Pemrograman Alat Pemutus Aliran Listrik Saat Terjadi Gempa Berbasis AT89S51

(1)

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK

SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

MIDUK D.V.A. PURBA

052408016

DEPARTEMEN FISIKA

JURUSAN FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

(2)

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

MIDUK D.V.A. PURBA 052408016

DEPARTEMEN FISIKA

JURUSAN FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2008

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA

Nim : 052408016

Prog. studi : D3 FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2008

Diketahui

Ketua Program Studi Pembimbing

D3 Fisika Instrumentasi

Drs. Syahrul Hunaidi, M.Sc Prof.Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.

(4)

PERNYATAAN

PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT 89S51

TUGAS AKHIR

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

Medan, Juli 2008

Miduk D.V.A.Purba 052408016

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan kasih karuniaNya tugas akhir ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.

Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Prof.Dr.Eddy Marlianto, M.Si., selaku dekan di FMIPA USU juga sebagai dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan, bimbingan dan nasehat serta penuh kepercayaan kepada saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada ketua Departemen Fisika Dr.Marhaposan Situmorang, ketua program studi Fisika Instrumentasi Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc., dan sekretaris Departemen Fisika Dra.Justinon, M.Si., Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua dosen beserta staf pada Departemen Fisika jurusan Fisika Isntrumentasi di FMIPA USU. Khusus ucapan terima kasih yang tak terhingga saya sampaikan kepada Ibu tercinta H. Hutajulu, dan bapak saya T. Purba atas bimbingan moral dan dukungannya baik doa dan materi yang telah diberikan, kakak saya kak Tanti dan Kak Romen dan abang saya Bang Christian serta adik saya Ovit, juga kepada saudara saya beriman dan bertumbuh dalam Dia, di kelompok SYAMA kak Nurmala dan Steffi, yang selalu setia memberikan dukungan, semangat dan doa kiranya Tuhan senantiasa memberkati dan melindungi serta membalas semuanya. Ucapan terima kasih juga saya sampaikan kepada bang Brian, bang Viktor serta sahabat-sahabat saya dalam perkuliahan yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu, atas bantuan, semangat dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis. Semoga juga Tuhan selalu menyertakan kita dalam setiap rancangan-Nya yang sempurna serta kasih-rancangan-Nya menaungi kita.

(6)

ABSTRAK

Seiring dengan perkembangan teknologi di dunia saat ini, khususnya dalam bidang penanganan gempa belum ada yang dapat mendeteksi secara akurat kapan dimana serta seberapa kuat gempa tersebut. Pada akhirnya kita hanya bisa meminimalkan kerugian akibat bencana alam ini, terutama akibatnya pada aliran listrik yang tidak sempat diputuskan pada saat gempa terjadi. Perlu adanya suatu alat yang dapat memutuskan aliran listrik secara otomatis saat gempa terjadi.

Dalam penulisan tugas akhir ini dijelaskan alat yang dapat memutuskan aliran listrik secara otomatis apabila terdapat suatu guncangan yang di deteksi dengan sensor getaran, yang dirangkai dengan Mikrokontroler AT89S51 dan dilengkapi dengan alarm serta display seven segmen. Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari rangkaian sistem pemutus aliran listrik otomatis ini akan mendeteksi keluaran dari sensor yang diberi penguat sinyal, dan akan menampilkannya pada seven segmen apakah gempa tersebut bernilai 1 atau 2, dan akan menyalakan alarm pada nilai 1 dan memutuskan aliran listrik apabila keluarannya bernilai 2.

(7)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv Abstrak v

Daftar Isi vi

Daftar Tabel vii

Daftar Gambar viii

Bab 1: Pendahuluan

1.1.Latar Belakang Masalah 1

1.2.Rumusan Masalah 2

1.3.Tujuan Penulisan 2

1.4.Sistematika Penulisan 3 Bab 2: Tinjauan Pustaka

2.1.Perangakat Keras 5

2.1.1.Arsitektur Mikrokontroller AT89S51 5 2.1.2.Konstruksi AT 89S51 7

2.1.3.Relay 11

2.1.4.Seven Segmen 13

2.2.Perangkat Lunak 16

2.2.1.Bahasa Assembly MCS-51 16 2.2.2.Software 8051 Editor, Assembler, Simulator(IDE) 19 2.2.3.Software Downloader 20 Bab 3: Perancangan Alat dan Bahan

3.1. Per

ancangan Alat 22

3.1.1. Dia

gram Blok 22

3.1.2. Sist

em Kerja Rangkaian 23

3.2. Pe

(8)

3.2.1.Diagram Alir 25 3.3.Perancangan Power Suplay (PSA) 26 3.4.Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 27 3.5.Rangkaian Display Seven Segmen 28 3.6.Rangkaian Pengendali Alarm 29 3.7.Rangkaian Pengendali Lampu 220 V AC 31 3.8.Rangkaian Penguat Sinyal 33 Bab 4: Pengujian dan Analisa System

4.1.Rangkaian Power Supply (PSA) 35 4.2.Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51 36 4.3.Pengujian Rangkaian Relay 38 4.4.Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 40 4.5.Rangkaian Pengendali Alarm 43 Bab 5: Penutup

5.1.Kesimpulan 45

5.2.Saran 46

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT 89S51 8 Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver 13 Gambar 2.3 Susunan Seven Segmen 14 Gambar 2.4 Seven Segmen tipe common anoda 14 Gambar 2.5 Seven Segmen tipe common katoda 15 Gambar 2.6 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 20 Gambar 2.7 ISP – Flash Programer 3.a 21 Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian pemutus aliran listrik saat terjadi gempa

Dengan menggunakan AT89S51 22

Gambar 3.2 Diagram Alir Program 25 Gambar 3.3 Rangkaian Power Suply 26 Gambar 3.4 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 27 Gambar 3.5 Rangkaian Display Seven Segmen 29 Gambar 3.6 Rangkaian Pengendali Alarm 29 Gambar 3.7 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC 31 Gambar 3.8 Rangkaian Penguat Sinyal 33 Gambar 4.1 Rangkaian Power Suply (PSA) 35 Gambar 4.2 Rangkaian Minimum AT89S51 36 Gambar 4.3 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC 38 Gambar 4.4 Rangkaian Display Seven Segmen 40 Gambar 4.5 Rangkaian Pengendali Alarm 43

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 2.1 Pin dan Fungsi Pin AT89S51 10 Tabel 4.1 Pengisian angka ke program dalam bentuk heksadesimal 41

(11)

ABSTRAK

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Pada masa sekarang ini, tehnologi di bagian alat instrumentasi berkembang semakian pesat terutama di bagian penanganan gempa. Namun, alat-alat penanganan gempa tersebut tidak semua dapat meminimalkan kerugian yang terjadi akibat gempa.

Berkaitan dengan hal di atas, perlu dibuat suatu alat yang dapat meminimalkan kerugian dan bahaya yang ditimbulkan oleh gempa tersebut. terutama kerugian yang ditimbulkan oleh aliran listrik yang tetap menyala sewaktu gempa berlangsung. Alat pemutus aliran listrik secara otomatis adalah jawabannya. Dengan adanya alat pemutus arus listrik secara otomatis, arus listrik yang tidak sempat dimatikan saat

(13)

terjadinya gempa, dapat dimatikan secara otomatis tampa harus dimatikan secara manual.

Untuk itu telah dirancang suatu sistem yang dapat membantu mengatasi hal tersebut dan menjelaskannya dalam bentuk tugas akhir dengan judul “Pemrograman alat pemutus aliran listrik saat terjadi gempa berbasis mikrokontroller AT89S51”. Bahasa yang digunakan dalam pembahasan laporan proyek ini adalah bahasa pemrograman Assembler.

Dengan adanya alat ini diharapkan masyarakat akan sedikit merasa lega karena bahaya yang ditimbulkan oleh listrik yang tidak terkontrol saat musibah berlangsung dapat diatasi secara otomatis, sehingga dengan adanya alat ini masyarakat tidak perlu lagi takut akan efek yang terjadi apabila listrik tetap menyala sewaktu terjadi gempa.

I.2. Rumusan Masalah

Mengacu pada hal diatas, pada laporan ini dijelaskan suatu sitem pemutus aliran listrik secara otomatis dengan menggunakan mikrokontroler.

(14)

Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, yang berfungsi mengendalikan semua rangkaian dan akan menampilkan kondisi dari keluaran sensor jika gempa terjadi dan memutuskan aliran lisrik secara otomatis

I.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan Laporan Proyek ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikrokontroller sebagai alat pengendali rangkaian pemutus aliran listrik saat terjadi gempa

2. Memanfaatkan sensor untuk mengetahui ada atau tidaknya gempa yang terjadi 3. Memprogram sebuah alat yang dapat memutuskan aliran litrik secara otomatis

pada saat terjadi gempa

4. Sebagai salah satu syarat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-3) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.

I.4 Sistematika Penulisan

BAB 1 PENDAHULUAN

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

(15)

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 (hardware dan software), bahasa program yang dipergunakan, serta cara kerja dari

component tester dan komponen pendukung.

BAB 3 RANCANGAN SISTEM ALAT

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

BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian.

(16)

BAB 5 PENUTUP

Bab ini merupakan penutup yang meliputi kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari laporan proyek ini serta saran–saran dari penulis untuk pengembangan proyek ini kedepan.

(17)

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

(18)

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

(19)

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.

(20)

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.

(21)

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89c51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.

Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S51

(22)

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

Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai

internal pull up.

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

(23)

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O 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 I/O 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)

(24)

RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

ALE/PROG (pin 30)

Address Latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat

selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input 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.

(25)

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

(26)

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.

(27)

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

Vcc

Tr VB

Dioda

a. Simbol b. Relay dengan rangkaian driver

Gambar 2.2 Simbol Relay dan Rangkaian Driver

2.1.4 Seven Segmen

Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED –LED tersebut dinyalakan dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka tertentu.

(28)

Seven segmen mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point. Gambar susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.3 Susunan Seven Segmen

Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal point.

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

(29)

Gambar 2.4 konfigurasi seven segmen tipe common anoda

Sesuai dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya.

Pada seven segmen tipe common katoda, katoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :

(30)

Gambar 2.5 konfigurasi seven segmen tipe common katoda

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

(31)

2.2PERANGKAT LUNAK

2.2.1 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89C51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi–instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

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

Contoh pengisian nilai secara langsung

MOV R0,#20h

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

MOV 20h,#80h ... ... MOV R0,20h

(32)

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

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

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk

mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h Loop: ...

... DJNZ R0,Loop

...

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

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

... ACALL TUNDA

(33)

... TUNDA:

...

4. Instruksi RET

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

ACALL TUNDA ... TUNDA:

... RET

5. Instruksi JMP (Jump)

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

Loop:

... ...

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

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

(34)

JB P1.0,Loop

...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

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

Loop:

JNB P1.0,Loop

...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

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

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop

...

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

(35)

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

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1 ...

10.Instruksi INC (Increament)

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

MOV R0,#20h R0 = 20h

... INC R0 R0 = R0 + 1

...

11.Dan lain sebagainya

2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

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

(36)

Gambar 2.6. 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

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

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

(37)

2.2.3 Software Downloader

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

Gambar 2.7. ISP- Flash Programmer 3.a

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

(38)

BAB 3

PERANCANGAN ALAT DAN BAHAN

3.1 Perancangan Alat

3.1.1 Diagram Blok

Secara garis besar rangkaian pendeteksi gempa dengan menggunakan mikrokontroller AT89S51 memiliki 7 blok utama. Yaitu Mikrokontroler AT89S51, sensor gempa, penguat sensor, display, alarm, dan rangkaian relay. Diagram blok rangkaian tampak seperti gambar berikut :

(39)

µ

C AT89S51

relay

Penguat

Sinyal

Sensor

Getar

Display

Alarm

Lampu

Gambar 3.1 diagram blok dari rangkaian pemutus aliran listrik saat terjadi gempa dengan menggunakan mikrokontroller AT89S51.

Sensor dihubungkan ke penguat sinyal supaya sehingga apabila sensor mendapat input getaran sensor dapat memberikan logika high dan logika low ke microkontroller. Sehingga relay yang berfungsi sebagai saklar elektronik yang akan menghidupkan lampu dan alarm jika diberi nilai high pada inputnya. Sedangkan display dikendalikan oleh P3.0 dan P3.1. display berfungsi untuk menampilkan

(40)

keadaan gempa dalam angka, apakah gempa tersebut termasuk gempa berskala rendah ( angka 1 ), atau berskala besar (angka 2).

3.1.2 Sistem Kerja Rangkaian

Jika sensor menerima sinyal berupa getaran maka sensor akan mengirimkan sinyal tersebut ke ADC kemudian data yang masuk ke ADC akan diubah menjadi data digital dan dikirimkan dikirimkan ke mikrokontroller dengan dikirimkannya data ke mikrokontroller maka akan terjadi komunikasi antara sensor dengan mikrokontroller. Selanjutnya mikrokontroler akan mengambil data dari output sensor, sehingga mikrokontroler AT89S51 mengetahui data yang dikirimkan oleh sensor tersebut dan data ini akan dianggap oleh mikrokontroler sebagai perintah untuk mengerjakan sesuatu ( menampilkan skala pada display dan menghidupkan alarm dan memutuskan aliran listrik)

(41)

3.2. Pemrograman

; = = = = = = = = = = = = = = = === ; ; earthquake detector miduk version ; ; = = = = = = = = = = = = = = = === ;

bil0 equ 20h ;untuk angka 0

bil1 equ 0ech ;untuk angka 1

bil2 equ 18h ;untuk angka 2

sensor1 bit p0.2

sensor2 bit p0.1

alarm bit p3.2

lampu bit p0.0

utama:

call angka0

clr alarm

setb lampu

mulai:

jb sensor1,cek_sensor2

call angka1

call hidup_lampu

call hidup_alarm

jmp utama

cek_sensor2:

jb sensor2,mulai

call angka2

call mati_lampu

call hidup_alarm

jmp utama

hidup_alarm:

setb alarm

acall tunda

clr alarm

acall tunda

ret hidup_lampu:

setb lampu

call delay

ret mati_lampu:

clr lampu

(42)

ret angka0:

mov sbuf,#bil0

jnb ti,$

clr ti

ret angka1:

mov sbuf,#bil1

jnb ti,$

clr ti

ret angka2:

mov sbuf,#bil2

jnb ti,$

clr ti

ret

delay:

mov r7,#255

dly:

mov r6,#255

djnz r6,$

djnz r7,dly

ret tunda:

mov r7,#200

tnd:

mov r6,#10

td:

mov r5,#50

djnz r5,$

djnz r6,td

djnz r7,tnd

ret end

(43)

3.2.1 Diagram Alir

Gambar 3.2. Diagram Alir Program

Program diawali dengan mulai yang berarti rangkaian diaktifkan, kemudian mikrokontroller akan mendeteksi nilai- nilai yang diinputkan oleh sensor. Jika nilai yang diinputkan sensor ke mikrokontroller adalah 1, maka mikrokontroller akan menyalakan alarm, kemudian mikrokontroller akan menampilkan status pada display, Dan memutuskan aliran listrik. Selanjutnya mikrokontroller akan kembali mendeteksi nilai- nilai yang diinputkan sensor selanjutnya.

(44)

3.3. Perancangan Power Supplay (PSA)

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke motor stepper. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2.

Vreg

LM7805CT

IN OUT

TIP32C

100ohm

100uF

330ohm 220V 50Hz 0Deg

TS_PQ4_12

2200uF 1uF

1N5392GP 1N5392GP

12 Volt

5 Volt

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)

(45)

masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.4. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

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

5V VCC 5V VCC 10uF 2 1 30pF 30pF

XTAL 12 MHz

AT89S51 P P1. P1. P1. P 0.3 (AD3) P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) Vcc P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 4 5 6 P1.7 0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) RST EA/VPP P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (IN T0) P3.3 (IN T1) P3.4 (T0) ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P3.6 (W R) P3.5 (T1) P3.7 (RD ) XTAL2 XTAL1

GND P2.0 (A8)

1 2 3 4 8 40 39 38 37 36 35 34 33 9 10 11 12 13 14 15 32 31 30 29 28 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21 5 6 7

(46)

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

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :

10 10 1 det

t=R x C= KΩ x µF = m ik

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

(47)

Untuk menampilkan angka dari setiap keluaran sensor 1 dan sensor 2, maka dibutuhkan sebuah display untuk menampilkannya. Pada alat ini, display yang digunakan adalah display seven segmen, yang terdiri dari 1 buah seven segmen.

Display seven segmen ini akan diaktipkan oleh IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel (serial in paralel out). Jadi data dimasukkan ke dalam IC ini dengan mengirimkan data serial. Keluaran dari IC 4094 ini langsung dihubungkan ke seven segmen, sehingga data serial yang diterima oleh input IC ini akan ditampilkan nilainya pada seven segmen.

Rangkaian ini terhubung ke P3.0 dan P3.1, yang mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada display seven segmen akan dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Rangkaian display seven segmen daitunjukkan pada gambar berikut ini :

5V VCC

SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In C lo c k O u t D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 4094 D 7 2 3 1 0 1 4 1 3 1 2 1 1 7 6 5 4

P3.0 AT89S51

P3.1 AT89S51

(48)

3.6. Rangkaian Pengendali Alarm

Apabila seven segmen menampilkan angka 1, maka alarm akan bunyi. Rangkaian alarm tampak seperti gambar di bawah ini,

C945

4.7kΩ

P0.4 AT89S51 5 Volt

Buzzer

Gambar 3.4 Rangkaian Pengendali Alarm

Pada alat ini, alarm yang digunakan adalah buzzer 5 volt. Buzzer ini akan berbunyi jika positipnya dihubungkan ke sumber tegangan positip dan negatipnya negatipnya dihubungkan ke ground.

(49)

menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan buzzer mati.

Transistor yang digunakan dalam rangkaian di atas adalah transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt. Resistor 10 Kohm pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada basis agar transistor tidak rusak. Dengan memberikan tahanan sebesar 4,7 Kohm

berarti arus yang masuk ke basis sebesar 5 0, 001 1 4.700

V volt

A m

R = ohm = = A .

Seperti telah dijelaskan di atas bahwa transistor jenis NPN akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt, dimana basis dihubungkan dengan P0.4 AT89S51. P0.4 akan memiliki tegangan sebesar 5 volt jika diset high (1) dan memiliki tegangan 0 volt jika diset low (0). Dengan demikian kita sudah dapat mengendalikan (menghidupkan/ mematikan) transistor melalui program.

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan menyebabkan buzzer berbunyi adalah sebagai berikut,

(50)

Dan untuk mematikan buzzer maka program yang harus diisikan adalah,

Clr P0.4

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan alarm melalui program.

3.7. Rangkaian Pengendali Lampu 220 V AC

Apabila tidak ada gempa yang terdeteksi, maka lampu akan hidup. Rangkaian pengendali lampu tampak seperti gambar di bawah ini ,

2SC945

4.7kΩ

P0.2 AT89S51

Dioda

K Relay

12V Lam pu 1

220 V (PLN)

Gambar 3.5 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC

Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC digunakan relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari

(51)

lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positip relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung ke kaki 4. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk menghidupkan/mematikan lampu maka kita dapat menghidupkan/ mematikan lampu dengan cara mengaktipkan atau menaon-aktipkan relay.

Pada rangkaian ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN. Cara kerjanya sama dengan proses menghidupkan alarm yang telah dijelaskan sebelumnya. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktip.

Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini.

(52)

Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan mengaktipkan relay, sehingga lampu hidup adalah sebagai berikut,

Setb P0.2

Dan untuk mematikan lampu maka program yang harus diisikan adalah,

Clr P0.2

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan lampu melalui program.

3.8. Penguat Sinyal

Rangkaian ini berfungsi untuk memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh sensor gempa sehingga cukup kuat untuk memberikan logika high atau logika low kepada µC AT89S51. Rangkaian penguat sinyal ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut :

(53)

A733 Vcc Vcc C 945 3 2 3 2 1 1 µc Vcc LM 385 1 KΩ

1 KΩ 1 KΩ 1 KΩ

10 KΩ

100 KΩ 330 Ω

100 KΩ 100 KΩ

Gambar 3.6 Rangkaian penguat sinyal

Sinyal dari sensor akan diperkuat oleh transistor A733 sebagai penguat depan sekaligus menyesuiakan impedansi input terhadap Op-Amp 358. Op-Amp LM 358 sebagai penguat ganda non inverting memperkuat sinyal yang dihasilkan oleh penguat depan yaitu transistor A733. Pada Op_Amp pertama sinyal akan dikuatkan sampai maksimal 100 kali penguatan. Kemudian output dari Op-Amp pertama ini akan diinputkan ke Op-Amp kedua untuk dikuatkan lagi sampai maksimal 100 kali penguatan. Dengan demikian output dari Op-Amp kedua mampu mendrive transistor C945 untuk menekan logika high atau logika low pada pin input µC AT89S51.

(54)

Transistor C945 ini merupakan transistor jenis NPN. Transistor ini akan aktip (saturasi) jika pada basis diberikan tegangan lebih besar dari 0,7 volt. Jika transistor ini aktip, maka kolektor akan terhubung ke emitor sehingga tegangan pada kolektor akan jatuh menjadi 0 volt. Jatuhnya tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt inilah yang merupakan indikasi adanya rembesan air yang diterima oleh sensor air. Jatuhnya tegangan pada kolektor dari 5 volt ke 0 volt ini juga akan menyebabkan LED indikator menyala.

Kolektor dari transistor ini akan dihubungkan ke µC AT89S51, sehingga perubahan tegangan yang terjadi pada kolektor akan dapat diketahui oleh µC AT89S51.

(55)

BAB 4

PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

4.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini,

Vreg

LM7805CT

IN OUT

TIP32C

100ohm

100uF

330ohm 220V 50Hz 0Deg

TS_PQ4_12

2200uF 1uF

1N5392GP 1N5392GP

12 Volt

5 Volt

(56)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda. Sebenarnya tegangan 12 volt ini tidak stabil, namun karena tegangan 12 volt ini hanya digunakan untuk menghidupkan relay, jadi tidak dipermasalahkan, karena relay dapat hidup dengan tegangan 8 – 15 volt.

4.2 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51

Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 ditunjukkan pada gambar 4.2 berikut ini :

(57)

P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST P3.0/RX0 P3.1/TX0 P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1 GND P2.7/A16 P2.6/A14 P2.5/A13 P2.4/A12 P2.3/A11 P2.2/A10 P2.1/A9 P2.0/A8 PSEN ALE/PROG EA/VPP P0.7/AD7 P0.6/AD6 P0.5/AD5 P0.4/AD4 P0.3/AD3 P0.2/AD2 P0.1/AD1 P0.0/AD0 VCC AT89S51 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 2 1

Xtal 12 MHz

10kohm 10uF 4.7kohm 5V VCC 33pF 33pF

Gambar 4.2 Rangkaian minimum AT89S51

Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan sebuah transistor A733 yang dihubungkan dengan sebuah LED indikator, dimana transistor disini berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan hidup/mati LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktip dan sebaliknya LED akan mati jika transistor tidak aktip. Tipe transistor yang digunakan adalah PNP A733, dimana transistor ini akan aktip (saturasi) jika pada basis diberi tegangan 0 volt (logika low) dan transistor ini akan tidak aktip jika pada basis diberi

(58)

tegangan 5 volt (logika high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O mikrokontroler yaitu pada kaki 8 (P3.7).

Langkah selanjutnya adalah mengisikan program sederhana ke mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut :

Loop:

Cpl P3.7

Acall tunda

sjmp loop

tunda:

mov r7,#255

tnd:

mov r6,#255

djnz r6,$

djnz r7,tnd

ret

Program di atas akan mengubah logika yang ada pada P3.7 selama selang waktu tunda. Jika logika pada P3.7 high maka akan diubah menjadi low, demikian jiga sebaliknya jika logika pada P3.7 low maka akan diubah ke high, demikian seterusnya. Logika low akan mengaktipkan transistor sehingga LED akan menyala dan logika high akan menonaktipkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian program ini akan membuat LED berkedip terus-menerus. Jika LED telah berkedip

(59)

terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian mikrokontroler telah berfungsi dengan baik.

4.3 Pengujian Rangkaian Relay

Apabila ada gempa yang terdeteksi, maka lampu akan mati. Rangkaian pengendali lampu tampak seperti gambar di bawah ini ,

2SC945

4.7kΩ

P0.2 AT89S51

Dioda

K Relay

12V Lam pu 1

220 V (PLN)

Gambar 4.3 Rangkaian Pengendali Lampu 220 volt AC

Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V AC digunakan relay. Relay merupakan salah satu komponen elektronik yang terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini berarti jika positip

(60)

relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung ke kaki 4. Dengan demikian, jika kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk menghidupkan/mematikan lampu maka kita dapat menghidupkan/ mematikan lampu dengan cara mengaktipkan atau menaon-aktipkan relay.

Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini

(61)

tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan mengaktipkan relay, sehingga lampu hidup adalah sebagai berikut,

Setb P0.2

Dan untuk mematikan lampu maka program yang harus diisikan adalah, Clr P0.2

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan lampu melalui program.

(62)

4.4. Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen

5V VCC

SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In C lo c k O u t D 6 D 5 D 4 D 3 D 2 D 1 D 0 4094 D 7 2 3 1 0 1 4 1 3 1 2 1 1 7 6 5 4

P3.0 AT89S51

P3.1 AT89S51

Gambar 4.4 rangkaian display seven segment

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler, kemudian memberikan data tertentu pada port serial dari mikrokontroler. Seven segmen yang digunakan adalah common anoda, dimana semen akan menyala jika diberi logika 0 dan sebaliknya segmen akan mati jika diberi logika 1.

Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:

Angka Data yang dikirim

1 0ECH 2 18H

(63)

3 88H 4 0C4H 5 82H 6 02H 7 0E8H 8 0h 9 80H 0 20H

Tabel 4.1 Pengisian angka ke program dalam bentuk heksadesimal

Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai tersebut adalah sebagai berikut:

bil0 equ 20h bil1 equ 0ech bil2 equ 18h bil3 equ 88h bil4 equ 0c4h bil5 equ 82h bil6 equ 02h bil7 equ 0e8h bil8 equ 0h bil9 equ 80h Loop:

mov sbuf,#bil0

Jnb ti,$

Clr ti

(64)

Program di atas akan menampilkan angka 0 pada semua seven segmen. Sedangkan untuk menampilkan 3 digit angka yang berbeda pada seven segmen adalah dengan mengirimkan ke 3 data angka yang akan ditampilkan pada seven segmen. Programnya adalah sebagai berikut :

Loop:

mov sbuf,#bil1

Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil2

Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil3

Jnb ti,$

Clr ti

sjmp loop

Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen, angka 2 dan dan kemudian angka angka 3

1.1Rangkaian Pengendali Alarm

Apabila ada gempa yang terdeteksi, maka alarm akan bunyi. Rangkaian alarm tampak seperti gambar di samping,

(65)

C945

4.7kΩ

P0.4 AT89S51 5 Volt

Buzzer

Gambar 4.5 Rangkaian Pengendali Alarm

Pada alat ini, alarm yang digunakan adalah buzzer 5 volt. Buzzer ini akan berbunyi jika positipnya dihubungkan ke summber tegangan positip dan negatipnya dihubungkan ke ground.

Pada rangkaian di atas transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan dan mematikan buzzer. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip buzzer dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan buzzer mati.

(66)

berarti arus yang masuk ke basis sebesar 5 0, 001 1 4.700

V volt

A m

R = ohm = = A .

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan menyebabkan buzzer berbunyi adalah sebagai berikut,

Setb P0.4

Dan untuk mematikan buzzer maka program yang harus diisikan adalah,

Clr P0.4

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan alarm melalui program.

(67)

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam mengerjakan laporan tugas akhir ini penulis dapat menarik beberapa kesimpulan antara lain:

1. Alat pemutus aliran listrik ini dapat memenuhi kebutuhan rumah tangga akan bahaya yang terjadi akibat dari listrik yang tidak sempat dimatikan pada saat gempa terjadi., sehingga aliran listrik dapat dimatikan secara otomatis.

2. Dalam Pemrograman alat pemutus aliran listrik saat terjadi gempa, terlebih dahulu dikenalkan sensor 1, sensor 2, alarm, serta lampu ke port mikrokontroler AT89S51, supaya mikrokontroler dapat langsung membaca dan memulai program.

(68)

3. Dalam Pemrograman juga di berikan harga nilai untuk keluaran sensor pertama, yaitu angka 0, angka 1, dan angka 2. Agar level yang diberikan oleh sensor dapat ditampilkan ke display seven segmen.

5.2. Saran

1. Untuk meminimalkan kerugian yang terjadi akibat gempa, perlu adanya alat pemutus aliran listrik otomatis saat terjadinya gempa, terkhusus untuk masalah listrik yang sagat berbahaya apabila tidak dimatikan.

2. Perlu adanya pengembangan lebih lanjut dari alat pemutus aliran listrik saat gempa, karena alat ini tidak dapat menunjukkan skala kekuatan gempa tersebut.

3. Apabila ada pengembangan pada alat pemutus aliran listrik ini, maka program yang diberikan cukup menambahkan nilai sensor serta pengenalan sensor ke port mikrokontroler.

(69)

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Pertama Penerbit: Gava Media, Yogyakarta, 2002

Agfianto, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama, Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2002

Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler

AT89C51, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2003

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

Suhata, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik via Line Telepon, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2004.

(70)

EKSPEDISI PERBAIKAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA Nim : 052408016

Prog. Studi : FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

No Tanggal Penerima Tanda Tangan

1 Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. 2 Drs. Setia Sembiring

(71)

EKSPEDISI PENYERAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA Nim : 052408016

Prog. Studi : FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

No Tanggal Penerima Tanda Tangan

1 Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc. 2 Drs. Setia Sembiring

(1)

4.700

V volt

A m

R = ohm = = A .

Program yang harus diisikan untuk mengaktipkan transistor yang akan menyebabkan buzzer berbunyi adalah sebagai berikut,

Setb P0.4

Dan untuk mematikan buzzer maka program yang harus diisikan adalah, Clr P0.4

Dengan demikian kita sudah dapat menghidupkan dan mematikan alarm melalui program.

(2)

BAB 5

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam mengerjakan laporan tugas akhir ini penulis dapat menarik beberapa kesimpulan antara lain:

(3)

3. Dalam Pemrograman juga di berikan harga nilai untuk keluaran sensor pertama, yaitu angka 0, angka 1, dan angka 2. Agar level yang diberikan oleh sensor dapat ditampilkan ke display seven segmen.

5.2. Saran

2. Perlu adanya pengembangan lebih lanjut dari alat pemutus aliran listrik saat gempa, karena alat ini tidak dapat menunjukkan skala kekuatan gempa tersebut.

3. Apabila ada pengembangan pada alat pemutus aliran listrik ini, maka program yang diberikan cukup menambahkan nilai sensor serta pengenalan sensor ke port mikrokontroler.

(4)

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Pertama Penerbit: Gava Media, Yogyakarta, 2002

Agfianto, Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi, Edisi Pertama, Penerbit: Graha Ilmu, Yogyakarta, 2002

Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler

AT89C51, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2003

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

Suhata, Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik via Line Telepon, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2004.

(5)

EKSPEDISI PERBAIKAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA Nim : 052408016

Prog. Studi : FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

No Tanggal Penerima Tanda Tangan

1 Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.

(6)

EKSPEDISI PENYERAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR

Nama : MIDUK D.V.A.PURBA Nim : 052408016

Prog. Studi : FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Judul : PEMROGRAMAN ALAT PEMUTUS ALIRAN LISTRIK SAAT TERJADI GEMPA BERBASIS AT89S51

No Tanggal Penerima Tanda Tangan

1 Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc.

2 Drs. Setia Sembiring

Pemrograman Alat Pemutus Aliran Listrik Saat Terjadi Gempa Berbasis AT89S51