 VAC 44

Gambar 3.8 Rangkaian Driver Motor Stepper 46

Gambar 3.9 Rangkaian Display Seven Segment 48

Gambar 4.1 Diagram Blok 53

Gambar 4.2 Diagram Alir ( Flowchart) Rangkaian Pemanas Ruangan 56

Gambar 4.3 Diagram Alir ( Flowchart) Buka /Tutup Atap 59

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Masalah

Dalam kurun waktu singkat perkembangan teknologi melaju dengan sangat pesat. Perkembangan teknologi ini merupakan hasil kerja keras dari rasa ingin tahu manusia terhadap suatu hal yang pada akhirnya diharapkan akan mempermudah manusia untuk dapat menyelesaikan beberapa perkembangan dalam waktu bersamaan dan relatif cepat.

Perkembangan teknologi di negara maju seperti Amerika, Inggris, Jepang, Jerman dan beberapa negara lain membuat kita terpacu untuk membuat / menghasilkan hal sejenis, setidaknya dapat sedikit mengikuti perkembangan.

Dewasa ini manusia semakin menggemari perumahan / ruangan – ruangan modern. Setiap orang pasti menginginkan fasilitas yang sangat memadai. Misalnya rumah rumah modern, apabila seseorang menjadikan rumah sebagai tempat berlindung maka ia akan mendesain rumahnya senyaman mungkin dari gangguan segala cuaca..

Kita ingin mendapatkan kepuasan tersendiri jika rumah yang kita tinggalin dengan fasilitas yang lengkap dan nyaman.dan dihalangi oleh cuaca yang sering berganti secara tiba-tiba. Misalnya dengan membuat atap yang secara otomatis dapat terbuka dan tertutup sendiri bila berada dalam kondisi tertentu, sehingga kita tidak direpotkan oleh pergantian cuaca. Apabila kita membutuhkan suhu ruangan yang hangat atau panas ruangan yang kita butuhkan atau pengganti pemanas yang biasa nya memakai kayu bakar atau arang dapat dibuat dengan pemanas yang secara otomatis dapat kita tentukan besar suhunya.

Oleh sebab itu diperlukan suatu perangkat pengaturan atap dan pemanas ruangan yang otomatis. Perangkat pengaturan atap dan pemanas ruangan ini dilengkapi sensor pengukuran temperatur dan tampilan yang berfungsi untuk mengukur dan menampilkan besar nilai temperatur yang diukur. Selain itu dilengkapi pemanas (heater) yang berfungsi sebagai pengendali temperatur yaitu sebagai pemanas sesuai dengan temperatur yang kita butuhkan. Perangkat pengaturan atap dan pemanas ruangan ini juga dilengkapi sensor cahaya yang akan mendeteksi intensitas cahaya matahari yang akan mengendalikan terbuka / tertutupnya atap secara otomatis.

Sistem ini juga bukan hanya berlaku pada ruangan rumah tetapi dapat juga diaplikasikan untuk keperluan – keperluan lainnya. Misalnya ruangan pengecatan mobil. Pengeringan (drying) adalah pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lain dari bahan padat, sehingga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat itu sampai suatu nilai rendah yang dapat diterima. Proses pengeringan terdapat dua metode yaitu pengeringan alami (natural) dan pengeringan buatan (Kiln Dryer).

Pengeringan alami dikategorikan dalamdua kelompok yaitu: 1. Pengeringan Langsung ( MetodeRadiasi )

Pengeringan langsung menggunakan energi radiasi thermal sinar matahari untuk mengabsorbsi ( menyerap ) air dalam menjadi uap air.

2. Pengeringan Tidak Langsung ( Metode Konveksi )

Bila udara di sekitar pengecatan dalam keadaan panas dan kering, maka udara panas dan kering tersebut akan mengabsorbsi air dalam cat. Daya absorbsi udara ini juga dipengaruhi oleh gerak geseran udara (angin). Dimana teknik pengeringan ini pada pengecatan mobil bagus. Keringnya cat dipengaruhi factor suhu agar didapat hasil yang memuaskan.

Contoh lainnya seperti. ruangan pengeringan hasil pertanian dan alat pengeringan kertas.

Mikrokontroler adalah sistem komputer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi komputer dalam pengendalian kerja dan disain yang jauh lebih ringkas daripada computer. Dengan ukurannya sangat kecil, mikrokontroler dapat digunakan pada peralatan yang bersifat bergerak (mobile), seperti pada kendaraan, peralatan jinjing dan instrumentasi cerdas, mikrokontroler digunakan sebagai otak dari suatu

embedded system, sebuah system computer terpadu. Mikrokontroler memiliki perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relative besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, hal ini merupakan kelebihan mikrokontroler.

Mikrokontroler AT89S51 adalah chip mikrokontroler produksi Atmel Inc, merupakan keluarga MCS-51 rancangan Intel. AT89S51 mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap untuk suatu pemrosesan input-output. Bahasa pemrograman yang digunakan AT89S51 hampir tidak berneda jauh dengan intruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah dipelajari pada perkuliahan.

1.2 Batasan Masalah

Untuk memberi batasan pada pembahasan dan penulisan tugas akhir ini, maka tugas akhir ini dibatasi dengan batasan – batasan sebagai berikut :

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51.

2. Menggunakan sensor temperature LM 35 dan LDR sebagai sensor cahaya. 3. Untuk menggerakkan atap ruangan digunakan motor stepper.

4. Pengukuran temperatur dilakukan oleh sensor temperature LM 35 dan peningkatan temperatur dilakukan dengan cara menghidupkan blower (pemanas) , apabila temperature telah mencapai harga yang diinginkan maka blower (pemanas) akan dimatikan dengan otomatis.

5. Sensor cahaya LDR hanya melihat kondisi gelap dan kondisi terang sebagai kondisi terbuka / tertutupnya atap.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Untuk Menerapkan ilmu yang dipelajari di bangku kuliah secara nyata dan aplikatif.

2. Untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan studi pada program studi D3 Fisika Instrumentasi di Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara. 3. Studi awal dalam pembuatan instrumentasi cerdas pengatur buka/tutup atap

dan pemanas ruangan otomatis.

4. Memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 sebagai tempat pemrosesan data (otak) dari sebuah system.

1.4 Metode Pengumpulan Data

Adapun metode pengumpulan data yang dilakukan oleh penulis adalah: 1. Studi kepustakaan.

Pada metode ini, penulis mengumpulkan data dan teori yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir melalui buku – buku dan referensi lainnya yang berkaitan dengan tugas akhir ini.

2. Lembar data (Datasheet) komponen yang digunakan pada peralatan.

Lembar data (datasheet) merupakan data – data yang dikeluarkan oleh produsen komponen elektronika mengenai fungsi, karakteristik dan data – data penting lainnya tentangsuatu komponen hasil produksi dari produsen komponen elektronika yang bersangkutan.

3. Pengujian Alat.

Data yang diperoleh melalui metode ini didapat setelah alat yang dibuat diuji dan diambil kesimpulan setelah dilakukan pengujian tersebut.

Pada metode ini, penulis melakukan konsultasi dengan besrdiskusi dan bertanya secara langsung pada Dosen pembimbing penulis mengenai segala permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini.

I.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penyusunan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB 1. PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan tugas akhir, metode pengumpulan data dan sistematika penulisan.

BAB 2. LANDASAN TEORI

Landasan teori dalam bab ini akan dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 meliputi arsitektur dan kontruksi, bahasa program yang digunakan, serta karekteristik dari komponen-komponen pendukung.

BAB 3. RANGKAIAN PADA OTOMATISASI SISTEM PENGATURAN ATAP DAN PEMANAS RUANGAN

Pada bab ini akan dipaparkan mengenai rangkaian – rangkaian yang digunakan pada otomatisasi sistema pengaturan atap dan pemanas ruangan yang meliputi prinsip kerka dan fungsi kerja.

BAB 4. PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PEMROGRAMAN

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51.

BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan yang diperoleh mengenai system pengaturan atap dan pemanas ruangan otomatis serta saran yang diberikan agar rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Sensor Suhu IC LM35

Untuk mendeteksi suhu digunakan sebuah sensor suhu LM 35 yang dapat dikalibrasikan langsung , LM 35 ini difungsikan sebagai basic temperature sensor seperti pada gambar 2.1

Gambar 2.1 LM 35 Basic Temperature Sensor

IC LM 35 sebagai sensor suhu yang teliti dan terkemas dalam bentuk Integrated Circuit (IC), dimana output tegangan keluaran sangat linear berpadanan dengan perubahan suhu. Sensor ini berfungsi sebagai pengubah 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.

IC LM 35 ini tidak memerlukan pengkalibrasian atau penyetelan dari luar karena ketelitiannya sampai lebih kurang seperempat derajat celcius pada temperatur ruang. Jangka sensor mulai dari – 55°C sampai dengan 150°C, IC LM35 penggunaannya sangat mudah, difungsikan sebagai kontrol dari indikator tampilan catu daya terbelah. IC LM 35 dapat dialiri arus 60 m A dari supplay sehingga panas yang ditimbulkan sendiri sangat rendah kurang dari 0 ° C di dalam suhu ruangan.

Gambar 2.2 Rangkaian Pengukur Suhu

LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain harganya cukup murah, linearitasnya juga lumayan bagus. LM35 tidak membutuhkan kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ± ¼ °C pada temperatur ruangan dan ± ¾ °C pada kisaran -55 °C to +150 °C. LM35 dimaksudkan untuk beroperasi pada -55 °C hingga +150 °C, sedangkan LM35C pada -40 °C hingga +110 °C, dan LM35D pada kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket TO-220. Sensor LM35 umunya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektrik tegangan. Sensor ini memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1°C tegangan keluarannya naik sebesar 10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5V pada suhu 150°C.

Pada perancangan kita tentukan keluaran ADC mencapai full scale pada saat suhu 100°C, sehingga tegangan keluaran tranduser (10mV/°C x 100°C) = 1V.

Pengukuran secara langsung saat suhu ruang, keluaran LM35 adalah 0,3V (300mV). Tengan ini diolah dengan mengunakan rangkaian penglondisi sinya agar sesuai dangan tahapan masukan ADC. LM35 memiliki kelibihan – kelebihan sebagai berikut:

1. Di kalibrasi langsung dalam celsius

2. Memiliki faktor skala linear + 10.0 mV/°C 3. Memiliki ketetapan 0,5°C pada suhu 25°C

4. Jangkauan maksimal suhu antara -55°C sampai 150°C 5. Cocok untuk applikasi jarak jauh

6. Harganya cukup murah

7. Bekerja pada tegangan catu daya 4 sampai 30Volt 8. Memiliki arus drain kurang dari 60 uAmp

9. Pemanasan sendiri yang lambat ( low self-heating) 10.0,08_ûC diudara diam

11.Ketidak linearannya hanya sekitar ±¼°C

12.Memiliki Impedansi keluaran yang kecil yaitu 0,1 watt untuk beban 1 mAmp.

Sensor suhu tipe LM35 merupakan IC sensor temperatur yang akurat yang tegangan keluarannya linear dalam satuan celcius. Jadi LM35 memilik kelebihan dibandingkan sensor temperatur linear dalam satuan kelvin, karena tidak memerlukan pembagian dengan konstanta tegangan yang besar dan keluarannya untuk mendapatkan nilai dalam satuan celcius yang tepat. LM35 memiliki impedansi keluaran yang rendah, keluaran yang linear, dan sifat ketepatan dalam pengujian membuat proses interface untuk membaca atau mengontrol sirkuit lebuh mudah. Pin V+ dari LM35 dihubungkan kecatu daya, pin GND dihubungkan ke Ground dan pin Vout- yang menghasilkan tegangan analog hasil pengindera suhu dihubungkan ke vin (+) dan ADC 0804.

2.2 LDR sebagai sensor

Fotosel atau sel foto termasuk sel fotokonduktif, LDR, dan fotoresistor. Ini adalah resistor – resistor variable dengan jangkah nilai resistansi yang sangat lebar, yang tergantung pada intensitas cahaya yang ada. Resistansi didalam fotosel berubah secara terbalik dengan kekuatan cahaya yang mengenainya. Dengan kata lain, resistansi fotosel sangat tinggi dalam kegelapan dan rendah diruang yang terang . Bahan fotokonduktif atau LDR yang biasa digunakan adalah cadmium sulfide (Cds) atau cadmium selenida (Cdse). Jenis bahan, ketebalan, dan lebar endapannya menentukan nilai resistansi dan jangkauan daya peranti ini.

Jenis LDR yang digunakan adalah LDR cadmium Sulphide Photoconductive Cell VCA 54 yang memiliki karakteristik nilai hambatannya akan turun jika terdapat cahaya yang mengenai permukaannya. Dari pengujian resistansi LDR nilai resistansinya bisa mencapai 50 ohm dan batas resistansi tertinggi takterhingga jika

dalam data sheet resistansi LDR bisa mencapai lebih dari 1 MOhm . LDR yang memiliki hambatan tinggi saat cahaya kurang mengenainya (gelap), dalam kondisi seperti ini LDR dapat mencapai 1 M, akan tetapi saat LDR terkena cahaya hambatan LDR akan turun secara drastis hingga mencapai 1,5 Ohm?. Berikut ini adalah gambar dari rangkaian sensor cahaya LDR.

Gambar 2.4a Rangkaian LDR Gambar 2.4b Bentuk Fisik LDR

Pada perancangan sensor cahaya akan diukur LDR sebagai perhitungan, dengan diketahui harga Vcc = 5 Volt dan VR = 10 K? maka besar tegangan keluaran dari rangkaian ini sebesar

VOutput = x VCC

Pada LDR terkena cahaya maksimum dengan nilai resistansi sebesar 1,52 Ohm

VOutput = x 5 = 0,000152 = 2,49 m Volt

Pada LDR terkena cahaya minimum dengan nilai resistansi sebesar 1 M?

2.3 Mikrokontroller AT89S51

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih serta dalam bidang pendidikan.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

Mikrokontroler AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.

Pada prinsipnya program pada mikrokontroler dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan.

Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut :

1. Sebuah Central Processing Unit 8 bit 2. Osilator : internal dan rangkaian pewaktu 3. RAM internal 128 byte

4. Flash memori 4 Kbyte

5. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi

internal)

6. Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/O

7. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

8. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika

9. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz.

2.3.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Setiap mikrokontroler memiliki arsitekturr yang berbeda. Tetapi meskipun demikian memilikikeseragaman dalam pokok – pokok kerjanya. Pada dasarnya arsitektur mikrokontroler dapat dilihat pada pengalamatan kode dan pengalamatan datanya, yaitu tipe yang menggabungkan pengalamatan kode dengan pengalamatan data, serta

tipe yang memisahkan alamat kode dengan alamat datanya. Keluarga MCS-51 termasuk dalam kategori yang memisahkan alamat kode maupun datanya.

Ada beberapa mode pengalamatan pada mikrokontroler : 1. Pengalamatan Langsung

Penglamatan langsung dilakukan dengan memberikan nilai kesuatu register secara langsung dengan menggunakan tanda ”#”.

Contoh :

Mov A,#20h : isi akkumulator dengan bilangan 20 h Mov DPTR,#25h : isi register DPTR dengan bilangan 25 h Mov R1,#10h : isi register R1 dengan bilangan 10 h 2. Pengalamatan tak langsung

Pengalamatan tak langsung dilakukan untuk menunjuk ke sebuah register yang berisi alamat memori yang digunakan dalam operasi dengan menggunakan tanda ”@”. AT89S51 mempunyai sebuah register 16 bit (DPTR) yang dapat digunakan untuk melakukan pengalamatan tidak langsung.

Contoh :

DEC @R1 : kurangi isi RAM yang alamatnya ditunjukkan oleh register R1

3. Pengalamatan kode

Pengalamatan kode terjadi saat operand berfungsi sebagai alamat dari intruksi JUMP dan CALL

Contoh : ACALL Tunda -

Tunda

Mov A,#20H

Loop:

DJNZ A,Loop

4. Pengalamatan Bit

Pengalamatan bit merupakan penunjukan alamat lokasi bit, baik yang berada didalam RAM internal atau perangkat keras. Simbol (.) digunakan dalam operasi ini.

Contoh :

SETB P1.5 : set bit port 1.5 aktif SETB TR1 : set bit TR1 (timer 1 aktif)

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu manangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah data, pengolah angka, dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program – program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin – rutin antar muka prangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM (bisa masked Rom atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register – register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

2.3.2 Kontruksi AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 mikro-farad dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini

AT89C4051 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.

Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program.

Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang

disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak UV-EPROM (Ultra Violet

Eraseable Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash

PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89C4051 flash PEROM Programmer.

Memori data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/output bekerja menurut fungsi waktu. Clock

penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari osilator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1/T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai.

AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dangan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur

input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.

Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register

2.3.3 Pin-Pin pada Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler AT89S51 :

Gambar 2.5 IC Mikrokontroller AT89S51

VCC (Pin 40)

Suplai tegangan

GND (Pin 20)

Ground

Port 0 (Pin 39-Pin 32)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data

ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.

internal pull up.

Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :

Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S51

Nama Pin Fungsi

P3.0 (Pin 10) RXD (Port Input Serial)

P3.1 (Pin 11) TXD (Port Output Serial)

P3.2 (Pin 12) INT0 (Interrupt 0 Serial)

P3.3 (Pin 13) INT1 (Interrupt 1 Serial)

P3.4 (Pin 14) T0 (Input Eksternal timer 0)

P3.5 (Pin 15) T1 (Input Eksternal timer 1)

P3.6 (Pin 16) WR (Untuk menulis eksternal data memori)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)

Address Latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram Flash.

PSEN (pin 29)

Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal.

EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal.

XTAL2 (pin 18) Output dari osilator.

2.4 Perangkat Lunak

2.4.1 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi –instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

Contoh pengisian nilai secara langsung

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h ...

... MOV R0,20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop ...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

...

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

...

4. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

... RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,

Loop:

... ...

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,

Loop:

JB P1.0,Loop ...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh,

Loop:

JNB P1.0,Loop ...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop ...

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya..

9. Instruksi DEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1

...

10.Instruksi INC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

11.Dan lain sebagainya

2.4.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya seperti di bawah ini.

Gambar 2.6 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller.

2.4.3 Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini

Gambar 2.7 ISP- Flash Programmer 3.a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

2.5 Relay

Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat catu dan suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC.

Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub

asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau Normaly OFF, bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya, posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada kadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian.

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :

a. Normaly Open (NO), saklar akan tertutup bila dialiri arus b. Normaly Close (OFF), saklar akan terbuka bila dialiri arus

c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang nomalnya tertutup yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A, sebaliknya bula kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.

Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor.

Jika transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang mengalir pada gulungan kawat.

Bentuk relay yang digunakan da bentuk relay dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar2.24.

Vcc

Tr VB

Dioda

a. Simbol b. Relay dengan rangkaian driver

Gambar 2.8 Simbol Relay dan Rangkaian Driver

2.6 Motor Langkah (Stepper)

Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram(disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah.

Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan,

misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain.

Pada gambar 2.7 di bawah ini ditunjukkan dasar susunan sebuah motor

langkah (stepper). _A

B

Gambar 2.9 Diagram Motor Langkah ( stepper )

2.7 Seven Segment

Seven segment merupakan cacah segment minimum yang dipergunakan untuk menampilkan angka 0 sampai 9 seperti yang diilustrasikan pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.10 Tampilan Seven Segment

D C U

S

A B

Sejumlah karakter alphabet juga bisa disajikan menggunakan tampilan seven segment

ini.

Seven segment terdiri dari 2 konfigurasi, yaitu common anoda dan common katoda. Pada seven segment tipe common anoda, anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke sumber tegangan positip dan katoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segment, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.11 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segment,

maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segment a harus diberi tegangan 0 volt atau logika

low, dengan demikian maka segment a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.

Pada seven segment tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED

berfungsi sebagai input dari seven segment, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.12 Konfigurasi Seven Segment Tipe Common Katoda

Sesuai dengan gambar 2.6 di atas, maka untuk menyalakan salah satu segment, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika segment a akan dinyalakan, maka anoda pada segment a harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segment lainnya.

Tampilan seven segment mempunyai dua tipe : Light Emitting Diode (LED) dan Liquid Crystal Display (LCD). Dimana disini kita akan membahas tentang karakteristik dari LED.

BAB 3

RANGKAIAN PADA SISTEM PENGATUR BUKA / TUTUP ATAP

DAN PEMANAS RUANGAN

3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 3.1.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Pada rangkaian ini terdapat sebuah trafo CT yang merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 3300 F. Dua buah dioda berikutnya berfungsi untuk menahan arus yang ada pada regulator agar tidak balik jika terjadi penarikan arus sesaat dari tegangan 12 volt. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

3.1.2 Fungsi Rangkaian

Adapun fungsi dari rangkaian power supplay (PSA) adalah sebagai sumber tegangan keseluruh rangkaian yang ada. Tegangan keluaran dari rangkaian ini terdiri dari dua, yaitu 5 volt dan 12 volt DC. Tegangan 5 V DC digunakan kerangkaian

mikrokontroler, rangkaian ADC 0804, rangkaian keypad, rangkaian display seven segment yang terdapat pada sistem rangkaian pengaturan atap dan pemanas ruangan otomatis secara keseluruhan. Sedangkan tegangan 12 V DC digunakan untuk relay yang terdapat pada rangkaian pengendali blower dan juga mensupplay tegangan ke

driver motor stepper.

3.2 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC (Analog to Digital Converter) 3.2.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Pada rangkaian ini, ADC yang digunakan adalah ADC 0804 8 bit. Untuk mengetahui temperatur dalam ruangan, digunakan LM35 yang merupakan sensor temperatur. Pada rangkaian input ADC dihubungkan ke sensor LM35,sehingga setiap perubahan tegangan pada LM35 akan diolah ADC.

Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC. Dengan demikian walaupun

tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.

Output dari LM35 ini dimasukkan sebagai input ADC. Rangkaiannya seperti gambar 3.4 dibawah ini:

Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC

Output dari LM35 diinputkan ke pin 6 ADC yang merupakan pin input, ini berarti setiap perubahan tegangan yang terjadi pada input ini maka akan terjadi perubahan pada output ADC.

Keluaran dari rangkaian sensor suhu dihubungkan ke rangkaian ADC untuk diubah datanya menjadi data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler AT89S51.

Untuk mendapatkan Vref/2 digunakan dioda zener 5,1 volt, kemudian outputnya dihubungkan ke rangkaian pembagi tegangan.

Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya (sensor temperatur LM 35) akan diketahui oleh mikrokontoler.

3.2.2 Fungsi Rangkaian

Rangakaian ADC ini berfungsi untuk merubah data analog yang dihasilkan oleh sensor temperatur menjadi data digital. Sebagaimana yang telah kita ketahui, bahwa data yang dapat diolah oleh mikrokontroler adalah data dalam bentuk digital, sedangkan data keluaran yang dihasilkan oleh sensor temperatur LM35 adalah dalam bentuk analog. Oleh sebab itu data hasil pengukuran temperatur oleh LM 35 terlebih dahulu diubah dalam bentuk digital, setelah itu output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler. Sehingga mikrokontroler dapat mengetahui temperatur yang terdapat didalam rungan. Dengan demikian pemanasan ruangan dapat dilakukan dengan otomatis.

3.3 Rangkaian Keypad

3.3.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Rangkaian keypad yang digunakan adalah rangkaian keypad yang telah ada dipasaran.

Keypad ini terdiri dari 16 tombol yang hubungan antara tombol – tombolnya seperti tampak pada gambar 3.7. Rangkaian ini di hubungkan ke port 2 mikrokontroler AT89S51.

Kemudian data yang diketikkan pada keypad akan diterima oleh mikrokontroler AT89S51 untuk kemudian diolah dan ditampilkan pada display seven segment. Rangkaian keypad ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 3.3 Rangkaian Keypad

3.3.2 Fungsi Rangkaian

Adapun fungsi rangkaian keypad adalah sebagai tombol untuk memasukkan nilai temperature yang akan dikendalikan apabila tombol – tombol yang ada pada keypad ditekan.

3.4 Rangkaian Sensor Cahaya 3.4.1 Prinsi Kerja Rangkaian

Untuk dapat menggerakan driver motor stepper, maka alat dilengkapi dengan sebuah sensor. Sensor yang digunakan pada sistem ini adalah sensor cahaya LDR.

L D R

4 K 7 1 0 0 K

3 3 0 O h m

4 K 7

C 9 4 5

+ 5 V + 5 V

P 1 . 4

Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Cahaya

LDR atau Light Dependent Resistor adalah salah satu jenis resistor yang nilai hambatannya dipengaruhi oleh cahaya yang diterima olehnya. LDR dibuat dari Cadmium Sulfida yang peka terhadap cahaya. Seperti yang telah diketahui bahwa cahaya memiliki dua sifat yang berbeda yaitu sebagai gelombang elektromagnetik dan foton/partikel energi (dualisme cahaya). Saat cahaya menerangi LDR, foton akan menabrak ikatan Cadmium Sulfida dan melepaskan elektron. Semakin besar intensitas cahaya yang datang, semakin banyak electron yang terlepas dari ikatan. Sehingga hambatan LDR akan turun saat cahaya meneranginya.

LDR akan mempunyai hambatan yang sangat besar saat tak ada cahaya yang mengenainya (gelap). Dalam kondisi ini hambatan LDR mampu mencapai 1 M Ohm. Akan tetapi saat terkena cahaya, hambatan LDR akan turun secara drastis, hingga kira-kira 250 Ohm.

Pada saat LDR dikenai cahaya, besar tegangan yang diumpankan ke transistor adalah:

Tegangan tersebut akan mengkatifkan transistor C945. Pada saat aktif, kolektornya akan mendapatkan tegangan 0 Volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler AT89S51.

Pada saat tidak ada cahaya yang mengenai LDR, tegangan yang diumpankan ke transistor adalah:

Tegangan tersebut belum dapat mengaktifkan transistor C945. Dengan demikian tegangan kolektor-emitornya berkisar antara 4,5 V – 5 V. Tegangan inilah yang merupakan sinyal high (1) yang diumpankan pada mikrokontroler AT 89S51.

3.4.2 Fungsi Rangkaian

Sensor cahaya dipasang pada rangkaian ini dengan tujuan untuk mendeteksi apakah cuaca sedang cerah atau gelap. Ketika cerah, cahaya yang mengenai LDR akan sangat berlimpah, sehingga mikrokontroler akan mendapatkan sinyal low. Selanjutnya, mikrokontroler akan mengirim data pada rangkaian driver motor untuk segera membuka atap.

Sebaliknya ketika cuaca mendung, cahaya yang mengenai LDR akan berkurang. Sensor cahaya ini akan segera mengirim sinyal high pada mikrokontroler. Ini akan menyebabkan terjadinya penutupan atap.

3.5 Rangkaian Saklar Batas 3.5.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk membuka atap, mikrokontroler tidak mengetahui apakah atapsudah terbuka penuh atau belum. Hal yang sama juga terjadi ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk menutup atap, mikrokontroler tidak mengetahui apakah atap sudah tertutup rapat atau belum. Karena itu dibutuhkan sebuah saklar batas yang dapat mengetahui kedua keadaan tersebut.

Dalam hal ini digunakan sebuah saklar batas untuk buka atap, yang berfungsi untuk mengetahui apakah atap sudah terbuka penuh atau belum, dan sebuah saklar batas untuk tutup pintu gerbang yang berfungsi untuk mengetahui apakah atap sudah tertutup rapat atau belum. Rangkaian saklar batas untuk buka atap hanya terdiri dari sebuah saklar yang dihubungkan ke ground dan ke mikrokontroler AT89S51 Rangkaiannya seperti gambar dibawah ini,

(AT89S51)

Gambar 3.5 Rangkaian Saklar batas untuk Buka / Tutup Atap

Ketika saklar batas dalam keadaan terbuka, kondisi outputnya adalah high. Namun jika atap menyentuh saklar, maka outputnya akan terhubung ke ground, yang menyebabkan kondisi outputnya akan berubah dari high (1), menjadi low (0). Perubahan kondisi pada outputnya inilah yang dikenali oleh mikrokontroler sebagai

tanda bahwa atap telah terbuka lebar, maka mikrokontroler akan memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, sehingga atap tidak terbuka lebih lebar lagi.

Saklar batas untuk tutup atap juga mempunyai rangkaian dan cara kerja yang sama dengan rangkaian saklar batas untuk buka pintu, perbedaannya hanya terletak pada hubungannya dengan mikrokontroler AT89S51.

3.5.2 Fungsi Rangkaian

Rangkaian ini dibuat agar mikrokontroler dapat mengetahui atap sudah terbuka penuh atau sudah tertutup penuh. Mikrokontroler akan mengambil tindakan untuk menghentikan putaran motor stepper.

3.6 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 3.6.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran / bus I/O 8 bit. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3 Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen

ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :

10 10 1 det

t=R x C= KΩ x μF = m ik

Jadi 1 mili detik setelah power aktif pada IC kemudian program aktif.

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC inilah semua program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut ini:

3.6.2 Fungsi Rangkaian

Rangkaian ini menggunakan AT89S51 sebagai mikrokontrolernya. Adapun fungsi dari rangkaian ini adalah sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada dan sebagai pusat pemrosesan data hasil pengukuran sensor temperature LM 35 dan sensor cahaya LDR yang telah diubah menjadi data digital oleh ADC 0804.

3.7 Rangkaian Relay Pengendali Pemanas (Blower) 3.7.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Pada rangkaian ini digunakan relay sebagai saklar penghubung atau pemutus tegangan yang dapat menghidupkan / mematikan peralatan elektronik (dalam hal ini blower). Pada rangkaian di bawah ini, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC digunakan relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positif relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatif relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung ke kaki 4. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk menghidupkan/mematikan lampu maka kita dapat menghidupkan/ mematikan blower dengan cara mengaktifkan atau menon-aktifkan relay.

Blower

Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali Blower 220 volt AC

Hubungan yang digunakan adalah normally open. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar digital. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroler Port 3.6. Pada saat logika pada port 3.6 adalah tinggi (high), maka transistor mendapat bias dari tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktif (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir kekumparan relay. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay menjadi terbuka sehingga hubungn sumber tegangan 220 Volt terhubung ke blower. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P3.6 adalah rendah (low) maka relay tedak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 220 Volt dengan blower terputus dan blower tidak menyala.

Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay

dinon-aktifkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.

Rangkaian ini juga dilengkapi dengan LED indicator, dimana LED indikator ini akan menyala, jika relay aktif dan sebaliknya, LED indikator ini akan mati jika relay tidak aktif. LED indikator ini dikendalikan oleh sebuah transistor jenis PNP, dimana basis transistor ini mendapatkan input dari kolektor transistor C945. Transistor tipe PNP akan aktif jika mendapat tegangan 0 volt pada basisnya.

3.7.2 Fungsi rangkaian

Rangkaian relay pengendali blower berfungsi untuk memutuskan atau menghubungkan sumber tegangan 220 V AC dengan blower (pemanas). Adapun fungsi blower (pemanas) adalah untuk meningkatkan temperature apabila temperature yang terukur oleh sensor temperature LM35 lebih kecil dari temperatur yang diinginkan.

3.8Rangkaian Driver Motor Stepper 3.8.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Mikrokontroler tidak dapat langsung mengendalikan putaran dari motor stepper, karena itu dibutuhkan driver sebagai perantara antara mikrokontroler dan motor stepper, sehingga perputaran dari motor stepper dapat dikendalikan oleh mikrokontroler. Rangkaian driver motor stepper ditunjukkan pada gambar 3.9 berikut ini :

Gambar 3.8 Rangkaian Driver Motor Stepper

Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke input dari rangkaian motor stepper tersebut, maka pergerakan motor stepper sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing – masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada kempat masukannya.

Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing – masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. basis dari masing – masing transistor diberi tahanan 1 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ketransistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan pada sumber tegangan 12 volt dan

emitter dihubungkan ke ground. Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktif. Hal ini akan mnyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini akan menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan yang memiliki medan magnet tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah ylogika high (1) yang diberikan pada inputnya.

Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah sebelumnya maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara bergantian dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya.

3.8.2 Fungsi Rangkaian

Rangkaian Driver Motor Stepper berfungsi untuk mengendalikan putaran motor stepper searah atau berlawanan dengan arah putaran jarum jam, karena mikrokontroler tidak dapat langsung mengendalikan motorstepper. Sehingga putaran motor stepper dapat diatur yang secara otomatis menggerakkan atap (mengatur terbuka / tertutupnya atap ruangan).

3.9Rangkaian Display Seven Segment 3.9.1 Prinsip Kerja Rangkaian

Pada rangkaian ini menggunakan 3 buah seven segment common anoda sebagai tampilan yang dihubungkan ke IC HEF 4094BP yang merupakan IC serial to paralel.

Rangkaian display seven segment ditunjukkan pada gambar 3.5 berikut ini :

Gambar 3.9 Rangkaian Display Seven Segment

IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S51. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.

Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan seven segment agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segment yang digunakan adalah tipe common anoda (aktif low), ini berarti segmen akan menyala jika diberi data low (0) dan segment akan mati jika diberi data high (1).

3.9.2 Fungsi Rangkaian

Rangkaian ini digunakan untuk menampilkan nilai suhu yang dideteksi oleh sensor temperature LM35. Adapun nilai yang ditampilkan adalah dalam bentuk decimal 3 digit, karena pada rangkaian ini menggunakan 3 buah display seven segment.

Tabel 3.1 Pengolahan data suhu yang terukur oleh rangkaian ADC serta tampilan hasil pengolahan data pada display seven segment

Suhu terukur Output LM35 Output ADC Tampilan ( Display )

27 derajat 28 derajat 29 derajat 30 derajat 31 derajat 32 derajat 33 derajat 270 miliVolt 280 miliVolt 290 miliVolt 300 miliVolt 310 miliVolt 320 miliVolt 330 miliVolt 00011011 00011100 00011101 00011110 00011111 00010000 00010001 027 028 029 030 031 032 033

BAB 4

RANGKAIAN SISTEM KESELURUHAN DAN PEMROGRAMAN

4.1 Rangkaian Sistem Pengatur Buka / Tutup Atap dan Pemanas Ruangan

Peralatan elektronika merupakan gabungan dari beberapa jenis rangkaian dengan fungsi dan karakteristik yang berbeda – beda yang tersusun menjadi satu kesatuan. Walaupun tiap rangkaian memiliki tiap rangkaian memiliki fingsi dan karakterisitik yang berbeda – beda tetapi dalam mekanisme kerja semua rangkaian – rangkaian tersebut saling melakukan kerja yang terintegrasi. Sehingga kerja yang dihasilkan juga sesuai dengan yang diharapkan.

Seperti yang telah dijelaskan pada bab 3 sebelumnya, bahwa terdapat beberapa rangkaian dengan prinsip kerja dan fungsi yang berbeda – beda untuk tiap jenis rangkaian. Rangkaian – rangkaian tersebut selanjutnya dihubungkan sedemikian rupa antara satu dengan yang lainnya sesuai dengan mekanisme kerja yang diharapkan. Pada rangkaian sistem pengatur buka / tutup atap dan pemanas ruangan ini adalah gabungan dari beberapa rangkaian yang terintegrasi. Adapun rangkaian – rangkaian yang dugunakan adalah rangkaian power supplay (PSA), rangkaian ADC 0804 8bit, rangkaian display seven segment, rangkaian keypad, rangkaian relay pengendali blower (pemanas), rangkaian driver motor stepper, dan rangkaian mikrokontroler

AT89S51. Mengenai prinsip kerja dan fungsi dari masing – masing rangkaian telah dijelaskan pada bab sebelumnya. Gambar Rangkaian keseluruhan terlampir.

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop: Setb P3.7 Acall tunda Clr P3.7 Acall tunda Sjmp Loop Tunda:

Mov r7,#255

Tnd: Mov r6,#255 Djnz r6,$

Djnz r7,tnd Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.7 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan LED mati. Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan LED akan nyala. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini nyala selama beberapa saat.

Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.

4.3 Pengujian Rangkaian ADC

Pengujian pada bagian rangkaian ADC ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ADC ini dengan rangkaian mikrokontroler. Selanjutnya rangkaian mikrokontroler dihubungkan dengan rangkaian display seven segment. Mikrokontroler diisi dengan program untuk membaca nilai yang ada pada rangkaian ADC, kemudian hasil pembacaannya ditampilkan pada display seven segment. Programnya adalah sebagai berikut :

mov a,p2 mov b,#100 div ab mov 70h,a mov a,b mov b,#10 div ab mov 71h,a mov 72h,b

Dengan program di atas, maka akan tampil nilai temperatur yang dideteksi oleh sensor temperatur. Dengan demikian maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

4.4 Mekanisme Kerja dan Diagram Blok Sistem Pengatur Buka/Tutup Atap dan Pemanas Ruangan

Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang akan dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing. Adapun diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 4.2. berikut ini:

ADC 0804

Keypad 4 x 4

uC AT89S51 Display 1 buah relay 1 buah Blower Sensor suhu Driver stepper Motor stepper PENGUAT SINYAL Sensor cahaya

Gambar 4.1. Diagram Blok Rangkaian

Desain sistem rangkaian terdiri dari:

1. Sensor suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur suhu ruangan kemudian output sensor ini akan diinputkan ke ADC0804.

2. ADC0804 berfungsi untuk merubah tegangan analog dari sensor suhu menjadi data digital 8 bit, sehingga data tersebut dapat diolah oleh mikrokontroler AT89S51. 3. Keypad 4 x 4 berfungsi untuk memasukkan nilai temperatur yang akan

dipertahankan di dalam ruangan, kemudian data dari keypad ini dikirim kemikrokontroler AT89S51. Selanjutnya nikrokontroler AT89S51 akan membandingkan data hasilpengukuran sensor LM 35 yang telah diubah kedalam bentuk digital oleh ADC 0804 dengan dat masukan dari keypad, sehingga

pengendalian temperatur dapat dilakukan sesuai dengan besar temperature yang diinginkan.

4. Display berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan suhu pada sensor suhu (LM35) yang berada dalam ruangan

5. Mikrokontroler AT89S51 berfungsi untuk mengolah data digital yang dikirimkan oleh ADC0804, selanjutnya mikrokontroller akan menampilkan nilai suhu yang terukur pada seven segment kemudian membandingkannya data dalam ruangan dengan temperature yang kita inginkan melalui data masukan dari keypad untuk kemudian mengambil tindakan (menghidupkan/mematikan blower).

6. Relay berfungsi sebagai perantara antara mikrokontroler yang memiliki tegangan 12 volt DC dengan blower yang memiliki tegangan 220 volt AC, sehingga blower dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51.

Apabila temperatur dalam ruangan lebih kecil dari yang kita inginkan, maka mikrokontroler AT89S51 akan mengirimkan data high (1) ke rangkaian driver relay, sehingga saklar dalam relay akan terhubung dan arus akan mengalir yang menyebabkan pemanas ( blower ) hidup. Apabila temperatur ruangan telah mencapai temperatur yang diinginkan sesuai dengan data masukan dari keypad, maka pemanas (blower) akan mati secara otomatis.

7. Blower berfungsi untuk memanaskan ruangan yang akan dikendalikan oleh mikrokontroler setelah mendapatkan data dari sensor suhu (LM35).

8. Sensor cahaya (LDR) berfungsi untuk mendeteksi ada tidaknya cahaya sinar matahari yang kemudian output sensor ini diinputkan ke penguat sinyal. Penguat sinyal berfungsi untuk memperkuat sinyal dari sensor cahaya menjadi logika 1 dan logika 0. sehingga data tersebut dapat diolah oleh microkontroler AT89S51.

9. Driver stepper berfungsi untuk menggerakan motor stepper yang telah diolah data dari mikrokontroler.

4.5 Diagram Alir (Flowchart) dan program pada pemanas ruangan

1. Diagram Alir (Flowchart)

Gambar 4.2 Diagram Alir (Flowchart) Rangkaian Pemanas Ruangan

Start

Baca data ADC dan Tam pilkan pada display

Apakah tombol bintang (*) ditekan?

Kosongkan Display

Baca Nilai Masukan dan Tam pilkan pada display

Apakah Tombol D ditekan Apakah Tombol A Ditekan Simpan Data Masukan pada Alamat 63H

Baca Data ADC dan Tampilkan pada Display

Apakah Nilai ADC=Nilai Pada

Alamat 63H

Matikan Relay Hidupkan Relay

Matikan pem anas

Tampilkan nilai yang ada pada alm at 63 H

ke display Apakah Nilai ADC<Nilai Pada Alamat 63H Apakah Nilai ADC>Nilai Pada Alamat 63H Apakah Tombol C ditekan ? Hidupkan pemanas Matikan pem anas Matikan Relay Apakah Tombol Pagar (#) ditekan ? Tidak

Tidak

Ya

Ya

Tidak Tidak Tidak

Tidak

Ya Ya Ya Ya

Tidak Ya Ya Tidak

Keterangan Flowchart :

Program diawali dengan start (mulai) yang berarti rangkaian diaktifkan. Kemudian program akan membaca nilai ADC dan menampilkan pada display seven segment. Selanjutnya program akan melihat apakah ada penekanan pada tombol bintang (*) atau tidak. Jika tidak ada penekanan pada tombol bintang, maka program akan kembali membaca ADC dan kembali menampilkannya pada display seven segment. Namun jika ada penekanan pada tombol bintang (*), maka program akan mengosongkan tampilan pada display seven segment.

Selanjutnya program akan membaca masukan yang dimasukkan melalui

keypad, kemudian program akan menampilkan nilai masukan pada display seven segment. Kemudian program akan melihat apakah tombol “D” ditekan. Tombol ”D”

merupakan tombol reset. Jika tombol “D” tidak ditekan , maka program akan melihat apakah tombol “A” ditekan. Namun jika tombol “D” ditekan, maka program akan kembali mengosongkan display seven segment dan kembali menerima input dari

keypad.

Tombol “A” merupakan tombol enter. Jika tombol “A” tidak ditekan, maka program akan terus menampilkan nilai yang dimasukkan ke keypad. Jika tombol “A” ditekan, mka program akan menyimpan nilai masukan ke alamat 63 H, kemudian program akan kembali membaca nilai ADC dan menampilkannya nilai pada display seven segment.

Kemudian program akan membandingkan nilai ADC dengan nilai masukan yang diinput dari keypad (yang ada pada alamat 63H).

1. Jika nilai ADC sama dengan dengan nilai pada alamat 63H, maka program

akan mematikan blower (pemanas) dan kembali membaca ADC dan

menampilkan hasil pembacaannya ke display seven segment.

2. Jika nilai ADC lebih kecil dari nilai pada alamat 63H, maka program akan

menghidupkan blower (pemanas) dan kembali membaca ADC dan

menampilkan hasil pembacaannya ke display seven segment.

3. Jika nilai ADC lebih besar dari nilai pada alamat 63 H, maka program akan mematikan blower (pemanas) dan kembali membaca ADC dan menampilkan hasil pembacaannya ke display seven segment.

Selain membandingkan, program juga akan melihat apakah tombol “C”

ditekan. Tombol “C” merupakan tombol untuk menampilkan nilai yang ada pada alamat 63H. Jika tombol “C” ini ditekan, maka program akan menampilkan nilai yang ada pada alamat 63H ke display seven segment. Jika program melihat apakah ada penekanan pada tombol “#”, maka program akan kembali ke awal untuk mengambil masukan dari keypad.

4.6 Diagram Alir (Flowchart) dan program pada pengaturan buka / tutup atap

1

.

Diagram Alir (Flowchart)

Keterangan Flowchart :

Program diawali dengan start yang berarti rangkaian dihidupkan. Kemudian program akan mengecek apakah keadaan terang atau gelap. Jika keadaan terang (ada cahaya matahari ) maka program akan memerintahkan atap untuk membuka kemudian program akan mengecek apakah atap telah terbuka penuh atau belum. Jika belum maka program akan terus memerintahkan atap untuk membuka. Jika atap telah terbuka penuh maka program akan memerintahkan atap untuk berhenti. Kemudian program akan kembali ke routine awal.

Jika keadaan tidak terang maka program akan mengecek apakah keadaan sama dengan gelap. Jika keadaan gelap maka program akan memerintahkan atap untuk menutup kemudian program akan mengecek apakah atap telah tertutup penuh atau belum. Jika belum maka program akan terus memerintahkan atap untuk menutup. Jika atap telah tertutup penuh maka program akan memerintahkan atap untuk berhenti. Kemudian program akan kembali ke routine awal.

4.7 Pengujian Peralatan secara Keseluruhan

Setelah masing – masing rangkaian diuji dan telah berjalan seperti yang diinginkan maka seluruh rangkaian dipadukan sesuai jalurnya masing masing, sehingga membentuk suatu sistem atau peralatan compleks yang mempunyai fungsi ,tujuan dan koheren.

Untuk mengetahui apakah rangkaian keseluruhan telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program lengkap pada mikrokontroller AT89S51. Rangkaian mikrokontroler AT89S51 yang digunakan ada 2 buah yaitu satu untuk pemanas ruangan dan satu lagi untuk pengatur buka/tutup atap.

1. Program

Adapun program lengkap yang digunakan pada pemanas ruangan adalah sebagai berikut :

;==================================; ; program pemanas ; ;==================================; ;======== initialisasi display =========; ;===============================; bil0 equ 21h

bil1 equ 0edh bil2 equ 19h bil3 equ 89h bil4 equ 0c5h bil5 equ 83h bil6 equ 3h bil7 equ 0e9h bil8 equ 01h bil9 equ 81h Kosong equ 0ffh

;===== initialisasi port =========; ;=========================;

Saklar Bit P0.0 intrupt bit p3.4 ;==mulai==;

Clr Saklar ;matikan blower clr intrupt ;flag 0 data sensor

acall tadc ;

setb intrupt ;kirim sinyal sensor nop

Cek_Suhu:

jb intrupt,$ ;cek data sensor=starbit acall tadc mov a,p2 mov b,#3 subb a,b mov 68h,a mov b,#100 div ab mov 70h,a mov a,b mov b,#10 div ab mov 71h,a mov 72h,b mov r0,70h acall transfer mov 73h,r1 mov r0,71h acall transfer mov 74h,r1 mov r0,72h acall transfer mov 75h,r1

acall kirim ;tampil nilai pada display ;=====cek tombol setting====;

Tbl_Bintang: mov p1,#0efh mov a,p1

cjne a,#0e7h,Cek_Suhu ; tombol * setting nilai Recek_Bintang: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0e7h,Recek_Bintang Utama: Clr Saklar acall delay

mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti

;====cek penekanan seluruh tombol keypad===; tbl_Satu: mov p1,#7fh mov a,p1 cjne a,#77h,Tbl_Nol mov 73h,#bil1 Mov 70h,#1 acall tampil Recek_tbl_Satu: mov a,p1 cjne a,#77h,Recek_tbl_Satu ljmp Tbl_Satu1 Tbl_Nol: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Tbl_Satu mov 73h,#bil0 Mov 70h,#0 acall tampil Recek_tbl_Nol: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Recek_tbl_Nol Ljmp Tbl_Satu1 tampil: mov sbuf,73h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti ret

tbl_Satu1: acall reset acall delay mov p1,#7fh mov a,p1 cjne a,#77h,tbl_Dua1 mov 74h,#bil1 Mov 71h,#1 acall tampil1 Recek_tbl_Satu1: mov a,p1 cjne a,#77h,Recek_tbl_Satu1 ljmp Tbl_Satu2 tbl_Dua1: cjne a,#7bh,tbl_Tiga1 mov 74h,#bil2 Mov 71h,#2 acall tampil1 Recek_tbl_Dua1: mov a,p1 cjne a,#7bh,Recek_tbl_Dua1 ljmp Tbl_Satu2 tbl_Tiga1: cjne a,#7dh,Tbl_Empat1 mov 74h,#bil3 Mov 71h,#3 acall tampil1 Recek_tbl_Tiga1: mov a,p1 cjne a,#7dh,Recek_tbl_Tiga1 ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Empat1: mov p1,#0bfh mov a,p1 cjne a,#0b7h,Tbl_Lima1 mov 74h,#bil4 Mov 71h,#4 acall tampil1 Recek_tbl_Empat1: mov p1,#0bfh mov a,p1 cjne a,#0b7h,Recek_tbl_Empat1 Ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Lima1: cjne a,#0bbh,Tbl_Enam1 mov 74h,#bil5

Mov 71h,#5 acall tampil1 Recek_tbl_Lima1: mov a,p1 cjne a,#0bbh,Recek_tbl_Lima1 ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Enam1: cjne a,#0bdh,Tbl_Tujuh1 mov 74h,#bil6 Mov 71h,#6 acall tampil1 Recek_tbl_Enam1: mov a,p1 cjne a,#0bdh,Recek_tbl_Enam1 ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Tujuh1: mov p1,#0dfh mov a,p1 cjne a,#0d7h,Tbl_Delapan1 mov 74h,#bil7 Mov 71h,#7 acall tampil1 Recek_tbl_Tujuh1: mov p1,#0dfh mov a,p1 cjne a,#0d7h,Recek_tbl_Tujuh1 ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Delapan1: cjne a,#0dbh,Tbl_Sembilan1 mov 74h,#bil8 Mov 71h,#8 acall tampil1 Recek_tbl_Delapan1: mov a,p1 cjne a,#0dbh,Recek_tbl_Delapan1 ljmp Tbl_Satu2 Tbl_Sembilan1: cjne a,#0ddh,Tbl_nol1 mov 74h,#bil9 Mov 71h,#9 acall tampil1 Recek_tbl_Sembilan1: mov a,p1 cjne a,#0ddh,Recek_tbl_Sembilan1 ljmp Tbl_Satu2

Tbl_Nol1: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Balik_Tbl_Satu1 mov 74h,#bil0 Mov 71h,#0 acall tampil1 Recek_tbl_Nol1: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Recek_tbl_Nol1 Ljmp Tbl_Satu2 Balik_Tbl_Satu1: Ljmp Tbl_Satu1 tampil1: mov sbuf,74h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,73h jnb ti,$ clr ti mov sbuf,#Kosong jnb ti,$ clr ti ret Tbl_Satu2: acall reset acall delay mov p1,#7fh mov a,p1 cjne a,#77h,tbl_Dua2 mov 75h,#bil1 Mov 72h,#1 acall tampil2 Recek_tbl_Satu2: mov a,p1 cjne a,#77h,Recek_tbl_Satu2 ljmp Tbl_Satu3 tbl_Dua2: cjne a,#7bh,tbl_Tiga2 mov 75h,#bil2 Mov 72h,#2 acall tampil2 Recek_tbl_Dua2: mov a,p1

cjne a,#7bh,Recek_tbl_Dua2 ljmp Tbl_Satu3 tbl_Tiga2: cjne a,#7dh,Tbl_Empat2 mov 75h,#bil3 Mov 72h,#3 acall tampil2 Recek_tbl_Tiga2: mov a,p1 cjne a,#7dh,Recek_tbl_Tiga2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Empat2: mov p1,#0bfh mov a,p1 cjne a,#0b7h,Tbl_Lima2 mov 75h,#bil4 Mov 72h,#4 acall tampil2 Recek_tbl_Empat2: mov p1,#0bfh mov a,p1 cjne a,#0b7h,Recek_tbl_Empat2 Ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Lima2: cjne a,#0bbh,Tbl_Enam2 mov 75h,#bil5 Mov 72h,#5 acall tampil2 Recek_tbl_Lima2: mov a,p1 cjne a,#0bbh,Recek_tbl_Lima2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Enam2: cjne a,#0bdh,Tbl_Tujuh2 mov 75h,#bil6 Mov 72h,#6 acall tampil2 Recek_tbl_Enam2: mov a,p1 cjne a,#0bdh,Recek_tbl_Enam2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Tujuh2: mov p1,#0dfh mov a,p1

cjne a,#0d7h,Tbl_Delapan2 mov 75h,#bil7 Mov 72h,#7 acall tampil2 Recek_tbl_Tujuh2: mov p1,#0dfh mov a,p1 cjne a,#0d7h,Recek_tbl_Tujuh2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Delapan2: cjne a,#0dbh,Tbl_Sembilan2 mov 75h,#bil8 Mov 72h,#8 acall tampil2 Recek_tbl_Delapan2: mov a,p1 cjne a,#0dbh,Recek_tbl_Delapan2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Sembilan2: cjne a,#0ddh,Tbl_nol2 mov 75h,#bil9 Mov 72h,#9 acall tampil2 Recek_tbl_Sembilan2: mov a,p1 cjne a,#0ddh,Recek_tbl_Sembilan2 ljmp Tbl_Satu3 Tbl_Nol2: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Balik_Tbl_Satu2 mov 75h,#bil0 Mov 72h,#0 acall tampil2 Recek_tbl_Nol2: mov p1,#0efh mov a,p1 cjne a,#0ebh,Recek_tbl_Nol2 Ljmp Tbl_Satu3 Balik_Tbl_Satu2: Ljmp Tbl_Satu2 tampil2: mov sbuf,75h jnb ti,$ clr ti

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi. Edisi Kedua. Yogyakarta : Gava Media.

Andi. 2003. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta : PT Elex Media Komputindo.

Bhisop, Owen. 2004. Dasar – dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga.

Daryanto, Drs.2000. Pengetahuan Teknik Elektronika. Cetakan I. Jakarta : PT Bumi Aksara.

Malvino, Albert paul. 2003. Prinsip-prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2. Edisi Pertama. Jakarta : Salemba Teknika.

Petruzella, Frank D. 2001. Elektronika Industri. Terjemahan sumanto. Edisi kedua. Yogyakarta : Andi.

Pitowarno, Endra. 2005. Mikroprosesor & Interfacing. Yogyakarta : Andi.

Tokheim, Roger L. 1984. Digital Electronics. Edissi kedua. New York : McGraw-Hill Book Company.

http:// id.wikipedia.org/wiki/dioda_foto. Diakses Tanggal 16 Maret, 2009.

www. Elektronika – elektronika : blogspot. Com. Diakses Tanggal 16 Maret, 2009. www.mytutorial.com. Diakses Tanggal 17 Maret, 2009.

www.petra cristian university.comjiunkpe/s1/elkt/2005/jiunkpe-ns-s1-2005-23401044-2984-mikrokontroler-chapter2.pdf. Diakses Tanggal 16 Maret, 2009.

LAMPIRAN