PERANGKAT KERAS Pemrograman Alat Pemutus Aliran Listrik Saat Terjadi Gempa Berbasis AT89S51

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. PERANGKAT KERAS

2.1.1. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar market need dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor 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 kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat Bantu dan mainan yang lebih canggih. Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah pada pintu mal otomatis pada saat ada orang akan Universitas Sumatera Utara masuk atau keluar. sensor jarak yang mendeteksi adanya orang di depan pintu yang akan masuk, akan dilanjutkan ke mikrokontroler untuk kemudian membuka pintu secara otomatis, dan kembali menutup saat orang tersebut melewati pintu. Selain system pintu otomatis di atas, kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan system telemetri. Misalnya pengukuran disuatu tempat yang membahayakan manusia, maka akan lebih nyaman jika dipasang suatu system pengukuran yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu system akuisisi data sekaligus system pengiriman data secara serial melalui pemancar, yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan. Tidak seperti system 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-nya dan ROM. Pada system computer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program Universitas Sumatera Utara control disimpan dalam ROM bisa Masked ROM atau Flash PEROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.

2.1.2. Kontruksi AT89S51

Mikrokontrol AT89SS51 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 AT89c51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Universitas Sumatera Utara Read Only Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam. Random Access Memori RAM isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM Ultra Violet Eraseable Progamble 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 AT89S51 Flash PEROM Programmer. Universitas Sumatera Utara Memori Data yang disediakan dalam chip AT89c51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana InputOuput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa. AT89S51 mempunyai 32 jalur InputOuput. Jalur InputOuput paralel dikenal sebagai Port 1 P1.0..P1.7 dan Port 3 P3.0..P3.5 dan P3.7. AT89S51 Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 Universitas Sumatera Utara Deskripsi pin-pin pada 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 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 eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Universitas Sumatera Utara Port 2 Pin 21 – pin 28 Port 2 berfungsi sebagai IO biasa atau high order address, pada saat mengaksememori 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 pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Tabel 2.1 Pin dan Fungsi Pin 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 INTO interrupt 0 eksternal P3.3 pin 13 INT1 interrupt 1 eksternal P3.4 pin 14 T0 input eksternal timer 0 P3.5 pin 15 T1 input eksternal timer 1 P3.6 pin 16 WR menulis untuk eksternal data memori P3.7 pin 17 RD untuk membaca eksternal data memori Universitas Sumatera Utara 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 memprogam 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.

2.1.3. 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 Universitas Sumatera Utara yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada kadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian. Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi : a. Normaly Open ON, 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 bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B. Analogi rangkaian relay yang digunakan pada laporan 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 dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar2.24. Vcc Tr V B Dioda

a. Simbol b. Relay dengan rangkaian driver