Sistematika Penulisan Sistem Komunikasi Serial

iv Manfaat dari tugas akhir pembuatan Sistem Keamanan Pintu Gerbang Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Melalui Antar Muka Port Serial yaitu sebagai berikut : 1. Bagi Penulis Alat tersebut direalisasikan dalam bentuk fisik sehingga dapat bermanfaat bagi perkembangan dunia teknologi sebagai sistem sekuritas pada pintu gerbang pabrik. 2. Bagi Masyarakat Diharapkan dapat menjadi solusi sehingga dapat dimanfaatkan untuk sekuritas pintu gerbang pada pabrik ataupun industri. 3. Bagi Mahasiswa dan Pembaca Lainnya Merupakan tambahan referensi bacaan dan informasi khususnya bagi mahasiswa jurusan Teknik Komputer yang sedang menyusun tugas akhir.

F. Metodelogi Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini adalah metode literatur. Metode literatur merupakan studi pustaka untuk menambah pengetahuan penulis dengan membaca literatur berupa buku, data dari internet yang dapat menunjang pembuatan tugas akhir serta penulisan laporan tugas akhir.

G. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudahkan dalam pemahaman isi dari tugas akhir ini maka diuraikan penulisan tugas akhir ini terdiri dari 5 bab diamana sistematika pembahasannya adalah : Bab I Pendahuluan Berisi tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodelogi penelitian, sistematika penulisan dari tugas akhir. Bab II Landasan Teori v Berisi tentang dasar teori mengenai peralatan baik software maupun hardware yang mendukung untuk perancangan tugas akhir. Bab III Perancangan dan Realisasi Berisi mengenai dasar-dasar dari perancangan alat serta prinsip kerja masing-masing sistem. Bab IV Hasil dan Pengujian Berisi mengenai hasil perancangan serta pengujian sistem dan pembahasan. Bab V Penutup Berisi mengenai kesimpulan dan saran. vi BAB II LANDASAN TEORI

A. Komponen Elektronika

1. Keypad

Keypad sering digunakan sebagai suatu input pada beberapa peralatan yang berbasis mikrokontroler. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom dengan susunan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Agar mikrokontroler dapat melakukan scan keypad, maka port mengeluarkan salah satu bit dari 3 bit yang terhubung pada kolom dengan logika low 0 dan selanjutnya membaca 4 bit pada baris untuk menguji jika ada tombol yang ditekan pada kolom tersebut. Sebagai konsekuensi selama tidak ada tombol tidak ada yang ditekan, maka mikrokontroler akan melihat sebagai logika high 1 pada setiap pin yang terhubung ke baris. http:delta-electronic.com , 2010 Gambar 2.1 Rangkaian interface keypad 3x4

2. Seven Segmen

Ditinjau dari bahannya, ada dua jenis penampil seven segmen yang berkembang saat ini, yaitu jenis LED light emiting diode dan LCD liquid crystal display . Ditinjau dari segi polaritasnya, kedua jenis tersebut memiliki Baris 1 Baris 1 Baris 1 Baris 1 Kolom 1 Kolom 2 Kolom 3 vii konfigurasi common anoda CA dan common katoda CC. Untuk tipe CA memiliki polaritas positif + yang menyatu, sedangkan untuk CC polaritas negatif - yang menyatu. Keduanya memiliki perbedaan dalam memberi catu daya. Konfigurasi dari led seven segment ditunjukkan pada gambar 2.2. Gambar 2.2 Konfigurasi seven segmen Setiap penampil seven segmen memerlukan logika H dan L untuk menyalakannya sehingga diperlukan setidaknya tujuh bit untuk memberikan tampilan pada ruas angka dan satu bit untuk tanda titik. http:en.wikipedia.orgwikiSeven-segment_display,2010.

3. IC LM7805

LM78xx merupakan seri IC untuk regulator tegangan tetap positif. Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek dari naik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. IC LM7805 Integrated Circuit LM7805 merupakan regulator untuk mendapatkan tegangan 5 volt. Komponen ini memiliki 3 pin kaki. http:en.wikipedia.orgwikiLM7805, 2010 Gambar 2.3 Bentuk IC LM7805 Sumber http:p_musa.staff.gunadarma.ac.id , 2010 viii

4. IC NE555

IC NE555 mempunyai 8 pin kaki, IC ini digunakan sebagai Timer Pewaktu. Gambar 2.4 PIN IC NE555 Tabel 2.1 Fungsi Masing-masing PIN Kaki IC NE555 PIN KETERANGAN 1 Ground 0V, adalah pin input dari sumber tegangan DC paling negatif. 2 Trigger, input negatif dari lower komparator komparator B yang menjaga osilasi tegangan terendah kapasitor pada 13 Vcc dan mengatur RS flip-flop. 3 Output, pin keluaran dari IC 555. 4 Reset, adalah pin yang berfungsi untuk me reset latch didalam IC yang akan berpengaruh untuk me-reset kerja IC. Pin ini tersambung ke suatu gate gerbang transistor bertipe PNP, jadi transistor akan aktif jika diberi logika low . Biasanya pin ini langsung dihubungkan ke Vcc agar tidak terjadi reset. 5 Control voltage, pin ini berfungsi untuk mengatur kestabilan tegangan referensi input negative komparator A. Pin ini bisa dibiarkan tergantung diabaikan, tetapi untuk menjamin kestabilan referensi komparator A, biasanya dihubungkan dengan kapasitor berorde sekitar 10 nF ke pin ground. 6 Threshold, pin ini terhubung ke input positif komparator A yang akan me-reset RS flip-flop ketika tegangan pada pin ini mulai melebihi 23 Vcc. 7 Discharge, pin ini terhubung ke open collector transistor internal Tr yang emitternya terhubung ke ground. Switching transistor ini berfungsi untuk meng-clamp node yang sesuai ke ground pada timing tertentu. 8 Vcc, pin ini untuk menerima supply DC voltage . Biasanya akan bekerja optimal jika diberi 5V sd 15V. Supply arusnya dapat dilihat di datasheet, yaitu sekitar 10mA sd 15mA. http:en.wikipedia.orgwikiNE555, 2010 ix

5. Relay

Relay merupakan suatu komponen rangkaian elektronika yang bersifat elektronis dan sederhana serta tersusun oleh saklar, lilitan, dan poros besi. Cara kerja komponen ini dimulai pada saat mengalirnya arus melalui koil, lalu membuat medan magnet sekitarnya sehingga dapat merubah posisi saklar yang ada di dalam relay tersebut, sehingga menghasilkan arus listrik yang lebih besar. http:en.wikipedia.orgwikiRELAY, 2010 Keuntungan menggunakan relay diantaranya adalah dapat switch AC dan DC, switch tegangan tinggi, relay pilihan yang tepat untuk switching arus yang besar, relay dapat switch banyak kontak dalam satu waktu. Relay dalam mempunyai keuntungan juga mempunyai kekurangan, kekurangan pemakaian relay diantaranya adalah relai ukurannya lebih besar dari transistor, tidak dapat switch dengan cepat, relay membutuhkan daya lebih besar dibanding transistor, membutuhkan arus input yang besar. Relay mempunyai susunan kontak dalam mendapat aliran listrik. Susunan kontak pada relay adalah : Normally open : relay akan menutup bila dialiri arus listrik. Normally close : relay akan membuka bila dialiri arus listrik. Changeover : relay memiliki kontak tengah yang akan melepaskan diri dan membuat kontak lainnya berhubungan. sumber http:p_musa.staff.gunadarma.ac.id , 2010 Gambar 2.5 Bentuk dan simbol relay x

6. Catu Daya

Catu daya merupakan sebuah bagian yang dapat mencatu listrik ke bagian yang lain, yang mengubah tegangan AC menjadi DC dan menjaga tegangan output konstan dalam batas-batas tertentu. Secara umum catu daya terdiri dari transformator, penyearah, penyaring filter dan peregulasi regulator. Secara umum blok catu daya terlihat pada gambar 2.6 berikut ini : Sumber Tegangan Tegangan AC DC Gambar 2.6 Blok diagram catu daya Tegangan 220 volt yang berasal dari jala-jala PLN masuk ke transformator step down dan diturunkan tegangannya sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. Tegangan bolak balik ini kemudian disearahkan oleh rangkaian penyearah gelombang penuh untuk diubah menjadi tegangan DC. Tegangan output dari penyearah merupakan tegangan searah yang masih berdenyut atau masih berfluktuasi. Fluktuasi tegangan ini dapat diperkecil dengan dilewatkan ke rangkaian penyaring filter. Regulator diperlukan untuk menjaga tegangan output tetap stabil, tidak terpengaruh oleh perubahan-perubahan yang terjadi. Tegangan output transformator ditentukan oleh banyaknya lilitan primer dan lilitan sekunder dari transformator. Prihono, 2009

7. Motor DC

Motor DC adalah alat yang dapat mengubah daya listrik DC menjadi daya mekanik. Apabila pada penghantar yang dialiri listrik dan terletak diantara dua buah kutub magnet kutub utara dan kutub selatan. Maka pada penghantar tersebut akan terjadi gaya yang menggerakkan penghantar tersebut. Suatu kumparan yang terletak dalam medan magnet yang arah arus dari kedua sisinya berlawanan sehingga arah gerak terhadap putaran berbeda selanjutnya akan menghasilkan gaya gerak putar atau kopel. Semakin besar arusnya maka akan semakin besar kopelnya, juga jika gaya magnetnya makin kuat Transformator Penyearah Penyaring Peregulasi xi kopelnya makin berat. Jika kumparan terletak diantara kutub magnet yang sedang berputar maka pada kumparan tersebut akan timbul suatu tegangan dari luar yang disebut gaya gerak listrik ggl lawan. Besar kecilnya ggl lawan tergantung dari tahanan jangkarnya. Konstruksi motor DC terdiri atas beberapa bagian yang meliputi badan motor, inti kutub magnet, sikat-sikat, komutator, dan jangkar. Gambar motor dc seperti ditunjukkan pada Gambar 2.7. Gambar 2.7 Bagian Motor Arus Searah Gambar 2.7 menunjukkan adanya interaksi kedua medan magnet akan menimbulkan medan magnet yang tidak seragam sehingga timbul gaya F yangakan menghasilkan torsi T dan akan memutar jangkar. Arah dari garis- garis gaya fluks medan magnet yang dihasilkan oleh kutub, arah arus yang mengalir pada penghantar dan arah dari gaya, saling tegak lurus. Gambar 2.8 Interaksi kedua medan menghasilkan gaya http:innovativeelectronics.com , 2010

8. Sensor Inframerah

Sistem sensor infra merah pada dasarnya menggunakan infra merah sebagai media untuk komunikasi data antara receiver dan transmitter . Sistem akan bekerja jika sinar infra merah yang dipancarkan terhalang oleh suatu benda yang mengakibatkan sinar infra merah tersebut tidak dapat terdeteksi oleh penerima. Keuntungan atau manfaat dari sistem ini dalam penerapannya antara lain sebagai pengendali jarak jauh, alarm keamanan, otomatisasi pada sistem. Pemancar pada sistem ini tediri atas sebuah LED infra merah yang dilengkapi dengan rangkaian xii yang mampu membangkitkan data untuk dikirimkan melalui sinar infra merah, sedangkan pada bagian penerima biasanya terdapat foto transistor, fotodioda, atau inframerah module yang berfungsi untuk menerima sinar inframerah yang dikirimkan oleh pemancar. Infra merah cukup efektif digunakan jika alat yang dikontrol terdapat pada lokasi yang sama dan tidak terlalu jauh kurang lebih tiga sampai lima meter dan tidak ada penghalang. http:i ttelkom.ac.idlibrary, 2010 Gambar 2.9 Led Inframerah dan Fototransistor

9. MAX 232

IC MAX232 adalah komponen untuk mengubah sinyal dari RS232 ke sinyal TTL yang bisa diolah oleh mikrokontroler. IC ini berguna untuk membuat komunikasi data antara komputer atau alat lain yang menggunakan RS232 dengan mikrokontroler. Konfigurasi sirkuit dari IC MAX232 ditunjukkan pada gambar 2.10. Gambar 2.10 Konfigurasi sirkuit IC MAX232 http:www.indorobotika.com , 2010 B. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 merupakan mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 4Kbyte Flash “Programable and Erasable Read Only Memory” PEROM berteknologi memori non-volatile isi memori tidak akan hilang xiii saat tegangan catu daya dimatikan. Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi perintah berstandar MCS-51 sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan memori luar untuk menyimpan kode sumber sebagai perintah menjalankan mikrokontroler. Mikrokontroler telah menyediakan berbagai macam aplikasi mulai dari port parallel, timer, counter serta komunikasi serial. Komunikasi serial pada mikrokontroler banyak digunakan dalam pengiriman dan penerimaan data. Aplikasi dari sistem ini antara lain pada interfacing serial. Mikrokontroler MCS- 51 merupakan sebuah chip semikonduktor yang terintregasi dan merupakan jenis mikrokontroler yang di dalamnya dilengkapi dengan : 1. Sebuah CPU Central Processing Unit 8 bit. 2. Osilator internal dan rangkaian pewaktu. 3. RAM internal 128 byte on chip. 4. Empat buah programmable IO, masing-masing terdiri atas 8 buah jalur IO. 5. Dua buah timercounter 16 bit. 6. Enam buah jalur interupsi dua timer, dua counterinterupt, satu serial, satu reset. 7. Satu buah port serial dengan kontrol serial full duplex UART. 8. 4 kbyte memori program. 9. Kemampuan melakukan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean. Gambar 2.11 Diagran bus mikrokontroler Susunan pin mikrokontroler MCS-51 ditunjukkan pada gambar 2.12 AT89S51 Data Sheet. xiv Gambar 2.12 Susunan pin-pin mikrokontroler MCS-51 Gambar 2.12 merupakan merupakan susunan pin-pin mikrokontroler MCS-51 dengan tipe mikrokontroler AT89S51, pejelasan dari masing-masing pin adalah adalah sebagai berikut : 1. Pin 40 sama dengan Vcc, masukan catu daya +5 volt DC. 2. Pin 20 sama dengan Vss GND , masukan catu daya 0 volt DC. 3. Pin 32-39 merupakan pin P0.0-P0.7, port input dan output delapan bit dua arah yang juga dapat berfungsi bus data dan bus alamat bila mikrokontroler menggunakan memori eksternal. 4. Pin 1-8 merupakan pin P1.0-P1.7, port inputoutput dua arah delapan bit dengan internal pull up. 5. Pin 10-17 merupakan P3.0-P3.7, port inputoutput dua arah delapan bit, selain via port 3 juga memiliki alternatif fungsi sebagai : a RXD pin 10 = port komunikasi input serial. b TXD pin 11 = komunikasi output serial. c INTO pin 12 = saluran interupsi eksternal 0 aktif rendah. d INT1 pin 13 = saluran interupsi eksternal 1. e T0 pin 14 = input timer 0. f T1 pin 15 = input timer 1. g WR pin 16 = berfungsi sebagai sinyal kendali tulis, saat prosesor akan menulis data ke memori IO luar. xv h RD pin 17 = berfungsi sebagai sinyal kendali baca, saat prosesor akan membaca data ke memori IO luar. 6. Pin 9 merupakan reset, berfungsi untuk mereset AT89S51 ke keadaan awal. 7. Pin 30 merupakan ALE Address Latch Enable, berfungsi menahan sementara alamat byte rendah pada proses pengalamatan ke memori eksternal. 8. Pin 29 merupakan PSEN Program Store Enable, sinyal pengontrol yang berfungsi untuk membaca program dari memori eksternal. 9. Pin 31 merupakan EA untuk pilihan program, menggunakan program internal atau eksternal. Bila “0”, maka digunakan program eksternal. 10. Pin 19 XTAL1, masukan ke rangkaian osilator internal. Sumber osilator atau quarts crystal dapat digunakan. 11. Pin 18 XTAL2, masukan ke rangkaian osilator internal, koneksi quarts crystal atau tidak dikoneksikan apabila digunakan eksternal osilator. SFR Special Function Register SFR atau register fungsi khusus merupakan suatu daerah RAM dalam IC keluarga MCS51 yang digunakan untuk mengatur perilaku MCS51 dalam hal-hal khusus, misalnya tempat untuk berhubungan dengan port paralel P1 atau P3, dan sarana inputoutput lainnya, tapi tidak umum dipakai untuk menyimpan data seperti layaknya memori-data. SFR dalam RAM internal menempati lokasi alamat 80h sampai FFh. Masing-masing register pada SFR ditunjukkan dalam tabel 2.2, yang meliputi simbol, nama dan alamatnya. Tabel.2.2 Special Funtion Register Simbol Nama Alamat Acc Akumulator E0h B B register F0h PSW Program Status Word D0h SP Stack Pointer 81h DPTR DPH Data Pointer 16 Bit DPL Byte rendah 82h xvi DPL DPH Byte tinggi 83h P0 Port 0 80h P1 Port 1 90h P2 Port 2 A0h P3 Port 3 B0h IP Interupt Priority Control B8h IE Interupt Enable Control A8h TMOD TimerCounter Mode Control 89h TCON TimerCounter Control 88h TH0 TimerCounter 0 High byte 8Ch TL0 TimerCounter 0 Low byte 8Ah TH1 TimerCounter 1 High byte 8Dh TL1 TimerCounter 1 Low byte 8Bh SCON Serial Control 98h SBUF Serial Data Buffer 99h PCON Power Control 87h 1. Acc digunakan sebagai register utama dalam proses aritmatik dan penyimpanan data sementara. Program akumulator dituliskan A. 2. Register B digunakan selam operasi perkalian dan pembagian. Untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai stratch-pad. 3. Stack Pointer, merupakan register penunjuk alamat dari stack. Pada operasi PUSH, POP, Ret dan CALL maka nilainya akan berubah sesuai dengan alamat stack pada saat itu. 4. Data Pointer, merupakan register 16 bit yang digunakan sebagai penyimpan alamat data. 5. Port 0 – Port 3, merupakan latches yang digunakan untuk menyimpan data yang akan ditulis dari atau ke masing-masing port. 6. Serial Data Buffer, terdiri dua register yaitu penyangga pengirim transmit buffer dan penyangga penerima receive buffer . Pada saat data disalin ke SBUF maka data sesungguhnya di kirim ke penyangga pengirim sedangkan pada saat data disalin dari SBUF maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima. xvii 7. Control Register, register-register IP, IE, TMOD, SCON, TCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, timer, counter dan port serial. Tim Lab.Mikroprosessor BLPT Surabaya, 2007

C. Sistem Komunikasi Serial

Dalam dunia komputer, port adalah satu set instruksi atau perintah sinyal dimana mikroprosesor atau CPU menggunakannya untuk memindahkan data dari atau ke piranti lain. Penggunaan umum port adalah untuk berkomunikasi dengan printer, modem, keyboard dan display. Kebanyakan port komputer adalah berupa kode digital, dimana tiap-tiap sinyal atau bit adalah berupa kode biner 0 atau 1. Port parallel atau lebih dikenal port printer mentransfer berupa bit secara bersamaan, sementara serial port mentransfer satu bit setiap saat. Port serial COM berfungsi sebagai port antarmuka untuk pengendalian terhadap sistem. Karena itu penting sekali untuk menyertakan setting hardware, stop bits, parity bits, data bits dan property control komunikasi lain yang berperan dalam komunikasi serial, hal ini ditunjukkan gambar 2.13. Gambar 2.13 Paket data pada komunikasi serial Port serial pada mikrokontroler dapat digunakan dalam mode full duplex , artinya dapat menerima dan mengirim data secara bersamaan. Penerimaan dan pengiriman data port serial melalui sebuah register yang disebut SBUF pada penerimaan dan pengiriman data serial Serial Data Buffer. Dengan adanya SBUF, maka dimungkinkan juga untuk melakukan pembacaan dan pengiriman xviii data lebih dari satu byte data yang datang atau terkirim secara terpisah dan berurutan. Buffer RS-232 modul antarmuka dengan komputer direalisasikan melalui port serial melalui pluk DB9 femail sebagai antarmuka dikarenakan kemudahan dalam penggunaannya dimana hanya memerlukan satu buah IC voltage transistor MAX232 dan beberapa kapasitor sebagai converter level tegangan komputer kearah TTL dan sebaliknya. Gambar 2.14 menunjukkan permukaan dari DB9 femail, sedangkan fungsi masing-masing pin ditunjukkan pada tabel 2.3. Gambar 2.14 DB9 femail Tabel 2.3 Fungsi kaki-kaki DB9 standart RS232 No. Kaki Fungsi Sinyal Keterangan 1 CD Carrier Detect 2 RxD Receive Data 3 TxD Transmit Data 4 DTR Data Terminal Ready 5 SGGND Sistem Ground 6 DSR Data Set Ready 7 RTS Request to Send 8 CTS Clear to Send 9 RI Ring Indikator Level tegangan dari serial port berkisar dari -3V sampai -15V untuk nilai “high” atau logika “1” dan level tegangan berkisar dari +3V sampai +15V untuk nilai “low” atau logika “0”. Tegangan mendekati nol tidak berlaku untuk komunikasi serial port. Untuk menjembatani perbedaan tersebut maka dipergunakan RS232 dengan IC MAX232. Berdasarkan dari penjelasan diatas dapat disimpulkan ada empat hal pokok yang diatur dalam standar komunikasi serial antara lain : 1. Level tegangan yang dipakai. 2. Baudrate kecepatan pengiriman data. xix 3. Format dan panjang data. 4. Sinkronisasi keserempakan. http:www.ittelkom.ac.idlibrary , 2010

D. Program Antarmuka Menggunakan Visual Basic