Perancangan Alat Ukur Untuk Menghitung Tingkat Curah Hujan Dengan Menggunakan Pengiriman Data Wireless

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan dibahas tentang latar belakang masalah, identifikasi masalah, tujuan, ruang lingkup masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.

1.1 Latar Belakang Masalah

Dewasa ini, informasi mengenai cuaca di Indonesia masih kurang akurat. Dari hasil survei lapangan dan wawancara dengan pihak terkait, terdapat fakta bahwa alat ukur yang ada memang sebagian masih menggunakan produk luar sehingga pemeliharaannya (maintanance) juga terhambat. Selain itu, ukuran alat yang sangat besar dan cara penggunaan alat yang masih bersifat manual dan data hasil pengukurannya berbentuk analog. Karena itu dibutuhkan alat ukur cuaca yang selain handal, pemeliharaannya relatif lebih mudah dan juga harganya lebih ekonomis.

Penelitian ini ditujukan untuk membuat alat penghitung curah hujan yang handal dan ekonomis yang bermanfaat untuk mengantisipasi bencana banjir. Dalam mengetahui tingkat curah hujan di lingkungan sekitar dengan menggunakan penampung berjungkit (tipping bucket rain gauge), mikrokontroler PIC16F877A sebagai penerima dan pengirim data, PC untuk menyimpan data dan menggunakan komunikasiwireless.

1.2 Identifikasi Masalah

Pada penelitian ini akan dibahas cara membuat alat untuk menghitung tingkat curah hujan di lingkungan sekitar dan bagaimana informasi dari perhitungan tersebut dikirimkan dari lingkungan sekitar ke komputer untuk disimpan di database. Oleh karena itu dibutuhkan suatu alat yang dapat menghitung tingkat curah hujan pada suatu tempat.

1.3 Tujuan

Membuat alat ukur untuk mengetahui tingkat curah hujan di suatu lingkungan.

1.4 Ruang Lingkup Masalah

Pada perancangan sistem yang akan dibuat ini terdapat beberapa batasan masalah:

1. Mikrokontroler yang digunakan mikrokontroler PIC16F877A.

2. Pemrograman Mikrokontroler PIC16F877A menggunakan program mikroBasic.

3. Sensor untuk curah hujan dengan menggunakan penampung berjungkit (tipping bucket rain gauge).

4. Program aplikasi dibangun menggunakan bahasa tingkat tinggi Delphi 7.0. 5. Komunikasi yang digunakan mikrokontroler dengan komputer menggunakan

Modul Radio YS-1020UB.

1.5 Metodologi Penelitian

Metode yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

a. Studi Pustaka

Merupakan metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara mencari referensi, membaca, mempelajari buku-buku yang berhubungan dengan masalah yang menjadi topik tugas akhir.

b. Interview

Bertanya kepada pihak-pihak yang dapat memberikan informasi yang dibutuhkan dengan cara melakukan bimbingan dengan dosen pembimbing dan berdiskusi dengan sesama rekan mahasiswa.

c. Eksperimen

Kemudian melakukan percobaan dan menganalisa kerjahardwaretersebut.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan yang akan dibuat terdiri dari beberapa bab dengan pokok-pokok permasalahannya. Adapun sistematikanya sebagai berikut: BAB I PENDAHULUAN

Bab ini berisi latar belakang masalah, identifikasi masalah, maksud dan tujuan, metode penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan untuk mempermudah pembahasan pada bab-bab selanjutnya.

BAB II LANDASAN TEORI

Bab ini membahas teori-teori pendukung mengenai dasar-dasar dari perangkat yang digunakan dan cara pengaplikasian pada tugas akhir ini sehingga dapat memperjelas tentang alat yang akan dibuat.

BAB III PERANCANGAN SISTEM

Bab ini menguraikan tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak perancangan alat ukur untuk menghitung tingkat curah hujan dengan menggunakan pengiriman datawireless.

BAB IV ANALISIS DAN PENGUJIAN

Bab ini menguraikan tentang pengujian serta analisa kerja perangkat keras dan perangkat lunak peraancangan alat ukur untuk menghitung tingkat curah hujan dengan menggunakan pengiriman data wireless yang dirancang.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dari uraian pada bab sebelumnya dan saran-saran yang perlu diperhatikan untuk mendukung pengembangan selanjutnya.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Hujan

Hujan merupakan satu bentuk presipitasi yang berwujud cairan. Presipatasi sendiri dapat berwujud padat (misalnya salju dan hujan es) atau aerosol (seperti embun dan kabut). Hujan terbentuk apabila titik air yang terpisah jatuh ke bumi dari awan. Tidak semua air hujan sampai ke permukaan bumi karena sebegian menguap ketika jatuh melalui udara kering. Hujan jenis ini disebutvirga.

Hujan memainkan peranan penting dalam siklus hidrologi. Lembaban dari laut menguap, berubah menjadi awan, terkumpul menjadi awan mendung, lalu turun kembali ke bumi, dan akhirnya kembali ke laut melalui sungai dan anak sungai untuk mengulangi daur ulang itu semula. Satuan curah hujan menurut SI adalah millimeter, yang merupakan penyingkatan dari liter per meter persegi. Air hujan sering digambarkan sebagai berbentuk lonjong, lebar di bawah dan menciut di atas, tetapi ini tidaklah tepat. Air hujan kecil hamper bulat. Air hujan yang lebih besar berbentuk payung terjun. Air hujan yang lebih besar jatuh lebih cepat berbanding air hujan yang lebih kecil.

Beberapa kebudayaan telah membentuk kebencian kepada hujan dan telah menciptakan berbagai peralatan seperti payung dan baju hujan. Banyak orang juga lebih gemar tinggal di dalam rumah pada hari hujan. Biasanya hujan memiliki kadar asam PH 6. Air hujan dengan PH di bawah 5,6 dianggap hujan asam. Banyak orang menganggap bahwa bau yang tercium pada saat hujan dianggap wangi atau menyenangkan. Sumber ini adalah petrichor, minyak atsiri yang diproduksi oleh tumbuhun, kemudian diserap oleh batuan dan tanah, dan kemudian dilepas ke udara pada saat hujan.[12]

Jenis-Jenis Hujan

Untuk kepentingan kajian atau praktis, hujan dibedakan menurut terjadinya, ukuran butirannya, atau curah hujannya. Jenis-jenis hujan berdasarkan terjadinya : 1. Hujan siklonal, yaitu hujan yang terjadi karena udara panas yang naik disertai

dengan angin berputar.

2. Hujanzenithal, yaitu hujan yang sering terjadi di daerah sekitar ekuator, akibat pertemuan Angin Pasat Timur Laut dengan Angin Pasat Tenggara. Kemudian angin tersebut naik dan membentuk gumpalan-gumpalan awan di sekitar ekuator yang berakibat awan menjadi jenuh dan turunlah hujan.

3. Hujan orografis, yaitu hujan yang terjadi karena angin yang mengandung uap air yang bergerak horisontal. Angin tersebut naik menuju pegunungan, suhu udara menjadi dingin sehingga terjadi kondensasi. Terjadilah hujan di sekitar pegunungan.

4. Hujan frontal, yaitu hujan yang terjadi apabila massa udara yang dingin bertemu dengan massa udara yang panas. Tempat pertemuan antara kedua massa itu disebut bidang front. Karena lebih berat massa udara dingin lebih berada di bawah. Di sekitar bidang front inilah sering terjadi hujan lebat yang disebut hujan frontal.

5. Hujan muson atau hujan musiman, yaitu hujan yang terjadi karena Angin Musim (Angin Muson). Penyebab terjadinya Angin Muson adalah karena adanya pergerakan semu tahunan Matahari antara Garis Balik Utara dan Garis Balik Selatan. Di Indonesia, hujan muson terjadi bulan Oktober sampai April. Sementara di kawasan Asia Timur terjadi bulan Mei sampai Agustus. Siklus muson inilah yang menyebabkan adanya musim penghujan dan musim kemarau.[12]

Jenis-jenis hujan berdasarkan ukuran butirnya:

1. Hujan gerimis /drizzle, diameter butirannya kurang dari 0,5 mm.

2. Hujan salju, terdiri dari kristal-kristal es yang suhunya berada dibawah 0° Celsius.

3. Hujan batu es, curahan batu es yang turun dalam cuaca panas dari awan yang suhunya dibawah 0° Celsius.

4. Hujan deras / rain, curahan air yang turun dari awan dengan suhu diatas 0°

Celsius dengan diameter ±7 mm.[12]

Adapun jenis-jenis hujan berdasarkan besarnya curah hujan (definisi BMKG), diantaranya yaitu :

1. Hujan kecil, 0 – 21 mm per hari 2. Hujan sedang, 21 – 50 mm per hari

3. Hujan besar atau lebat, di atas 50 mm per hari

2.2 Alat Penakar Hujan

Mengukur tinggi hujan seolah-olah air yang jatuh ke tanah menumpuk ke atas merupakan kolom air. Bila air yang tertampung volumenya dibagi dengan luas corong penampung maka hasilnya adalah tinggi. Satuan yang dipakai adalah milimeter (mm). Penakar hujan yang baku digunakan di Indonesia adalah tipe observatorium. Semua alat penakar hujan yang beragam bentuknya atau yang otomatis dibandingkan dengan alat penakar hujan otomatis (OBS). Penakar hujan OBS adalah manual, jumlah air hujan yang tertampung diukur dengan gelas ukur yang telah dikonversi dalam satuan tinggi atau gelas ukur yang kemudian dibagi sepuluh karena luas penampangnya adalah 100 cm sehingga dihasilkan satuan mm. Pengamatan dilakukan sekali dalam 24 jam yaitu pada pagi hari. Hujan yang diukur pada pagi hari adalah hujan kemarin bukan hari ini.[14]

Jenis – Jenis Alat Penakar Hujan

1. Penakar HujanHellman

Alat ini merupakan penakar hujan otomatis dengan tipe siphon. Bila air hujan terukur setinggi 10 mm, siphon bekerja mengeluarkan air dari tabung penampungan dengan cepat, kemudian siap mengukur lagi dan kemudian seterusnya. Di dalam penampung terdapat pelampung yang dihubungkan dengan jarum pena penunjuk yang secara mekanis membuat garis pada kertas pias posisi dari tinggi air hujan yang tertampung. Bentuk pias ada dua macam, harian dan mingguan. Pada umumnya lebih baik menggunakan yang harian agar garis yang dibuat pena tidak terlalu rapat ketika terjadi hujan lebat. Banyak data dapat dianalisa dari pias, tinggi hujan harian, waktu datangnya hujan, derasnya hujan atau lebatnya hujan per satuan waktu.[14]

Gambar II.2. Penakar Hujan Hellman 2. Penakar HujanBendix

Penakar hujan otomatis, prinsip secara menimbang air hujan yang ditampung. Melalui cara mekanis timbangan ini ditransfer ke jarum petunjuk berpena di atas kertas pias.[14]

3. Penakar HujanTilting Siphon

Prinsip alat, air hujan ditampung dalam tabung penampung. Bila penampung penuh, tabung menjadi miring dan siphon mulai bekerja megeluarkan air dari dalam tabung. Setiap pergerakan air dalam tabung penampung tercatat pada pias sama seperti alat penakar hujan otomatis lainnya.[14]

Gambar II.4. Penakar Hujan Tilting Siphon 4. Penakar HujanTipping Bucket

Prinsip alat, air hujan ditampung pada bejana yang berjungkit. Bila air mengisi bejana penampung yang setara dengan tinggi hujan 0,5 mm akan berjungkit dan air dikeluarkan. Terdapat dua buah bejana yang saling bergantian menampung air hujan. Tiap gerakan bejana berjungkit secara mekanis tercapat pada pias atau menggerakkan counter(penghitung). Jumlah hitungan dikalikan dengan 0,5 mm adalah tinggi hujan yang terjadi. Curah hujan di bawah 0,5 mm tidak tercatat. Semua alat penakar hujan di atas harus diperhatikan penempatannya di lapangan terbuka bebas dari halangan. Alat yang teliti dengan menempatkan yang salah akan mengukur besaran yang salah pula. Alat yang otomatis, pemeliharaannya harus lebih intensif. Keadaan alat baik yang manual ataupun yang otomatis harus diperiksa dari kebocoran, saluran penampung yang tersumbat kotoran, tinta pena jangan sampai kering dan jam pemutar silinder pias dalam keadaan berjalan dengan baik.[14]

Gambar II.5. Penakar Hujan Tipping Bucket 5. Evaporasi

Pengukuran air yang hilang melalui penguapan (evaporasi) perlu diukur untuk mengetahui keadaan kesetimbangan air antara yang didapat melalui curah hujan dan air yang hilang melalui evaporasi. Alat pengukur evaporasi yang paling banyak digunakan sekarang adalah Panci kelas A. Evaporasi yang diukur dengan panci ini dipengaruhi oleh radiasi surya yang datang, kelembapan udara, suhu udara dan besarnya angin pada tempat pengukuran. Ada dua macam peralatan pengukur tinggi muka air dalam panci. Pertama alat ukur micrometer pancing dan yang kedua alat ukur ujung paku yang dipasang tetap (fixed point). Kesalahan yang besar dari pengukuran evaporasi terletak pada tinggi air dalam panci. Oleh sebab itu muka air selamanya harus dikembalikan pada tinggi semula yaitu 5 cm di bawah bibir panci. Makin rendah muka air dalam panci, makin rendah pula terjadinya penguapan. Kejernihan air dalam panci perlu diperhatikan. Air yang keruh,evaporasi yang terukur akan rendah pula. Usahakan air jangan sampai berlumut. Tinggi air diukur dengan satuan mm. Alat ukur mikrometer mampu mengukur dalam mm dengan ketelitian seperti seratus mm. Ketelitian pengukuran itu diperlukan karena tinggi yang diukur tidak sama besar meliputi 5 sampai 8 mm. Pada musim penghujan nilainya kecil sedangkan pada musim kemarau besar. Pengamatan dilakukan sekali dalam 24 jam ketika pagi hari. Pengamat yang setiap hari mengukur evaporasi harus mempunyai keterampilan dan kejelian melihat batas air yang diukur. Alat perlengkapannya adalah tabung peredam,

termometer maksimum-minimum permukaan air yang tertampung, termometer maksimum-minimum di permukaan panci dan anemometer cup counter setinggi 30 cm di atas tanah. Sekeliling panci harus ditumbuhi rumput pendek. Permukaan tanah yang terbuka atau gundul menyebabkan evaporasi yang terukur tinggi (efek oase). Pasanglah alat pada tempat yang terbuka tidak terhalang oleh benda-benda lain dan berada di tengah-tengah lapang rumput dari stasiun klimatologi.[14]

Gambar II.6. Penakar Hujan Evaporasi

2.3 Komunikasi Data

Komunikasi data adalah bagian dari komunikasi yang secara khusus berkenaan dengan transmisi atau pemindahan data dan informasi diantara komputer-komputer dan piranti-piranti yang lain dalam bentuk digital yang dikirim melalui media komunikasi data. Data berarti informasi yang disajikan oleh isyarat digital. Komunikasi data adalah bangunan vital dari suatu masyarakat informasi karena sistem ini menyediakan infrastrukstur yang memungkinkan komputer-komputer atau piranti-piranti dapat berkomunikasi satu sama lain.[10]

2.3.1 Model Komunikasi Data

Tujuan utama dari komunikasi data adalah untuk menukar informasi antara dua perantara. Tujuan tersebut adalah :

1. Data adalah sebuah gambaran dari kenyataan, konsep atau instruksi dalam bentuk formal yang sesuai untuk komunikasi, interpretasi atau proses oleh manusia atau oleh peralatan otomatis.

2. Informasi adalah pengertian yang diperuntukkan bagi data dengan persetujuan pemakai data tersebut.

Definisi ini dapat menjelaskan tujuan kita, yaitu data dapat diidentifikasikan, data dapat digambarkan, data tidak perlu mewakili sesuatu secara fisik, tetapi dari semuanya itu data dapat dan sebaiknya digunakan untuk menghasilkan informasi. Hal ini juga berarti bahwa data untuk satu orang akan muncul sebagai informasi untuk yang lain. Informasi ini terbentuk ketika data ditafsirkan.[10]

Untuk menukarkan informasi diperlukan akses ke elemen data dan kemampuan untuk mentransmisikannya. Sebuah contoh komunikasi data sederhana dapat di lihat pada gambar II.7.

Gambar II.7. Komunikasi Data Sederhana Keterangan pada gambar II.7. adalah :

1. Tranducer

Merupakan komponen yang bertugas mengirimkan informasi. Tugas dari komponen ini adalah membangkitkan data atau informasi dan menempatkannya pada media transmisi.

2. Proses

Berfungsi untuk mengubah informasi yang akan dikirim menjadi bentuk yang sesuai dengan media transmisi yang digunakan.

3. Media Transmisi

Merupakan jalur transmisi tunggal atau jaringan transmisi kompleks yang menghubungkan sistem sumber dengan sistem tujuan. Kadang media transmisi juga disebut sebagai pembawa data yang dikirim.

Tranducer Proses

Media

4. Proses

Berfungsi mengubah informasi yang telah diterima dari pengirim melalui media transmisi. Bagian ini sinyal dari pengirim diterima dari media transmisi. 5. Tranducer

Merupakan sistem yang berfungsi untuk menerima sinyal dari sistem transmisi dan menggabungkannya kedalam bentuk tertentu yang dapat ditangkap oleh sistem tujuan.[10]

Media transmisi pada komunikasi data merupakan hal yang sangat penting mengingat data atau informasi yang dikirim harus mempunyai media untuk menyampaikan ke penerima. Media transmisi data pada komunikasi data dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu:

1. Media terpadu (guided media)

Media kasat mata yang mentransmisikan sekaligus memandu gelombang untuk menuju pada tujuan.

2. Media tak terpadu (unguided media)

Berfungsi mentransmisikan data tetapi tidak bertugas sekaligus sebagai pemandu yang mengarahkan ke tujuan transmisi.[10]

2.3.2 Gangguan Transmisi

Pada komunikasi apapun, sinyal yang diterima akan selalu berbeda dengan sinyal yang dikirim. Pada sinyal analog, hal ini beararti dihasilkan variasi pada modifikasi random yang berakibat pada penurunan kualitas sinyal, namun bagi pengiriman sinyal digital akan terdapat gangguan seperti bit error. Gangguan yang ada pada transmisi data yaitu :

1. Atenuasi dan distorsi atenuasi

Kekuatan sinyal berkurang bila jaraknya terlalu jauh melalui media transmisi. Pada sinyal analog karena atenuasi berubah-ubah sebagai fungsi frekuensi sinyal diterima menjadi penyimpangan sehingga mengurangi tingkat kejelasan.

2. Distorsi oleh penundaan

Distorsi oleh penundaan atau disebut juga distorsi tunda terjadi akibat kecepatan sinyal yang melalui medium berbeda-beda sehingga sampai pada penerima dengan waktu yang berbeda. Hal ini merupakan hal kritis bagi data digital yang dibentuk dari sinyal-sinyal dengan frekuensi-frekuensi yang berbeda sehingga menyebabkanintersymbol interference.

3. Noise

Adalah sinyal-sinyal yang tidak diinginkan yang terselip atau terbangkitkan dari suatu tempat diantara transmisi dan penerima. Derau merupakan faktor utama yang membatasi kinerja sistem komunikasi.[10]

2.4 Transmisi Analog Dan Digital

Transmisi data dibagi menjadi dua, yaitu transmisi analog dan transmisi digital. Transmisi analog adalah upaya mentransmisikan sinyal analog tanpa memperhatikan muatannya. Sedangkan transmisi digital berhubungan dengan muatan sinyal. Sinyal-sinyalnya dapat mewakili data analog atau data digital. 1. Sinyal analog

Sinyal analog disebut juga dengan broadband, merupakan gelombang-gelombang elektronik yang bervariasi dan secara terus menerus ditransmisikan melalui beragam media tergantung frekuensinya, sinyal analog bisa dirubah ke sinyal digital dengan dimodulasi terlebih dahulu. Data analog merupakan data yang diimplikasikan melalui ukuran fisik serta memiliki nilai berulang secara terus menerus dalam beberapa interval. Biasanya data analog menempati spectrum frekuensi yang terbatas.

2. Sinyal digital

Sinyal digital juga disebut dengan baseband, merupakan sinyal untuk menampilkan data digital. Data digital merupakan data yang memiliki deretan nilai yang berbeda dan memiliki ciri tersendiri. Terdapat beberapa permasalahan pada data digital, bahwa data dalam bentuk karakter-karakter yang dapat dipahami manusia tidak dapat langsung ditransmisikan dengan

mudah dalam sistem komunikasi. Data tersebut harus ditransmisikan dalam bentuk biner terlebih dahulu. Jadi data itu ditransmisikan dalam bentuk deretan bit.[10]

Permasalahan umum sinyal digital dan sinyal analog adalah

a. Atenuasi (attenuation) peningkatan atenuasi seiring dengan fungsi frekuensi. b. Penurunan kekuatan sinyal seiring dengan fungsi jarak.

c. Pengembalian kualitas sinyal dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan amplifier untuk sinyal analog dan repeater untuk data digital.

d. Delay distortionterjadi ketika komponen frekuensi yang berbeda berjalan pada kecepatan yang berbeda.

e. Masalah yang mendasar adalah efek noise, akibat panas (thermal) dan interferensi.[10]

2.5 Sistem Komunikasi Radio Untuk Transmisi Digital

Pada konsep ruang bebas dalam hambatan gelombang elektromagnetik berawal dari asumsi bahwa suatu link frekuensi radio propogasinya bebas dari segala gangguan. Sistem komunikasi radio gelombang pembawa dipropogasikan dari pemancar dengan menggunakan antena pengirim. Dibagian antena pemancar atau sebaliknya mengkonversi gelombang elektromagnetik menjadi sinyal dibagian penerima.

Sinyal analog yang mengandung informasi asli disebut dengan baseband signal. Bila sinyal baseband ini memiliki frekuensi yang lebih rendah, maka sinyal ini harus digeser ke frekuensi yang lebih tinggi untuk memperoleh transmisi efisien. Hal ini dilakukan dengan mengubah-ubah amplitudo, frekuensi atau fasa dari suatu sinyal pembawa yang berfrekuensi lebih tinggi yang disebut sinyal pembawa (carrier). Proses ini disebut modulasi, modulasi didefinisikan sebagai proses yang mana beberapa karakteristik dari pembawa diubah-ubah berdasarkan gelombang pemodulasinya. Pada sistem modulasi terdapat dua macam yaitu modulasi analog dan modulasi digital.[10]

Teknik modulasi sinyal analog : a. Amplitudo Modulation (AM)

Amplitude Modulation (AM) Merupakan proses modulasi yang mengubah amplitudo sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal informasinya. Sehingga dalam modulasi Amplitude Modulation (AM), frekuensi dan fasa yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi amplitudo sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.

Gambar II.8. Amplitudo Modulation b. Frekuensi Modulation (FM)

Frequency Modulation (FM) merupakan suatu proses modulasi dengan cara mengubah frekuensi gelombang pembawa sinusoidal, yaitu dengan cara menyisipkan sinyal informasi pada gelombang pembawa tersebut. Sinyal informasi ditumpangkan ke sinyalcarrieratau sinyal pembawa.

Gambar II.9. Frequensi Modulation c. Phase Modulation (PM)

Phase Modulation (PM) merupakan proses modulasi yang mengubah fasa sinyal pembawa sesuai dengan sinyal pemodulasi atau sinyal informasinya. Sehingga dalam modulasi phase modulation (PM) amplitudo dan frekuensi

yang dimiliki sinyal pembawa tetap, tetapi fasa sinyal pembawa berubah sesuai dengan informasi.[10]

Gambar II.10. Phase Modulation

2.5.1 Data Digital Dan Sinyal Analog

Contoh umum transmisi data digital dengan menggunakan sinyal analog adalah Public Telephone Network. Perangkat yang dipakai adalah modem (modulator-demodulator) yang mengubah data digital ke sinyal analog (modulator) dan sebaliknya mengubah sinyal analog menjadi data digital (demodulator).[10]

Tiga teknik dasar penyandian atau modulasi untuk mengubah data digital menjadi sinyal analog :

1. Amplitudo Shift Keying(ASK)

Amplitude Shift Keying (ASK) merupakan modulasi yang menyatakan sinyal digital 1 sebagai suatu nilai tegangan (misalnya 1 Volt) dan sinyal digital 0 sebagai suatu nilai tegangan 0 volt. ASK umumnya digunakan untuk mentransmisikan sinyal digital pada serat optik.

2. Frequency Shift Keying(FSK)

Frequency shift keying (FSK) merupakan sistem modulasi digital yang relatif sederhana, dengan mengubah pulsa-pulsa biner menjadi gelombang harmonis sinusoidal. Pada sebuah modulator FSK center dari frekuensi carrier tergeser oleh masukan data biner, maka keluaran pada modulator FSK adalah sebuah fungsi step pada domain frekuensi. Sesuai perubahan sinyal masukan biner dari suatu logika “0” kelogika “1” dan sebaliknya, dalam metode FSK angka tersebut kemudian dipresentasikan ke dalam bentuk frekuensi dan keluaran

FSK bergeser diantara dua frekuensi tersebut, yaitumark frequencyatau logika “1” dan space frequency atau logika “0”. Terdapat perubahan frekuensi output setiap adanya perubahan kondisi logic pada sinyal input. Dalam modulasi digital, laju perubahan input pada modulator disebut bit rate sehingga pada modulasi FSK bit rate sama dengan baud rate.

3. Phase Shift Keying(PSK)

Phase Shift Keying (PSK) merupakan modulasi yang menyatakan pengiriman sinyal berdasarkan pergeseran phasa. Biner 0 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase yang sama terhadap sinyal yang dikirim sebelumnya dan biner 1 diwakilkan dengan mengirim suatu sinyal dengan fase berlawanan dengan sinyal yang dikirim sebelumnya. Bila elemen pensinyalan mewakili lebih dari satu bit maka band with yang dipakai lebih efisien.[10]

2.5.2 Data Analog Dan Sinyal Digital

Proses transformasi data analog ke sinyal digital dikenal sebagai digitalisasi. Tiga hal yang paling umum terjadi setelah proses digitalisasi.

1. Data digital dapat ditransmisikan menggunakan NRZ-L.

2. Data digital dapat disandaikan sebagai sinyal digital memakai kode selain NRZ-L. dengan demikian diperlukan tahap tambahan.

3. Data digital dapat diubah menjadi sinyal analog menggunakan salah satu teknik modulasi.[10]

Codec (coder-decoder) adalah perangkat yang digunakan untuk mengubah data analog menjadi data digital untuk transmisi dan kemudian mendapatkan kembali data analog asal dari data digital tersebut.

NRZ-L (Non Return to Zero Level) yaitu suatu kode dimana tegangan negative dipakai untuk mewakili suatu biner dan tegangan positif dipakai untuk mewakili biner lainnya.[10]

2.6 Teknik Komunikasi Data Digital

Sinkronisasi merupakan salah satu tugas utama dari komunikasi data. Transmitter mengirimkan pesan 1 bit pada satu saat melalui medium ke receiver. Receiver harus mengenal awal dan akhir dari blok-blok bit dan harus mengetahui durasi dari tiap bit sehingga dapat men-sample linetersebut dengantimming yang tepat untuk membaca tiap bit.[10]

2.6.1 Transmisi Asinkron

Transmisi asinkron adalah transmisi data dimana kedua pihak, pengirim atau penerima tidak perlu berada pada waktu yang sinkron. Metode transmisi ini diterapkan pada komunikasi data dimana kecepatan piranti pengirim dan piranti penerima jauh berbeda. Transmisi asinkron digunakan bila pengiriman data dilakukan satu karakter setiap kali. Karakter dapat dilakukan secara sekaligus ataupun beberapa karakter kemudian berhenti untuk waktu tidak tentu lalu mengirimkan isinya.[10]

2.6.2 Transmisi Sinkron

Pada transmisi data sinkron sejumlah blok data dikirimkan secara kontinyu tanpa bit awal atau bit akhir. Detak pada penerima dioperasikan secara kontinyu dan dikunci agar sesuai dengan detak pada pengirim. Untuk mendapatkan keadaan yang sesuai, informasi pendetakan harus dikirimkan lewat jalur bersama-sama dengan data dengan memanfaatkan metode penyadian tertentu sehingga informasi pendetakan dapat diikut sertakan atau dengan menggunakan modem yang menyandikan informasi pendetakan selama proses modulasi. Data secara kontinyu akan dikirimkan terus menerus tanpa adanya pembatas (gap). Interval waktu

antara bit terakhir dari suatu karakter dengan bit pertama dari karakter berikutnya adalah nol atau kelipatan bulat dari periode waktu yang diperlukan untuk mengirimkan sebuah karakter.[10]

Arah transmisi dari dua piranti yang berkomunikasi dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu :

1. Simplex

Menyatakan komunikasi antara dua piranti hanya bisa dilakukan satu arah saja.

Gambar II.12. Arah Transmisi Simplex 2. Half Duplex

Menyatakan komunikasi antara dua piranti hanya bisa dilakukan dua arah namun tidak secara serentak tetapi bergantian. Bila satu piranti sedang mengirim yang lain hanya menerima.

Gambar II.13. Arah Transmisi Half Duplex

3. Full Duplex

Menyatakan komunikasi antara dua piranti hanya bisa dilakukan dua arah dan bisa serentak (bersamaan).[10]

2.7 Mikrokontroler PIC16F877A

Mikrokontroler PIC16F877A merupakan salah satu mikrokontroler dari keluarga PIC mikro yang popular digunakan sekarang ini, mulai dari pemula hingga para profesional. Hal tersebut karena PIC16F877A sangat praktis dan menggunakan teknologiFLASHmemory sehingga dapat di program-hapus hingga seribu kali. Keunggulan mikrokontroler jenis RISC ini dibanding dengan mikrokontroler 8-bit lain dikelasnya terutama terletak pada kecepatan dan kompresi kodenya. Selain itu, PIC116F877A juga tergolong praktis dan ringkas karena memiliki kemasan 40 pin dengan 33 jalur I/O.[1]

Anggota keluarga PIC mikro buatanMicrochip.inc cukup banyak. Ada yang menggunakan flash memory dan ada pula yang jenis OTP (One Time Programmable). Mikrokontroler dari keluarga PIC mikro yang popular, antara lain PIC2C08, PIC16C54, PIC16F84. Agar lebih mengenal PIC16F877A. Mikrokontroler bekerja dengan clock yang bervariasi. Sebenarnya, PIC16F877A bukanlah mikrokontroler yang istimewa dalam keluarga PIC mikro. Namun demikian, PIC16F877A cukup mudah dipelajari dan dapat di bilang memiliki kemampuan yang handal sebagai mikrokontroler yang memiliki 40 pin. Beberapa fitur yang dimiliki mikrokontroler PIC16F877A adalah :

1. Kapasitas memori program 8K x 14 flash memory 2. Ram berukuran 368 byte

3. Memori data berukuran 256 byte padaEEPROM

4. Memiliki 33 buah I/O ( 6 pada port A, 8 pada port B, 8 pada port C, 8 pada port D, dan 3 pada port E)

5. Merupakan mikrokontroler RISC, sehinga hanya memiliki 35 macam instruksi

6. Memiliki timer 8 bit dengan prescaler 7. 200 ns siklus instruksicycle

8. Memiliki 8 channel 10 bitAnalog-To-Digital Analog Converter(A/D) 9. Watch dog timer(WDT) denganoscilatorinternal

10. Dapat langsung menghidupkan LED

12. Mode SLEEPuntuk menghemat daya 13. Kemasan fisik 40 pin PDIP

14. Tegangan operasi normal 5 volt DC[1]

2.7.1 Deskripsi Pin

Mikrokontroler PIC16F877A di produksi dalam kemasan 40 pin PDIP (Plastik Dual In Line Package) maupun 40 pin SO(Small Outline). Namun yang banyak terdapat dipasaran adalah kemasan PDIP. Pin-pin untuk I/O sebanyak 33 pin, yang terdiri atas 6 pada Port A, 8 pada Port B, 8 pada Port C, 8 pada Port D, 3 pada Port E. Ada pula beberapa Pin pada mikrokontroler yang memiliki fungsi ganda.[1]

Gambar II.15. Konfigurasi Pin PIC16F877A

Adapun nama dan fungsi dari setiap pin pada mikrokontroler PIC16F877A:[1]

1. Pin 1

Pin 1 atau pin MCLR/VPP berfungsi sebagai input reset dan tegangan VPP untuk pemrograman.

2. Pin 2

Pin 2 atau Pin RA0/AN0 berfungsi sebagai pin ke nol I/O pada port A atau input analog nol.

3. Pin 3

Pin 3 atau Pin RA1/AN1 berfungsi sebagai pin ke satu I/O pada port A atau input analog satu.

4. Pin 4

Pin 4 atau Pin RA2/AN2/Vref- berfungsi sebagai pin kedua I/O pada port A atau input analog dua atau tegangan analog referensi negatif.

5. Pin 5

Pin 5 atau Pin RA3/AN3/Vref+ berfungsi sebagai pin ketiga I/O pada port A atau input analog tiga atau tegangan analog referensi positif.

6. Pin 6

Pin 6 atau Pin RA4/T0CKI berfungsi sebagai I/O pada port A atau input clock eksternal.

7. Pin 7

Pin 7 atau Pin RA5/AN4/SS berfungsi sebagai pin kelima pada port A atau input analog lima atauslaveuntuksynchronousserial port.

8. Pin 8

Pin 8 atau Pin RE0/RD/AN5 berfungsi sebagai pin ke nol pada port E atau read controluntukparallel slaveport atau input analog lima.

9. Pin 9

Pin 9 atau Pin RE1/WR/AN6 berfungsi sebagai pin ke satu pada port E atau write controluntukparallel slaveport atau input analog enam.

10. Pin 10

Pin 10 atau Pin RE2/CS/AN7 berfungsi sebagai pin kedua pada port E atau select controluntukparallel slaveport atau input analog tujuh.

11. Pin 11

Pin 11 berfungsi sebagai VCC pada mikrokontroler PIC16F877A. 12. Pin 12

Pin 12 berfungsi sebagai ground pada mikrokontroler PIC16F877A. 13. Pin 13

Pin 13 atau Pin OSC1/CLKIN berfungsi sebagai kristal input untukoscillator ataueksternal clock sourceinput.

14. Pin 14

Pin 14 atau Pin OSC2/CLKOUT berfungsi sebagai kristal output untuk oscillator. Menghubungkan Kristal atau resonator di kristal mode oscillator atau dimodeRC, OSC2 meletakkan output CLKOUT yang mana mempunyai ¼ frekuensi dari OSC1, dan menandakan instruksicyclerate.

15. Pin 15

Pin 15 atau Pin RC0/T1OSO/T1CKI berfungsi sebagai pin ke nol pada port C atau output oscillator pada timer satu atau input clock eksternal pada timer satu.

16. Pin 16

Pin 16 atau Pin RC1/T1OSI/CCP2 berfungsi sebagai pin ke satu pada port C atau input oscillator pada timer satu atauinput capture dua, output compare dua,output PWMdua.

17. Pin 17

Pin 17 atau Pin RC2/CCP1 berfungsi sebagai pin kedua pada port C atau input capturesatu,output comparesatu,outputPWM satu.

18. Pin 18

Pin 18 atau Pin RC3/SCK/SCL berfungsi sebagai pin ketiga pada port C atau input clock synchronous serialatauoutput untuk both SPIdanI²C modes. 19. Pin 19

Pin 19 atau Pin RD0/PSP0 berfungsi sebagai pin ke nol pada port D atau parallel slaveport nol.

20. Pin 20

Pin 20 atau Pin RD1/PSP1 berfungsi sebagai pin ke satu pada port D atau parallel slaveport satu.

21. Pin 21

Pin 21 atau Pin RD2/PSP2 berfungsi sebagai pin kedua pada port D atau parallel slaveport dua.

22. Pin 22

Pin 22 atau Pin RD3/PSP3 berfungsi sebagai pin ketiga pada port D atau parallel slaveport tiga.

23. Pin 23

Pin 23 atau Pin RC4/SDI/SDA berfungsi sebagai pin ke empat pada port C atau data yang masuk ke SPI (SPI modeatau dataI/O (I²C mode).

24. Pin 24

Pin 24 atau Pin RC5/SDO berfungsi sebagai pin ke lima pada port C atau data yang keluar dari SPI (SPI mode).

25. Pin 25

Pin 25 atau Pin RC6/TX/CK berfungsi sebagai pin ke enam pada port C atau USART asynchronous transmitatausynchronous clock.

26. Pin 26

Pin 26 atau Pin RC7/RX/DT berfungsi sebagai pin ke tujuh pada port C atau USART asynchronous receiveatausynchronousdata.

27. Pin 27

Pin 27 atau Pin RD4/PSP4 berfungsi sebagai pin ke empat pada port D atau parallel slaveport empat.

28. Pin 28

Pin 28 atau Pin RD5/PSP5 berfungsi sebagai pin ke lima pada port D atau parallel slaveport lima.

29. Pin 29

Pin 29 atau Pin RD6/PSP6 berfungsi sebagai pin ke enam pada port D atau parallel slaveport enam.

30. Pin 30

Pin 30 atau Pin RD7/PSP7 berfungsi sebagai pin ke tujuh pada port D atau parallel slaveport tujuh.

31. Pin 31

Pin 31 berfungsi sebagaigroundpada mikrokontroler PIC16F877A. 32. Pin 32

Pin 32 berfungsi sebagaiVCCpada mikrokontroler PIC16F877A. 33. Pin 33

Pin 33 atau Pin RB0/INT berfungsi sebagai pin ke nol pada port B atau pin interrupt eksternal.

34. Pin 34

Pin 34 atau Pin RB1 berfungsi sebagai pin ke satu pada port B. 35. Pin 35

Pin 35 atau Pin RB2 berfungsi sebagai pin kedua pada port B. 36. Pin 36

Pin 36 atau Pin RB3/PGM berfungsi sebagai pin ke tiga pada port B atau input teganganlowpadaprogramming.

37. Pin 37

Pin 37 atau Pin RB4 berfungsi sebagai pin ke empat pada port B atau pin pergantianinterrupt.

38. Pin 38

Pin 38 atau Pin RB5 berfungsi sebagai pin ke lima pada port B atau pin pergantianinterrupt.

39. Pin 39

Pin 39 atau Pin RB6/PGC berfungsi sebagai pin ke enam pada port B atau pin pergantianinterruptatau pincircuit debugger,clock serial programming. 40. Pin 40

Pin 40 atau Pin RB7/PGD berfungsi sebagai pin ke tujuh pada port B atau pin pergantianinterruptatau pincircuit debugger, dataserial programming.

2.7.2 Organisasi Memori

Memori pada PIC16F877A dapat dipisahkan menjadi dua blok memori, satu untuk memori program dan satu untuk memori data. Memori data terdiri dari EEPROM dan register GPR didalam RAM, sedangkan memori FLASH merupakan memori program. Ukuran memori program adalah 8K lokasi dengan lebar kata (word) 14 bit, sedangkan untuk RAM menempati 368 lokasi, dan EEPROM 256 lokasi.[1]

2.7.3 Memori Program

Memori program direalisasikan dalam teknologi FLASH memori yang memungkinkan pemrogram melakukan program-hapus hingga seribu kali. Pemrograman PIC16F877A dilakukan sebelum dipasang pada rangkaian aplikasi, atau ketika sistem sudah terpasang namun dikehendaki adanya up-dating pada program didalamnya. Pemrograman berulang biasanya dilakukan pada saat pengembangan dan penyempurnaan sistem. Ukuran memori program untuk PIC16F877A adalah 8K lokasi dengan lebar kata 14 words.[1]

Gambar II.16. Memori Program 2.7.4 Memori Data

Memori data terbagi di dalam beberapa ruang (semacam halaman/bank) yang memuat register yang mempunyai fungsi-fungsi umum dan khusus yang tersendiri. Bit RP1 (STATUS<6>) dan RP0 (STATUS<5>) adalah bit yang menunjukan letak ruang yang dimaksud. Setiap ruang mempunyai kapasitas di atas 7Fh (128 bytes). Lokasi paling bawah dari setiap ruang ditujukan untuk register yang mempunyai fungsi spesial.[1]

2.7.5 Mode Pengalamatan

Lokasi memori RAM dapat di akses secara langsung atau tidak langsung : 1. Pengalamatan langsung

Pengalamatan langsung dilakukan melalui alamat 9 bit. Alamat ini merupakan rangkaian dari 7 bit langsung dari instruksi dan 2 bit dari RP0 dan RP1 pada register STATUS. Contoh pengalamatan langsung adalah pengaksesan register FSR.

2. Pengalamatan tidak langsung

Berbeda dengan pengalamatan langsung, pengalamatan tidak langsung tidak mengambil alamat dari instruksi, tetapi menggunakan bit ke 7 (IRP) dari register status dan semua bit dari register FSR. Lokasi alamat di akses melalui register INDF yang didalamnya berisi alamat yang ditunjuk oleh FSR.[1] 2.7.6 Timer TMR0

Secara fisik TMR0 merupakan sebuah register yang nilainya secara kontinyu ditingkatkan dari 0 hingga 255 (00h hingga FFh) dan terus berulang kembali. Timer yang dimiliki PIC16F877A adalah TMR0 8 bit. Jumlah ini menunjukan nilai maksimum dari pencacahan yang dapat dilakukan. Proses increment pada TMR0 dibangkitkan oleh clock osilator. Pengaturan mode timer dapat dilakukan pada register option dengan memberikan nilai tertentu pada bit 0, bit 1, bit 2. Salah satunya yang efektif dari TMR0 adalah untuk pengaktifan proses interupsi.

[1]

2.7.7 Interupsi

Interupsi adalah suatu mekanisme mikrokontroler untuk memberikan respon langsung terhadap beberapa kejadian pada saat peristiwa itu terjadi, tanpa memperdulikan apa yang sedang dikerjakannya. Interupsi merupakan bagian penting dalam sebuah mikrokontroler, karena banyak banyak yang ditangani oleh proses interupsi ini. Interupsi ini diatur dengan memberikan sinyal kendali pada register INTCON, contoh interupsi adalah jika TMR0overflow.[1]

2.8 LM78xx (ICRegulatorTegangan)

Seperti diperlihatkan gambar II.18, IC ini mempunyai tiga kaki yang digunakan sebagai komponen pendukung dari Vcc untuk menghasilkan tegangan 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24Volt. Simbol ‘xx’ pada gambar 2.18 menandakan besar tegangan yang dihasilkan seperti untuk menghasilkan tegangan keluaran 5Volt maka nilai untuk menandakan simbol ‘xx’ tersebut adalah 05, yang berarti IC yang digunakan adalah LM7805. IC regulator ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan. Penerapan IC ini mengharuskan Vi > Vo. IC regulator yang digunakan yaitu LM7805 untuk menghasilkan tegangan keluaran 5Volt.[5]

Gambar II.18. IC LM78xx

2.9 Kapasitor

Kapasitor disebut juga Kondensator, yaitu komponen yang berfungsi untuk menyimpan muatan/tegangan listrik atau menahan arus searah. Kapasitor ELCO (Electrolit Capasitor) terbuat dari keping aluminium dan elektrolit yang dikandung dalam lembaran kertas berpori. Plat aluminium bersifat sebagai isolator dan elektrolit berfungsi sebagai konduktor. Kapasitor ELCO memiliki kekutuban atau polaritas yaitu tanda positif dan tanda negatif. Jika dalam pemasangan kutub-kutub ELCO terbalik maka kapasitor akan rusak. Karena tidak terlalu akurat dan bersifat elektronik marginal properties, maka kapasitor jenis ini tidak baik digunakan dalam rangkaian yang berhubungan dengan transmisi sinyal HF. Jadi, kapasitor ELCO ini lebih baik digunakan untuk filter ripple, timing circuit. Kapasitor keramik secara internal tidak dibangun sebagai koil, sehingga cocok

untuk penggunaan aplikasi tinggi. Kapasitor ini bersifat non-polaritas atau tidak memiliki tanda positif dan tanda negatif sehingga dapat dipasang bolak-balik. Biasanya digunakan untuk by-pass sinyal frekuensi tinggi ke ground. Kapasitor keramik bergantung pada suhu lingkungan.[6] [11]

Metalized polyester capasitor dibuat dari film dielectric dan biasa disebut dengan Kapasitor Milar. Mempunyai kualitas yang baik, low drift, temperaturnya stabil. Secara fungsional, kapasitor milar ini sama dengan kapasitor non polaritas lain. Untuk satuan dari ELCO adalah mikro, kapasitor keramik adalah piko dan kapasitor milar adalah nano. Simbol dan contoh dari kapasitor diperlihatkan oleh gambar II.19.[6] [11]

(a) (b) (c)

Gambar II.19. (a) ELCO, (b) Kapasitor Keramik dan (c) Kapasitor Milar

2.10 Dioda

Dioda ialah suatu komponen semikonduktor yang memiliki sifat yang unik. Dioda hanya mengizinkan arus mengalir dalam satu arah saja, jika dipakai sebagai penyearah dengan kata lain dioda dapat mengubah sinyal AC menjadi sinyal DC.

(a) (b)

Gambar II.20. Dioda (a).Fisik, (b).Simbol

Gambar II.20 menunjukkan sebuah dioda dan simbolnya. Bagian dioda terdiri dari 2 bagian yaituanoda(positif) dankatoda(negatif). Seperti telah dijelaskan di atas, bahwa dioda hanya mengalirkan arus satu arah saja. ini berarti selama siklus negatif dari tegangan masukan, tidak akan ada arus yang melewati dioda.[6] [11]

Gambar II.21. Karakteristik dioda

Gambar II.22. Rangkaian Dioda Gelombang Penuh

Pada gambar II.22, selama setengah siklus positif tegangan sekunder, dioda atas dibias forward dan dioda bawah dibias reverse, maka arus akan melalui dioda atas, resistor beban, setengah lilitan atas. Setengah siklus negative, arus melalui dioda bawah, resistor beban, dan stengah lilitan bawah. Arus beban adalah dalam arah yang sama, Sehingga tegangan beban merupakan sinyal gelombang penuh. Hal-hal lain yang perlu diperhatikan ialah, pada saat tegangan sumber melewati dioda, terjadi penurunan tegangan sekitar 0.7 Volt. jadi bila tegangan input ialah 5 volt, tegangan keluarannya menjadi 4.3 Volt. Selama tegangan input kurang dari 0.7 Volt, tidak akan ada arus yang dapat mengalir, dan setelah tegangan masukan melebihi 0.7 Volt, arus akan naik dengan cepat. Rangkaian ekuivalen dan grafik arusnya tampak seperti gambar II.23.[6] [11]

(a) (b)

Sesaat setelah tegangan input melewati 0.7 Volt, arus akan mulai mengalir, tapi yang perlu diperhatikan ialah tegangan dan arus yang diberikan ke dioda tidak boleh terlalu tinggi karena akan menyebabkan kerusakan pada dioda atau terbakar, umumnya dioda dapat bertahan hingga 50 Volt dan arus 1 Ampere, tentunya tergantung pada jenis dioda yang kita pakai, itulah sebabnya mengapa dioda banyak digunakan sebagai penyearah tegangan.[6] [11]

2.11 Kristal

Kristal merupakan pembangkit clock internal yang menentukan rentetan kondisi-kondisi (state) yang membentuk sebuah siklus mesin mikrokontroler. Siklus mesin tersebut diberi nomor S1 hingga S6, masing-masing kondisi panjangnya 2 periode osilator, dengan demikian satu siklus mesin paling lama dikerjakan dalam 12 periode osilator. Satuan kristal biasanya dalam skala mega yaitu antara 4MHz sampai 24MHz dengan bentuk dan simbol seperti yang diperlihatkan oleh gambar 2.11. Pada perancangan pengukur tingkat curah hujan dengan menggunakan pengiriman data wireless ini menggunakan kristal dengan frekuensi 20MHz.[6] [11]

Gambar II.24. Kristal

2.12 Mode Transmisi Port Serial

Ada 2 macam cara komunikasi data serial yaitu Sinkron dan Asinkron. Pada komunikasi data serial sinkron, clock dikirimkan bersama sama dengan data serial, tetapi clock tersebut dibangkitkan sendiri-sendiri baik pada sisi pengirim maupun penerima. Sedangkan pada komunikasi serial asinkron tidak diperlukan

clock karena data dikirimkan dengan kecepatan tertentu yang sama baik pada pengirim/penerima.[4]

Pada IBM PC kompatibel port serialnya termasuk jenis asinkron. Komunikasi data serial ini dikerjakan oleh UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter). Pada UART, kecepatan pengiriman data dan fase clock pada sisi transmitter dan sisi receiver harus sinkron. Untuk itu diperlukan sinkronisasi antara transmitterdan receiver. Hal ini dilakukan oleh bit “Start” dan bit “Stop”. Ketika saluran transmisi dalam keadaan idle, output UART adalah dalam keadaan logika “1”.[4]

Ketikatransmitter ingin mengirimkan data, output UART akan diset dulu ke logika “0” untuk waktu satu bit. Sinyal ini pada receiver akan dikenali sebagai sinyal “Start” yang digunakan untuk mensinkronkan fase clock-nya sehingga sinkron dengan fase clock transmitter. Selanjutnya data akan dikirimkan secara serial dari bit yang paling rendah (bit0) sampai bit tertinggi. Selanjutnya akan dikirimkan sinyal “Stop” sebagai akhir dari pengiriman data serial. Sebagai contoh misalnya akan dikirimkan data huruf “A” dalam format ASCII atau sama dengan 41 hexa.[4]

Gambar II.25 Pengiriman huruf A tanpa bit paritas

Kecepatan transmisi (baud rate) dapat dipilih bebas dalam rentang tertentu. Baud rate yang umum dipakai adalah 110, 135, 150, 300, 600, 1200, 2400, dan 9600 (bit/perdertik). Dalam komunikasi data serial,baud ratedari kedua alat yang berhubungan harus diatur pada kecepatan yang sama. Selanjutnya harus ditentukan panjang data (6,7 atau 8 bit), paritas (genap, ganjil, atau tanpa paritas) dan jumlah bit “Stop” (1, 1 ½ , atau 2 bit). Berikut ini adalah karakteristik sinyal portserial,flow controldan konfigurasiportserial.[4]

Karakteristik Sinyal Port Serial

Standar sinyal komunikasi serial yang banyak digunakan adalah Standar RS232 yang dikembangkan oleh Electronic Industri Association (EIA/TIA) yang pertama kali dipublikasikan pada tahun 1962. Ini terjadi jauh sebelum IC TTL populer sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL. Standar ini hanya menyangkut komunikasi antara Data Terminal Equipment(DTE) dengan alat-alat pelengkap komputerData Circuit Terminating Equipment (DCE). Standar sinyal RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut :[4]

 Logika 1 disebut ‘Mark’ terletak antara -3 Volt sampai -25 Volt

 Logika ‘0’ disebut ‘space’ terletak antara +3 Volt sampai +25 Volt.

 Daerah tegangan antara -3 Volt sampai +3 Volt adalahinvalid level, yaitu daerah tegangan yang tidak memilikilevellogika pasti sehingga harus dihindari. Demikian jugaleveltegangan dibawah -25 Volt dan diatas +25 Volt juga harus dihindari karena bisa merusak line driver pada saluran RS232.

Gambar 2.26. Level Tegangan RS232 pada pengiriman huruf “A” Tanpa Bit Paritas.

Flow Control

Jika kecepatan transfer data dari DTE ke DCE (misal dari komputer / modem) lebih cepat dari pada transfer data dari DCE ke DCE (modem ke modem) maka cepat atau lambat kehilangan data akan terjadi karena buffer pada DCE akan mengalami overflow. Untuk itu diperlukan sistem flow control untuk mengatasi masalah tersebut.[9]

Terdapat 2 macam flow control yaitu secara hardware dan secara software. Flow control secara software atau yang sering disebut dengan Xon (karakter

ASCII 17) dan Xoff (karakter ASCII 19). DCE akan mengirimkan Xoff ke komputer untuk memberitahukan agar komputer menghentikan pengiriman data jika buffer pada DCE telah penuh. Jika buffer telah kembali siap menerima data DCE akan mengirimkan karakter Xon ke komputer dan komputer akan melanjutkan pengiriman data sampai data terkirim semua. Keuntungan flow control ini adalah hanya diperlukan kabel sedikit, karena karakter kontrol dikirim lewat saluran TxRx. Flow Control secarahardwareatau sering disebut RTS/CTS menggunakan dua kabel untuk melakukan pengontrolan. Komputer akan men-set saluranRequest to Send(RTS) jika akan mengirimkan data ke DCE. Jikabufferdi DCE siap menerima data, maka DCE akan membalas dengan men-set saluran Clear to Send (CTS) dan komputer akan mulai mengirimkan data. Jika buffer telah penuh, maka saluran akan di reset dan komputer akan menghentikan pengiriman data sampai saluran ini di-set kembali.[9]

Konfigurasi Port Serial

Konektor DB-9 pada bagian belakang komputer adalah port serial RS232 yang biasa dinamai dengan COM1 dan COM2.[9]

Gambar II.27. Port Serial Tabel II.1.Konfigurasi port serial

Pin Nama Sinyal Direction Keterangan

1 DCD In Data Carrier Detect/Receive Line Signal Detect

3 TxD Out Transmit Data

4 DTR Out Data Terminal Ready

5 GND - Ground

6 DSR In Data Set Ready

7 RTS Out Request to Send

8 CTS In Clear to Send

9 RI In Ring Indicator

Berikut ini keterangan mengenai fungsi saluran RS232 pada konektor DB-9: 1. Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke

DTE bahwa pada terminal masukan ada data masuk.

2. Receive Data, digunakan DTE untuk menerima data dari DCE. 3. Transmit Data, digunakan DTE untuk mengirimkan data ke DCE. 4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan

terminalnya.

5. Signal Ground, saluran ground

6. DCE readyadalah sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.

7. Request to Send, dengan saluran ini DCE diminta mengirim data oleh DTE. 8. Clear to Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh

mulai mengirim data.

9. Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki hubungan dengannya.

2.13 MAX232

Untuk dapat berhubungan dengan PC, mikrokontroler harus membutuhkan komponen tambahan baik komunikasi paralel maupun serial. Pada pembuatan tugas akhir ini yang digunakan adalah komunikasi serial. Pada mikrokontroler sendiri terdapat buffer yang dapat digunakan sebagai pendukung proses

komunikasi tersebut. Pada saat ini banyak komponen yang dapat digunakan untuk pendukung proses komunikasi tersebut, salah satu contohnya adalah maxim232.[9] Maxim232 berfungsi sebagai perantara antara mikrokontroler dengan port serial, karena mikrokontroler tidak dapat mengirim data begitu saja maka diperlukan maxim232. di dalam IC terdapat charge pump yang akan membangkitkan +10 Volt dan -10 Volt dari sumber +5 Volt tunggal dalam IC DIP (Dual in-line Package) 16 pin (8 pin x 2baris) ini terdapat 2 buah transmiter dan dua buah receiver. Jadi IC ini berfungsi sebagai perantara karena maxim232 hanya menerima data dari mikrokontroler untuk kemudian dikirim ke pc melalui DB9.[4] [9]

Gambar II.28. Interface MAX232

Maxim232 mempunyai 16 kaki yang terdiri untuk keperluan port serial, komunikasi mikrokontroler dengan maxim. Letak dari masing-masing port diperlihatkan pada gambar II.29.[9]

Adapun nama dan fungsi dari kaki-kaki pin pada Maxim232 adalah sebagai berikut:

1. VCC (pin 16) : Power supply 2. GND (pin 15) : Ground

3. T1IN dan R1OUT (pin 11 dan 12) : Pin ini terhubung dengan pin 11 mikrokontroler PIC16F877A.

4. R1INdan T1OUT(pin 13 dan 14) : Pin ini terhubung dengan pin 2 dan 3 DB9. 5. C1+dan C1-: Kapasitor 1

6. C2+dan C2-: Kapasitor 2

7. V+dan V-: Tegangan referensi dari Maxim232

2.14 BahasaMikroBasic

MikroBasic adalah program komputer untuk membangun alat PIC microcontrollers yang di desain untuk menyediakan pelanggan dengan solusi yang termudah untuk membangun system aplikasi.

Konstruksi programMikroBasic

Program sumber mikroBasic terdiri dari kumpulan baris-baris perintah dan biasanya disimpan dengan extension .PBAS dengan 1 baris untuk satu perintah, setiap baris perintah tersebut bisa terdiri atas beberapa bagian, yakni bagian label, bagian mnemonic, bagian operand yang bisa lebih dari satu dan terakhir bagian komentar. Program sumber (source code) dibuat dengan program editor seperti notepad atau Editor DOS, selanjutnya program sumber diterjemahkan ke bahasa mesin dengan menggunakan program mikroBasic. Hasil kerja program mikroBasic adalah “program objek” dan juga “mikroBasic listing”. Ketentuan penulisansource codeadalah sebagai berikut:

1. Masing-masing bagian dipisahkan dengan spasi atau TAB, khusus untuk operand yang lebih dari satu masing-masing operand dipisahkan dengan koma.

2. Bagian-bagian tersebut tidak harus semuanya ada dalam sebuah baris, jika ada satu bagian yang tidak ada maka spasi atau TAB sebagai pemisah bagian tetap harus ditulis.

3. Bagian label ditulis mulai huruf pertama dari baris, jika baris bersangkutan tidak mengandung label maka label tersebut digantikan dengan spasi atau TAB, yakni sebagai tanda pemisah antara bagian label dan bagianmnemonic. Berikut adalah beberapa instruksi yang digunakan pada program.

Tabel II.2. Beberapa instruksi yang digunakan dalam program

Instuksi Keterangan

Dim i as byte Deklarasi bentuk variable i adalah byte Usart_init Inisialisasi pengiriman serial

i = 0 Nilai varibel i = 0

TRISB = $FF Port B sebagai inputan yang bernilai 1 While True Selama terpenuhi

If (portb.0 = 1) then Jika portb.0=1 melakukan instruksi Select case port b.0 Tandai port b.0

Case 0 Apakah portb.0 bernilai 0

Inc(i) Tambahkan variable i sebanyak satu Usart_write(i) Kirim data pada varibel i ke PC Goto main Lompat ke label main

2.15 DFD (Data Flow Diagram)

Data Flow Diagram (DFD) adalah alat pembuatan model yang memungkinkan profesional sistem untuk menggambarkan sistem sebagai suatu jaringan proses fungsional yang dihubungkan satu sama lain dengan alur data, baik secara manual maupun komputerisasi. DFD ini sering disebut juga dengan namaBubble chart, Bubblediagram, model proses, diagram alur kerja, atau model fungsi.[13]

DFD ini adalah salah satu alat pembuatan model yang sering digunakan, khususnya bila fungsi-fungsi sistem merupakan bagian yang lebih penting dan

kompleks dari pada data yang dimanipulasi oleh sistem. Dengan kata lain, DFD adalah alat pembuatan model yang memberikan penekanan hanya pada fungsi sistem.[13]

DFD ini merupakan alat perancangan sistem yang berorientasi pada alur data dengan konsep dekomposisi dapat digunakan untuk penggambaran analisa maupun rancangan sistem yang mudah dikomunikasikan oleh profesional sistem kepada pemakai maupun pembuat program. Adapun simbol-simbol dari DFD yang dapat dilihat pada lampiran.[13]

Penggambaran DFD

Tidak ada aturan baku untuk menggambarkan DFD. Tapi dari berbagai referensi yang ada, secara garis besar langkah untuk membuat DFD adalah : 1. Identifikasi terlebih dahulu semua entitas luar yang terlibat di sistem. 2. Identifikasi semua input dan output yang terlibat dengan entitas luar. 3. Buat Diagram Konteks (diagram context)

Diagram ini adalah diagram level tertinggi dari DFD yang menggambarkan hubungan sistem dengan lingkungan luarnya. Caranya :

 Tentukan nama sistemnya.

 Tentukan batasan sistemnya.

 Tentukan terminator apa saja yang ada dalam sistem.

 Tentukan apa yang diterima/diberikan terminator dari/ke sistem.

 Gambarkan diagram konteks. 4. Buat DiagramLevel Zero

Diagram ini adalah dekomposisi dari diagram konteks. Caranya :

 Tentukan proses utama yang ada pada sistem.

 Tentukan apa yang diberikan/diterima masing-masing proses ke/dari sistem sambil memperhatikan konsep keseimbangan (alur data yang keluar/masuk dari suatu level harus sama dengan alur data yang masuk/keluar pada level berikutnya).

 Apabila diperlukan, munculkan data store (master) sebagai sumber maupun tujuan alur data.

 Gambarkan diagramlevel zero. - Hindari perpotongan arus data.

- Beri nomor pada proses utama (nomor tidak menunjukkan urutan proses). 5. Buat Diagram Level Satu

Diagram ini merupakan dekomposisi dari diagram level zero. Caranya :

 Tentukan proses yang lebih kecil (sub-proses) dari proses utama yang ada di level zero.

 Tentukan apa yang diberikan/diterima masing-masing sub-proses ke/dari sistem dan perhatikan konsep keseimbangan.

 Apabila diperlukan, munculkan data store (transaksi) sebagai sumber maupun tujuan alur data.

 Gambarkan DFD level Satu - Hindari perpotongan arus data.

- Beri nomor pada masing-masing sub-proses yang menunjukkan dekomposisi dari proses sebelumnya.

6. DFD Level Dua, Tiga, …

Diagram ini merupakan dekomposisi dari level sebelumnya. Proses dekomposisi dilakukan sampai dengan proses siap dituangkan ke dalam program. Aturan yang digunakan sama dengan level satu.[13]

2.16 Bahasa Pemrograman Delphi

Borland Delphi atau yang biasa disebut Delphi saja, merupakan sarana pemrograman aplikasi visual. Bahasa pemrograman yang digunakan adalah bahasa pemrograman pascal atau yang kemudian juga disebut bahasa pemrograman Delphi. Delphi adalah suatu bahasa pemrograman yang telah memanfaatkan metoda pemrograman Object Oriented Programming (OOP). Adapun tampilan programdelphidapat dilihat pada gambar II.30.[7]

Gambar II.30. Program Borland Delphi

Tampilan sarana pengembangan aplikasi yang terdapat pada lingkungan kerja Delphidapat dilihat pada gambar II.30. Berikut penjelasan masing-masing bagian tersebut:

 Form Designer atau form adalah windows kosong tempat merancang antarmuka pemakai (user interface) aplikasi. Tampilan awalnya seperti pada gambar II.31. pada form inilah ditempatkan komponen-konponen sehingga aplikasi dapat berinteraksi dengan pemakainya.[7]

Gambar II.31. Form Designer pada Delphi

 Componen Palette, berisi ikon-ikon komponen visual dan nonvisual yang dapat digunakan untuk merancang antarmuka bagi pemakai aplikasi. Komponen palette terdiri atas beberapa page yang dipakai sebagai pengelompok jenis komponen, misalnya yang tampak pada gambar II.32 adalahpage standard.[7]

Object Inspector

Form Designer Code Editor Component Palette Object

Gambar II.32. Component Palette

 Object Inspector, untuk menentukan dan mengubah property (atribut) dan event object. Selain itu dapat juga dipilih komponen melaluiobject inspector. Tampilanobject inspectoradalah seperti yang terlihat pada gambar II.33.[7]

Gambar II.33. Windows Object Inspector

 Object TreeView untuk menampilkan dan mengubah hubungan logis antar komponen di dalam projek. Contoh tampilan object treeview dapat dilihat pada gambar II.34.[7]

Gambar II.34. Windows Object TreeView

 Code Editor, berfungsi untuk menulis dan menyunting kode program. Lokasi kode editor ada di belakang form. Pada gambar II.35 adalah contoh tampilan kode editor.[7]

BAB III

PERANCANGAN SISTEM

3.1 Prinsip Kerja Sistem

Di bawah ini adalah diagram blok Sistem

Gambar III.1. Diagram blok sistem Keterangan Gambar III.1 :

1. Sensor curah hujan : Mengukur curah hujan.

2. Mikrokontroler : Menerima data curah hujan dan dilanjutkan dengan pengiriman data ke PC menggunakan komunikasiwireless.

3. YS-1020UB ( Tx Rx) : Jembatan penghubung antara mikrokontroler dengan PC.

Pada perancangan ini menggunakan sensor curah hujan. Sensor akan bekerja untuk mengukur tingkat curah hujan selanjutnya mikrokontroler akan mengolah data hasil pengukuran. Data inilah yang akan di kirimkan menggunakan komunikasiwireless ke PC.

Tx Sensor Curah

Hujan (Penampung

Berjungkit)

Mikrokontroler

PIC 16F877A Rx

PC

Perangkat Lunak ( Delphi7 ) 1

3.2 Rancangan Sistem

Dalam perancangan alat ukur, kualitas hasil pengukuran merupakan salah satu faktor yang paling penting, ketentuan ini mempengaruhi pemilihan type sensor, danpower supplyyang mendukung proses dari pengukuran.

Sensor yang dipilih haruslah sensor yang berakurasi tinggi, tahan terhadap gangguan dari luar, mempunyai respon yang cepat terhadap perubahan juga mudah dikontrol oleh microcontroller. Oleh karena itu dipilih sensor curah hujan yang merupakan sensor dengan teknologi digital dan tingkat ketelitian yang cukup tinggi.

Sensor curah hujan mempunyai respon yang cepat terhadap perhitungan tingkat curah hujan. Dengan waktu respon yang cepat dapat diketahui apakah terjadi hujan sedang, lebat, sangat lebat. Alat ukur yang digunakan pada industri yang berhubungan dengan proses perhitungan tingkat curah hujan membutuhkan alat ukur dengan respon yang cepat.

Pemilihanpower supply yang akan dipakai harus dapat mendukung alat ukur menjadi alat ukur yang mobile. Tempat dilakukannya pengukuran kadang mempunyai kendala yaitu tidak adanya supplylistrik. Untuk itu kebutuhan power supply selain listrik sangat dibutuhkan. Alternatif yang ada bisa memakai baterai atauaccu. Untuk mengatasi kelebihan tegangan darisupplydigunaka IC LM7805. Untuk kepentingan pencatatan dan pemantauan, maka alat ini dapat dihubungkan ke komputer untuk difungsikan sebagai data logger. Karena alat ini ringan, maka peletakan alat (untuk diletakan sebagai data logger) bisa dimana saja. PC dapat menampilkan hasil pengukuran baik secara grafik atau angka.

Pada bagian perancangan ini, pertama-tama akan dibahas tentang sistem kerja alat ukur dan data logger. Dari sini kemudian akan disusun penggunaan komponen-komponennya.

Gambar III.2. Flowchart Sistem Secara Umum

Dari gambar III.2. terlihat awal proses berupa pendeteksian apakah hubungan komunikasi dengan PC telah tersedia. Fungsi alat berlangsung selama tidak ada komunikasi antara mikrokontroler dengan PC. Fungsi data logger hanya terjadi bila komunikasi dengan PC telah tersedia, hasil pengukuran oleh sensor akan di proses di mikrokontroler lalu dikirim menggunakan komunikasi wireless terus menerus selama masih terjadi hubungan dengan PC. PC menyimpan data serial

Begin

Pengukuran

oleh Sensor

Display PC

END Pengolahan

Data Mikrokontroler

Komunikasi dengan PC menggunakan

wireless

tidak

yang datang pada bahasa pemrograman Delphi(bisa digunakan untuk prosesdata base).Selain dicatat dalam report.MDB,data juga di-display-kan secara grafik di monitor PC menggunakan DBchart. Sebagian besar proses pada flowchart pada gambar III.2 dilakukan olehmicrocontrollerPIC16F877A.

3.3 Perancangan Perangkat Keras

3.3.1 Sensor Curah Hujan

Sensor yang digunakan untuk melakukan pengukuran tingkat curah hujan digunakan transducer/sensor berupa system jungkit. Ilustrasi transduser/sensor curah hujan yang dimaksud ditunjukkan pada Gambar III.3.

Gambar III.3. Sensor Tipping Bucket Rain Gauge a. Panjang = 3 cm, lebar = 3 cm, tinggi = 11,5 cm

b. Panjang = 13 cm, diameter = 2 cm ( 1 inci ) c. Tinggi = 8 cm, diameter = 3 cm ( 1,5 inci ) d. Tinggi = 8 cm, diameter = 3 cm ( 1,5 inci )

e. Panjang = 12,5 cm, lebar = 11 cm, tinggi = 1,5 cm, diameter = 12 cm Pembuangan Air

Hujan Pembuangan Air

Hujan

Sensor Transducer

a

b c

d e

Keterangan gambar III.3 :

 Transducer

Menggunakan Limitswitch yang ditempelkan pada sensor, sehingga bila sensor bergerak karena terisi air hujan akan menyebabkan sensor terjungkit dan Switchakan tertekan.

Gambar III.4. Skema Limitswitch

 Sensor

Fungsinya adalah menangkar air hujan dengan cara menampung air hujan hingga memenuhi nilai tertentu (0,2 mm atau 0,5 mm). Bila air hujan telah memenuhi nilai tersebut maka sensor akan terjungkit. Setiap kali terjungkit/tipping akan membentuk pulsa/ signal kotak. Pulsa inilah yang nantinya akan dihitung / dikonversi.

3.3.2 Modul Radio

Pada perancangan ini media komunikasi yang digunakan yaitu melalui frekuensi radio (RF). Untuk komunikasi melalui frekuensi radio menggunakan YS-1020UB.

YS-1020UB merupakan modul komunikasi yang sangat aman, mempunyai 8 kanal dengan frekuensi yang berbeda, frekuensi yang digunakan pada sistem ini adalah 433 Mhz. Jarak jangkauan komunikasi sekitar 800 meter pada baudrate 9600 bps dan maksimum 2000 meter denganbaudrate1200 bps.

Gambar III.6. Rangkaian dalam Modul Radio YS-1020UB

Berikut ini adalah tabel yang menjelaskan konfigurasi pin-pin pada radio YS-1020UB.

Tabel III.1. Pin-Pin Modul Radio YS-1020UB

Pin Nama Pin Fungsi Level

1 GND Ground

2 Vcc Tegangan Input +3.3 s/d 5.5 V

3 RXD/TTL Input Serial Data TTL

4 TXD/TTL Output Serial Data TTL

5 DGND Digital Grounding

6 A(TXD) Aof RS-485 or TXD of RS-232 7 B(RXD) B of RS-485, RXD or RS-232

8 SLEEP Sleep Control (Input) TTL

Dari konfigurasi pin-pin radio YS-1020UB, pin yang dipakai pada sistem ini hanya terdiri dari GND, Vcc, RXD/TTL dan TXD/TTL. Adapun pin-pin yang digunakan pada modul radio YS-1020UB, seperti yang terlihat pada tabel III.2.

Tabel III.2. Pin-Pin Modul Radio YS-1020UB yang digunakan

Pin Nama Keterangan

1 GND Ground

2 Vcc Vcc

4 TXD/TTL Penerima data dari pemancar 7 B(RXD) Pengirim data dari mikrokontroler

3.3.3 Antena

Pada media wireless, transmisi dan penangkapan dilakukan melalui sebuah alat yang disebut antena. Untuk transmisi, antena menyebarkan energi elektromagnetik ke dalam media (biasanya udara). Sedangkan untuk penerimaan sinyal, antena menangkap gelombang elektromagnetik dari media. Transmisi jenis ini juga disebut transmisi wireless. Pada dasarnya terdapat dua jenis konfigurasi untuk transmisi wireless, yaitu searah dan ke segala arah. Untuk konfigurasi searah, antena pentransmisi mengeluarkan sinyal elektromagnetik terpusat. Antena pentransmisi dan antena penerima harus disejajarkan. Untuk konfigurasi segala arah, sinyal yang ditransmisikan menyebar ke segala penjuru dan diterima oleh banyak antena.

3.3.4 Pembangkit Clock-Osilator

Rangkaian osilator merupakan rangkaian yang digunakan untuk membangkitkan clock pada mikrokontroler. Clock (detak) diperlukan oleh mikrokontroler untuk mensinkronkan proses yang berlangsung dalam mikrokontroler. Pengaktifan sumber clock tersebut cukup dilakukan dengan menambahkan rangkaian pasif saja. PIC16F877A memberikan empat pilihan dalam penggunaan konfigurasi osilator. Empat konfigurasi tersebut yaitu osilator Kristal (XT), osilator resistor-kapasistor (RC), osilator daya rendah (LP), dan osilator kecepatan tinggi (HS), dari keempat konfigurasi itu, dua yang pertama adalah yang paling sering digunakan.

3.3.4.1 XT Osilator

Osilator Kristal di kemas dalam kemasan logam di mana di sana tertera nilai frekuensi osilasinya. Osilator Kristal memiliki dua pin. Pada pemasangannya, perlu ditambahkan kapasitor pada masing-masing kakinya. Sementara itu kaki lain dari kapasitor dihubungkan ke ground. Osilator Kristal umumnya digunakan untuk sistem yang membutuhkan presisi waktu yang tinggi.

Gambar III.8. XT Osilator

Pemakaian osilator Kristal juga dapat digantikan dengan keramik resonator. Apabila menggunakan keramik resonator, kita tidak perlu menambahkan kapasitor lagi, karena sudah ada didalamnya. Keramik resonator memiliki 3 pin. Pin tengah dihubungkan ke ground sementara pin-pin luar dihubungkan ke pin OSC pada

mikrokontroler. Pada perancangan rangkaian aplikasi, diusahakan agar osilator berada dekat dengan mikrokontroler untuk mencegah terjadinya interferensi pada jalur osilator.

3.3.4.2 RC Osilator

Untuk aplikasi yang kurang memerlukan presisi waktu yang tinggi, osilator RC merupakan pilihan yang menawarkan kemudahan. Osilator ini hanya di bentuk dari rangkaian resistor dan kapasitor. Frekuensi resonansi dari osilator RC bergantung pada tegangan catu daya, resistansi R, kapasitansi C dan temperatur kerja.

Gambar III.9. RC Osilator

3.3.5 Konfigurasi Serial Port DB-9

Konektor port serial atau yang biasa disebut DB-9 (COM1 dan COM2) dapat dilihat pada bagian belakang komputer (CPU) memiliki kaki sejumlah 9 pin. Keterangan tentang konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9 diberikan pada Tabel III.3.

Tabel III.3. Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9 Nomor Pin Nama Sinyal Arah In/Out Keterangan

1 DCD In Data Carrier Detect/ Receive Line

Signal Detect

2 RxD In Receive Data

3 TxD Out Transmit Data

4 DTR Out Data Terminal Ready

5 GND - Ground

6 DSR In Data Set Ready

7 RTS Out Request To Send

8 CTS In Clear To Send

9 RI In Ring Indikator

3.3.6 ConverterMAX232

Converter MAX232 merupakan IC (integrated circuit) yang difungsikan untuk mengubah format level sinyal TTL (transistor transistor logic) ke level sinyal RS232 atau sebaliknya. Rangkaian skematik converterMAX232 diberikan pada Gambar III.10. Dari mikrokontroler PIC 16F877A digunakan Port PD.0 sebagai port penerimaan data serial yang berasal dari kaki 12 MAX232 (TTLout1), sedangkan Port PD.1 sebagai port pengiriman data serial ke kaki 11 MAX232 (Ttin1). Kaki 3 MAX232 (Rsin1) dihubungkan ke PC melalui konektor serial DB-9.

3.3.7 LM7805 (ICRegulatorTegangan)

Power supply yang digunakan adalah LM7805. IC ini merupakan bagian penting bagi semua rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan untuk rangkaian adalah 5V DC. Sensor curah hujan, MAX232 dan mikrokontroler membutuhkan tegangan 5V DC.

Untuk memperoleh nilai tegangan tersebut digunakan satu buah IC regulator yang dengan type LM7805 untuk menghasilkan tegangan 5V, IC regulator ini berfungsi meregulasi tegangan mendekati nilai 5V yang dibutuhkan rangkaian. Rangkaian ini merupakan penyearah gelombang penuh. Sumber dari semua nilai tersebut di suply oleh tranformator 200mA jenis non CT sumber AC tersebut disearahkan atau diubah menjadi tegangan DC menggunakan diode bridge.

Gambar III.11.Rangkaian Power Supply 3.4 Perancangan perangkat lunak

Perangkat lunak yang digunakan adalah sebuah sistem yang dirancang khusus menggunakan pemrograman bahasa Delphi. Program ini diharapkan mampu merekam secara otomatis data-data curah hujan dan sekaligus menampilkannya dalam suatu grafikhystorytentang cuaca lingkungan. Spesifikasi perangkat lunak yang akan dirancang meliputi:

 Perangkat lunak/program mikroBasic untuk keperluan komunikasi mikrokontroler PIC 16F877A dengan komputer PC.

 Perangkat lunak/program bahasaDelphiuntuk perekaman systemdatabase. 1N4002

3.4.1 Perancangan pada mikrokontroler PIC16F877A

Mikrokontroler pada rancangan ini menggunakan PIC 16F877A. PIC 16F877A adalah sebuah mikrokontroler yang sangat praktis dengan menggunakan teknologi flash memori sehingga dapat di program-hapus hingga seribu kali. Sebuah mikrokontroler umumnya berisi memori dan antarmuka I/O yang dibutuhkan.

Pada perancangan sistem ini, mikrokontroler digunakan untuk pengolah data informasi dari sensor curah hujan. Mikrokontroler yang akan digunakan pada perancangan sistem ini adalah PIC 16F877A merupakan mikrokontroler yang memiliki 8K x 14 flash memori untuk menyimpan program. Setiap alamatnya menyimpan 200 ns siklus instruksi cycle. Memiliki RAM sebesar 368 byte. Selain itu, PIC 16F877A memiliki EEPROM yang berukuran 256 byte, 33 buah jalur I/OProgrammable, memiliki 8-bitTimer/Counter, memiliki 8 channel 10 bit Analog-To-Digital Analog Converter (A/D).

Tabel III.4. Pin-Pin PIC 16F877A yang digunakan

Nama Port Nomor Pin Nama Pin Fungsi

RB 33 RB 0 / INT inputan untuk curah hujan

RC 25 RC6 TX

RC 26 RC7 RX

Pin-pin di atas digunakan sebagai pin utama dalam perancangan, selain itu masih terdapat beberapa pin lainnya yang digunakan untuk keperluan khusus, misalnya pin untuk osilator, VCC, GND dan untuk reset seperti terlihat pada gambar III.12.

Gambar III.12. Rangkaian Sistem Minimum PIC16F877A

Bagian Pertama adalah mengakses sensor. Sensor melakukan pengukuran curah hujan. Setiap selesai melakukan pengukuran, mikrokontroler akan langsung mengirimkan data ke PC bengan komunikasi wireless. Mikrokontroler akan mengirimkan hasil pengukuran secara serial ke komputer (fungsi data logger). Susunan data yang akan dikirim yaitu berupa bilangan biner.

Gambar III.13. Flowchart pengukuran sensor T START

Portb.0 = 1 ? CURAHHJN = 0

Curahhjn=curahhjn + 1 Y

1

2

3

PenjelasanFlowchartpada gambar III.13 sebagai berikut: 1. Awal program.

2. Proses yang pertama kali dilakukan adalah inisialisasi curah hujan = 0. 3. Menunggu selama portb.0 berlogika 1, jika ya maka melakukan langkah

nomor 4.

4. Curah hujan ditambahkan sebanyak 1 kemudian kembali ke langkah nomor 3.

Gambar III.14. Flowchart Pengolahan data

1 Mulai

Inisialisasi Baud Rate

Port B sebagai Input Baca Sensor Nilai variable i = 0

Apakah portB.0 = 0

Inc (i)

Kirim Data Sensor Ke PC

ya tidak

2

3

4

5

7 6

Penjelasanflowchartpada gambar III.14 sebagai berikut: 1. Proses program mulai

2. Melakukan inisialisasi komunikasi serial UART yaitu padabaudrate9600 bps, 8 bit data, tanpa bitparity

3. Apakah nilai varibel i = 0 4. Port B sebagai input dari sensor

5. Apakah port b.0 = 0, jika ya maka ke instruksi berikutnya, jika tidak akan menunggu sampai portb.0 = 0

6. Tambahkan nilai variabel i sebanyak satu

7. Kirim data variable i ke PC kemudian kembali ke langkah nomor 4

3.4.2 Perancangan Pada Delphi 7.0

Contoh program pada komputer dibuat dengan menggunakan bahasa pemrogramandelphi.Proram ini digunakan pada modedata logger,dimana syarat adanya komunikasi dengan PC terpenuhi. Data yang dikirim oleh mikrokontroler secara serial diterima oleh program ini yang diberi nama form1. Pada form1 tersediasettingdari komunikasiserialdengan mikrokontroler.

Komunikasi serial antara mikrokontroler dengan komputer digunakan hanya untuk proses transfer dataantara komputer dan mikrokontroler. Untuk itu dibuat suatu protokol yang dapatdigunakan untuk transfer data antara komputer dengan mikrokontroler.

Pada saat dilakukan transfer antara mikrokontroler bertindak Aktif, mikrokontroler hanya mengirim data ke komputer. Proses dimulai dari komputer dengan men-set komputer, ini dilakukan dengan menekan tombol “Start”pada form1, sebelumnya komunikasi serial harus berada dalam keadaan “Connected” (dengan men-set“setting” lalu menekan “Start”).

3.4.2.1 Perancangan Tampilan Menu Utama

Perancangan form ini dimaksudkan untuk melihat informasi curah hujan secara kesulurahan, di menu utama terdapat semua data hasil pengukuran dan

akses untuk menuju form setting. Perancangan tampilan Menu Utama dapat dilihat pada gambar III.15.

Gambar III.15. Perancangan Form Menu Utama

Pada gambar III.15 terdapat data curah hujan yang diterima, data konversi dari curah hujan, tombol koneksi, tabel database, grafik curah hujan, dosen pembimbing dan penulis / perancang. Ada pula keterangan dari gambar III.15, yaitu :

 Tombol Setting akan menuju ke T02

 Tombol Save Menyimpan hasil settingan

 Tombol Open kembali ke setingan sebelumnya

 Curah hujan adalah data curah hujan

 Data diterima adalah data yang dikirimhardware

View Data base Judul Tugas Akhir

PIC CH Tabel Data Base

Grafik Curah Hujan

Open Load

Setting Exit

Save

Data base Stop Data base

Dosen Pembimbing Dan

Perancang Data yang Diterima Tombol Koneksi

mm

Lampu Indikator Koneksi RX

Waktu Jam Tanggal

 PIC adalah data dari sensor berupa pulsa

 CH adalah hasil konversi data dari mikro PIC dikali dengan 0,5

 Tabel database adalah semua data curah hujan yang dikirim darihardware

 Grafik curah hujan adalah grafik dari data curah hujan

3.4.2.2 Perancangan Tampilan Setting

Perancangan form setting bertujuan untuk menentukan parameter-parameter terkait proses antarmuka dari variabel-variabel yang dibutuhkan hingga komunikasi antara mikrokontroller bisa tersambung, dapat dilihat pada gambar III.16.

Gambar III.16. Perancangan Form Setting

3.4.2.3 Perancangan DFD (Data Flow Diagram)

Pada bagian ini akan dibuat deskripsi rinci dari perangkat lunak, yaitu data flow diagram yang akan digunakan pada sistem yang akan dibuat, dapat dilihat pada gambar III.17, III.18, III.19, III.20, III.21, dan III.22.

Port Baud rate Data bits Stop bits Parity Flow control OK Cancel T02

 Pengisian Port  Pengisian baud

rate

 Pengisian data bits

 Pengisian Stop bits

 Pengisian parity  Pengisian Flow

Control

 Tombol OK akan men-setting lalu ke form T01  Tombol cancel

akan

menggaglkan setingan dan kembali ke T01

 Level 0

Gambar III.17. DFD sistem pada PC

 Level 1

Gambar III.18. DFD perancangan pada PC Keterangan pada gambar III.18:

Data mikro berupa data curah hujan, data curah hujan akan dikirim ke pengolahan data. Di dalam pengolahan data ini, data curah hujan akan dikonversi, di pengolahan data juga terdapat data tanggal dan data jam. Semua data di

Pengolahan data

Display grafik

Grafik

Data Mikro

Data curahhujan

Database

Data curah hujan Tanggal

Jam

Pembuatan grafik

Data curah hujan

Waktu

0

Sistem Penghitung

Curah Hujan

Operator

Setting

pengolahan data berupa data curah hujan, data tanggal, data jam akan di kirim ke dalam database. Semua data di dalam database akan di buat ke dalam bentuk grafik berupa data curah hujan dan waktu, kemudian grafik ditampilkan di monitor (display grafik).

 Level 0

1. DFD pada serialbuffer:

Gambar III.19. DFD pada serial buffer Keterangan pada gambar III.19:

Data mikro berupa data curah hujan, data curah hujan akan dikirim ke delphi. Di dalam delphi data curah hujan akan di terima dalam bentuk string, kemudian data string akan dikirim ke memo 1. Data string dalam memo 1 akan di ubah menjadi hexa, kemudian data hexa akan di kirim ke memo 2. Di dalam memo 2 data hexa akan mengerjakan 1 kali pengulangan, kemudian data hexa akan di

Tambahkan nilai variable ass sebanyak 1 Delphi ReadStr (String)

Data curahhujan

Data Mikro

Data string

Memo 1

Data string String

to Hexa Data hexa Memo 2 Data hexa Kerjakan 1 kali pengulangan Memo 3 Data hexa Integer to String (ass) Data hexa

Data string Data string

kirim ke memo 3. Data hexa dalam memo 3 akan di ubah menjadi string. Data stringakan ditambahkan sebanyak 1 kemudian ditampilkan di display edit 1. 2. DFD padadatabase:

Gambar III.20. DFD pada database Keterangan pada gambar III.20:

Data mikro berupa data curah hujan akan dikirim ke pengolahan database. Semua data di pengolahan database berupa data curah hujan, data tanggal, data jam akan di tampilkan dalamdatabase.

3. pada grafik :

Gambar III.21. DFD pada grafik Keterangan pada gambar III.21:

Database berupa data curah hujan, data waktu akan di kirim ke pengolahan grafik. Semua data di pengolahan grafik berupa data curah hujan, data waktu akan di tampilkan di display grafik.

Data Mikro

Data curahhujan Pengolahan

database Database

curah hujan Tanggal

Jam

Pengolahan grafik

Database

Data curah hujan Waktu Data curah hujan

Waktu

Display grafik

Gambar II.27. Port Serial………... 34

Gambar II.28. Interface MAX232 ………... 36

Gambar II.29. Konfigurasi pin MAXIM232……… . 36

Gambar II.30. Program Borland Delphi……….. . 41

Gambar II.31. Form Designer pada Delphi……… ..41

Gambar II.32. Component Palette ……… 42

Gambar II.33. Windows Object Inspector.……… 42

Gambar II.34. Windows Object TreeView.……… 42

Gambar II.35. Windows Code Editor.………43

Gambar III.1. Diagram blok sistem………... 44

Gambar III.2. Flowchart system secara umum……… 46

Gambar III.3. Sensor Tipping Bucket Rain Gauge……… 47

Gambar III.4. Skema Limitswitch………... 48

Gambar III.5. Modul Radio YS-1020UB………... 48

Gambar III.6. Rangkaian dalam Modul Radio YS-1020UB………. 49

Gambar III.7. Antena.………... 50

Gambar III.8. XT Osilator……… 51

Gambar III.9. RC Osilator……… 52

Gambar III.10. Rangkaian skematik converter MAX232……….. 53

Gambar III.11. Rangkaian Power Supply……….. 54

Gambar III.12. Rangkaian Sistem Minimum PIC16F877A……….. 56

Gambar III.13. Flowchart pengukuran sensor………... 56

Gambar III.14. Flowchart pengolahan data………... 57

Gambar III.15. Perancangan Form Menu Utama……… 59

Gambar III.16. Perancangan Form Setting………... 60

Gambar III.17. DFD sistem pada PC………... 61

Gambar III.18. DFD perancangan pada PC……… 61

Gambar III.19. DFD pada serial buffer………... 62

Gambar III.20. DFD pada database……… 63

Gambar III.21. DFD pada grafik……… 63

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel II.1. Konfigurasi port serial... 34

Tabel II.2. Beberapa instruksi yang digunakan dalam program... 38

Tabel III.1. Pin-Pin Modul Radio YS-1020UB... 49

Tabel III.2. Pin-Pin Modul Radio YS-1020UB yang digunakan... 50

Tabel III.3. Konfigurasi pin dan nama sinyal konektor serial DB-9... 53

Tabel III.4. Pin-Pin PIC 16F877A yang digunakan... 55

Tabel IV.1. Hasil percobaan pengukuran jarak komunikasi wireless di stasiun cimindi... 67

Tabel IV.2. Hasil percobaan 1 pada daerah Dago Timur dengan jarak modul radio 100 m... 68

Tabel IV.3. Hasil percobaan 2 pada daerah Gunung Batu dengan jarak modul radio 100 m... 69

Tabel IV.4. Hasil percobaan 3 pada daerah Stasiun Cimindi dengan jarak modul radio 100 m... 70

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran A : Skema Rangkaian Penghitung Tingkat Curah Hujan ……… 77

Lampiran B : Simbol-Simbol DFD ………. 78

Lampiran C : Data Pembanding Tingkat Curah hujan dari BMKG ……… 79

Lampiran D :ListingProgram ………. 80

DAFTAR PUSTAKA

[1] Awang, (2007), Pengenalan Pada Mikrokontroler PIC16F877A ( Bagian 1 dan Bagian 2). 25 November 2007. Dari http://iddhien.com: http://iddhien.com/index.php?option=com_content&task=view&id=35&Ite mid=108. Diakses pada tanggal 20 Juni 2010.

[2] Artanto, Dian, (2009), “Merakit PLC dengan Mikrokontroler PIC16F877”. Penerbit PT Elex Media Komputindo: Jakarta.

[3] Husanto, Thomas, (2007), “Kupas Tuntas Mikrokontroler PIC16F84”, Penerbit Andi: Yogyakarta.

[4] Iswanto. (2008). “Antarmuka Port Paralel dan Port Serial dengan Delphi 6 Compatible Sistem Operasi Windows”. Penerbit Gava Media: Yogyakarta. [5] LM78XX/LM78XXA Rev.1.0. Datasheet. Fairchild Semiconductor

Corporation.(2006).

[6] Malvino, Albert, (1996), “Prinsip-Prinsip Elektronika (Jilid 1)”. Penerbit Erlangga: Jakarta.

[7] Madcoms, (2003), “Pemrograman Borland Delphi 7 (Jilid 1)”, Andi, Yogyakarta.

[8] Marcus, T. (2003). “Delphi Developer dan SQL Server 2000”. Penerbit Informatika: Bandung.

[9] RS-232. Datasheet. National Semiconductor Corp.(1996). [10] S. Indriani L. (2009). “Modul Komunikasi Data”. Bandung.

[11] Sutrisno. (1986). “Elektronika Teori dan Penerapannya”. Penerbit ITB: Bandung.

[12] http://id.wikipedia.org/wiki/Hujan. Diakses pada tanggal 20 Juni 2010. [13] http://www.google.co.id/search?q=DATA+FLOW+DIAGRAM+(DFD)&

ie=utf-8&oe=utf-8&aq=t&rls=org.mozilla:en US:unofficial&client=firefox-a. Diakses pada tanggal 10 juli 2010.

[14] http://gissisarana.com/gif/prod_penakarhujan. Diakses pada tanggal 11 Juli 2010.

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrahmaanirrahiim.

Alhamdulillah Penulis panjatkan Kehadirat Allah SWT. Yang Maha Menguasai dan Maha Menggerakkan hati serta anggota tubuh setiap makhluknya, sehingga Penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dan tidak lupa shalawat serta salam Penulis panjatkan kepada junjunan Nabi Muhammad SAW.

Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Strata satu pada program studi Sistem Komputer di Jurusan Teknik Komputer Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia. Pada tugas akhir ini Penulis mengambil judul “ Perancangan Alat Ukur Untuk Menghitung Tingkat Curah Hujan Dengan Menggunakan Pengiriman Data Wireless”.

Penulis sangat menyadari keterbatasan yang dimiliki, karena terselesaikannya penyusunan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan serta dukungan dari berbagai pihak kepada Penulis. Untuk itu, izinkanlah Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Wendi Zarman, M.Si., selaku Ketua Jurusan Teknik Komputer.

2. Bapak Agus Mulyana, M.T., selaku dosen pembimbing I yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan sehingga tugas akhir ini selesai.

3. Ibu Selvia Lorena Br. Ginting, M.T., selaku dosen pembimbing II yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan bimbingan sehingga tugas akhir ini selesai.

4. Bapak Asep Solih Awalludin, M.Si., selaku Dosen Wali Kelas 04-TK1. 5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Komputer yang telah memberikan ilmu untuk

penulis.

6. Staff Administrasi Jurusan Teknik Komputer yang telah mengurusi setiap administrasi penulis.

7. Ibu dan Bapak tercinta yang telah memberikan doa yang tulus, motivasi, bimbingan serta dorongan moril dan materil yang tidak mungkin bisa dibalas sampai kapanpun.

8. Kakakku tercinta Hannie dan Om Nendra, Adikku tercinta Rannie dan Eki, si bungsu tercinta Gusti, Ndaku Rita tercinta dan keluarga, Om Toto dan Tante Susan, Om Sutara dan Mimi Sukarni, Wa Bari, Om Udin serta keluarga besar pesantren Buntet yang selalu memberikan dukungan dan doa yang tulus di setiap waktu.

9. My best friend Fajar, Gelar, Aji, Agung, Baron Semu, Koben, Taufik, Syaehu, Septian, Ihsan, Iqbal, Rido, Yoga, Dian, Iman, Tomi, Dolay, Cepi, Sugi, Tendi, Ucup, Toni, Eman yang telah memberikan dorongan secara moril dan materil kepada penulis.

10. Seluruh anak-anak 04 1 dan 2, 05 1 dan 2, 06 1 dan TK-2 dan seluruh anak teknik komputer.

11. My band Jippo serta Article yang telah memberikan motivasi kepada penulis. 12. Teman-teman bikers PIC (Pilang Independent Club), K3MCO (Kelapa 3

Motor Community) yang telah memberikan motivasi kepada penulis.

13. Seluruh Bapak dan Ibu Guru yang telah memberikan ilmu kepada penulis semenjak sekolah dasar sampai sekolah menengah atas.

Penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa dengan keterbatasan ilmu dan kemampuan yang penulis miliki, penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu dengan senang hati penulis menerima segala saran dan kritik yang sifatnya membangun demi lebih baiknya tugas akhir ini.

Akhir kata, semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi kita semua. Amin.