Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Perangkat Keras

yang canggih yang dapat bekerja secara otomatis.Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis semakin meningkat, disamping cara kerjanya yang teliti juga peralatan ini tidak perlu dipantau setiap saat, tetapi mengaktifkan peralatan tersebut dan kemudian mengaturnya sesuai keinginan, maka peralatan tersebut akan mengerjakan tugasnya sesuai dengan program yang telah diberikan. Salah satu alat yang cerdas yang dibutuhkan manusia adalah alat yang dapat mendeteksi asap rokok dan memberi peringatan kepada perokok untuk tidak merokok di area atau di dalam ruangan tersebut. Dengan demikian dengan adanya alat ini diharapkan pengawasan terhadap perokok tidak lagi diperlukan karena sudah dilakukan secara otomatis dan diharapkan dengan adanya alat ini juga dapat meningkatkan tingkat kedisiplinan perokok untuk tidak merokok pada area tertentu.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan permasalahan di atas, penulis mencoba untuk merancang suatu alat yang dapat mendeteksi asap rokok pada suatu ruangan dan memberi peringatan kepada perokok bahwa daerah tersebut tidak diperbolehkan untuk merokok. Pada alat ini digunakan cigarette smoke sensor type AF30 sebagai pendeteksi ada atau tidaknya asap rokok yang terdapat dalam ruangan. Mikrokontroler AT89S51 digunakan sebagai otak dari seluruh system dan mengolah data yang dihasilkan oleh sensor kemudian membunyikan alarm dan menghidupkan kipas. Display matriks digunakan untuk menampilkan tulisan peringatan untuk tidak merokok di dalam ruangan tersebut. Universitas Sumatera Utara

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Merancang suatu alat yang dapat mendeteksi keberadaan asap rokok dalam suatu ruangan 2. Memanfaatkan mikrokontroler sebagai alat pengolah data yang diberikan oleh sensor. 3. Merancang setup alat yang mudah untuk digunakan user friendly 4. Studi lebih lanjut tentang aplikasi mikrokontroler AT89S51 5. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrumen yang mampu mendeteksi keberadan asap rokok.

1.4 Batasan Masalah

Mengacu pada hal diatas, penulis akan merancang smoke detector dengan menggunakan sensor asap AF 30 , dengan batasan-batasan sebagai berikut : 1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51. 2. Sensor yang digunakan adalah. cigarette smoke sensor type AF30 3. Alat ini hanya mendeteksi keberadaan asap rokok dan memberi peringatan berupa alarm 4. Untuk menetralkan udara dalam ruangan digunakan kipas Universitas Sumatera Utara

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari Perancangan alat pendeteksi asap rokok dengan menggunakan sensor af 30 berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:

BAB 1.PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2.LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 hardware dan software, sensor AF 30,ADC,bahasa program yang digunakan. serta karekteristik dari komponen-komponen pendukung. Universitas Sumatera Utara

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51

BAB 4 ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

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

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama. Universitas Sumatera Utara BAB 2 LANDASAN TEORI

2.1. Perangkat Keras

2.1.1. Mikrokontroler 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 microprocessor. Sebagai kebutuhan pasar mikrokontroller 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 Universitas Sumatera Utara 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 mikrokontroller 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. Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu 3. RAM internal 128 byteash memori 4 Kbyte 4. Lima buah jalur interupsi dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal 5. Empat buah programable port IO yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur IO 6. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART 7. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika 8. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz. Universitas Sumatera Utara

2.1.2. Konstruksi AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 μF dan resistor 10 KΩ dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89S51 otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 μF dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler . Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroller. 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. Universitas Sumatera Utara 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 AT89S51 flash PEROM Programmer. Memori data yang disediakan dalam chip ATS51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. AT89S51 dilengkapi UART Universal Asyncronous ReceiverTransmitter 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 inputoutput bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari ossillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur inputoutput 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 inputoutput 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 SFR Universitas Sumatera Utara

2.1.3. Pin - Pin Pada Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 : Gambar 2.1.3 IC Mikrokontroler AT89S51 VCC Pin 40 Suplai tegangan GND Pin 20 Ground Port 0 Pin 39-Pin 32 Port 0 dapat berfungsi sebagai IO biasa, low order multiplex addressdata ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming. Pada fungsi sebagai IO biasa port Universitas Sumatera Utara ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex addressdata , port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan external pull up, terutama pada saat verifikasi program. Port 1 Pin 1 - Pin 8 Port 1 adalah port dua arah masukankeluaran 8-bit dengan pull-up internal. Sebagai tambahan, P1.0 dan P1.1 dapat diatur sebagai pewaktu pencacah-2 eksternal masukan pencacah P1.0T2 dan pewaktupencacah-2 masukan pemicu P1.1T2EX. Port 1 juga menerima byte-byte alamat saat pemrograman dan verifikasi flash. Port 2 Pin 21 – pin 28 Port 2 berfungsi sebagai IO 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 IO dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Nama pin Fungsi P3.0 pin 10 RXD Port input serial P3.1 pin 11 TXD Port output serial Universitas Sumatera Utara P3.2 pin 12 INTO interrupt 0 external P3.3 pin 13 INT1 interrupt 1 external P3.4 pin 14 T0 input external timer 0 P3.5 pin 15 T1 input external timer 1 P3.6 pin 16 WR menulis untuk eksternal data memori P3.7 pin 17 RD untuk membaca eksternal data memori RST pin 9 Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. ALEPROG pin 30 Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam 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. Universitas Sumatera Utara XTAL1 pin 19 Input untuk clock internal. XTAL2 pin 18 Output dari osilator.

2.1.4. ADC Analog to Digital Converter

ADC yang digunakan adalah ADC 0804. ADC ini akan merubah tegangan yang merupakan keluaran dari LM35 menjadi 8-bit data biner. Gambar IC ADC 0804 tampak seperti di bawah: Gambar 2.1.4 .1. IC ADC 0804 8-bit data yang keluar dari ADC inilah yang akan dioleh oleh mikrokontroler kemudian ditampilkan pada display seven segmen. ADC Analog to Digital Converter adalah suatu angkaian pengubah informasi dari tegangan analog ke digital. AD Converter ini dapat dipasang sebagai Universitas Sumatera Utara pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang akan diumpankan ke suatu sistem minimum. Teknologi ADC ini telah banyak mengubah teknik-teknik konvensional analog dalam sistem-sistem kontrol, teknologi perekaman dan pembangkitan kembali sinyal-sinyal audio video recording and playing dan berbagai aplikasi dalam multimedia dan instrumantasi lainnya. Permasalahan noise dalam sinyal sebelumnya sulit dikikis habis jika hanya mengandalkan filter analog dapat diatasi dengan sangat baik dengan filter digital berbasis ADC. Apalagi faktor penentu keandalan filter digital ini adalah keandalan program kemudinya. Makin andal programnya, makin andal pula kerja filter tersebut. Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu: 1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi. 2. Rangkaian Konversi AD plus rangkaian kontrolnya. Gambar berikut menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke sinyal digital. Konversi AD Kontrol 01 Ke INT CPU PB7-PB0 Ke parallel Input port SH Input analog 01 START Konversi, SOC Chip Select, CE END Konversi, EOC Gambar 2.1.4.2.Diagram ADC secara umum Universitas Sumatera Utara Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam hal ini mikroprosesor menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC start of conversion dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital. Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC end of conversion yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di PB7-PB0. Program yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya, program utama mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutp dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus diperhatikan, tetapi berakibat data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena CPU tidak dapat membedakan keadaan ambang ketika ADC tengah melakukan konversi dan keadaan data siap valid. Agar lebih efektif, fungsi interrupt harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap. Ia hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt . Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan mengonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses mengonversi suatu nilai sangat tergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut. Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi conversion time. Jika suatu ADC disebut memiliki waktu konvesi 1,4 µdt mikrodetik maka secara teoritis dalam waktu 1 detik ia dapat mengonversi sinyal kontiniu sebanyak 714.285,7 kali. Dengan demikian, frekuensi input tertinggi yang masih dapat ditolerir untuk dikonversi adalah sekitar 714 KHz2 atau 357 KHz. Universitas Sumatera Utara Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atau prosesor dalam mengolah data input-output secara cepat, dan bukan hanya karena kualitas ADC-nya, misalnya permasalahan pada filter digital dalam dunia speech processing dan recognition. ADC yang dipakai mungkin sudah sangat cepat, bahkan melebihi spesifikasi untuk keperluan memproses sinyal input yang didefenisikan misalnya speech diproses dengan ADC 1,4 µdtconversion, tetapi terkadang algoritma filtering yang dikembangkan justru membuat unjuk kerja sistem keseluruhan menjadi kedodoran. Meskipun unggul dalam kecepatan konversi data pasif: AD, pelambatan justru terjadi dalam penerapan algoritma pemproses tertentu, misalnya identifikasi menggunakan neural network, optimasi.

2.1.5. 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 Universitas Sumatera Utara 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 terbuka bila dialiri arus b. Normaly Close OFF, saklar akan tertutup 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. Universitas Sumatera Utara Bentuk relay yang digunakan da bentuk relay dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar di bawah ini: . Gambar 2.1.5 Simbol Relay dan Rangkaian Driver Vcc Tr V B Dioda

a. Simbol b. Relay dengan rangkaian driver