1.3. Batasan Masalah
Pada tugas akhir ini, penulis menulis tentang perancangan sistem monitoring temperatur lingkungan dengan batasan-batasan sebagai berikut :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51.
2. Mengunakan sensor suhu LM35.
3. Menggunakan pemrograman bahasa assembler.
4. Display untuk menampilkan temperatur digunakan display matrix.
1.4. Metodologi Penulisan
Adapun metode penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Identifikasi masalah dengan penelusuran referensi baik dari buku maupun
dari hasil browsing di situs-situs internet 2.
Pembahasan perancangan dan pengujian alat
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja alat monitoring
temperatur dengan menggunakan display matrix berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
BAB 1. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
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, bahasa program yang digunakan. serta karekteristik dari komponen-komponen
pendukung.
BAB 3. PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian.
BAB 4. PENGUJIAN SISTEM DAN PROGRAM
Pada bab ini akan dibahas tentang uji coba sistem satu persatu serta pemaparan program yang digunakan.
BAB 5. PENUTUP
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah
rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja
yang sama.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Perangkat Keras
2.1.1. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang di dalamnya terdapat rangkaian mikroprosesor, memori RAM atau ROM dan IO, rangkaian tersebut
terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip mikrokomputer. Pada mikrokontroler telah terdapat komponen-komponen mikroprosesor dengan bus-bus
internal yang saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, timer, komponen IO paralel dan serial, dan interupsi kontroler.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya,
mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM
dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1.1. Konstruksi AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 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 AT89S51 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. Read Only
Memory ROM yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai
dengan 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 menggunakan 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.
Universitas Sumatera Utara
Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat
bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer. Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil
saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.
AT89S51 dilengkapi UART Universal Asyncronous ReceiverTransmiter yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data
seri RXD dan TXD diletakan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana inputouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock
penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5,
sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur inputouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.
AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini
berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur inputoutput parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.
Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin
Regeister SFR.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1.2. Gambar IC Mikrokontroler AT89S51
Gambar IC mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Gambar 2.5. IC Mikrokontroler AT89S51
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :
Pin 1 sampai 8
Ini adalah port 1 yang merupakan saluranbus IO 8 bit dua arah. Dengan internal pull- up
yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai saluran alamat pada saat pemrograman dan verfikasi.
Pin 9
Merupakan masukan reset aktif tinggi, pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me- reset mikrokontroler ini.
Pin 10 sampai 17
Ini adalah port 3 merupakan saluranbus IO 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka ini dapat
Universitas Sumatera Utara
digunakan sebagai port parallel 8 bit serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal control pada saat proses pemrograman dan verifikasi. Adapun
fungsi penggantinya seperti pada tabel 2.1.
Pin 18 dan 19
Ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama on
chip kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuansi osilator. Karenanya pin 18 dan 19 sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1
dapat juga sebagai input untuk inverting oscillator amplifier dan input ke rangkaian internal clock sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator
amplifier. Tabel 2.1. Fungsi pengganti dari port 3
BIT NAMA
FUNGSI ALTERNATIF P3.0
P3.1 P3.2
P3.3 P3.4
P3.5 P3.6
P3.7 RXD
TXD INTO
INT1 TO
T1 WR
RD Untuk menerima data port serial
Untuk mengirim data port serial Interupsi eksternal 0
Interupsi eksternal 1 Input eksternal waktupencacah 0
Input eksternal waktupencacah 1 Jalur menulis memori data eksternal
Jalur membaca memori data eksternal
Pin 20
Merupakan ground sumber tegangan yang diberi symbol GND
Universitas Sumatera Utara
Pin 21 sampai 28
Ini adalah port 2 yang merupakan saluranbus IO 8 biit dua arah dengan internal pull- up.
Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit, port 2 berfungsi sebagai
saluranbus alamat tinggi A8 – A15. Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang menggunakan alamat bit 8 bit , port 2 mengeluarkan isi dari P2
pada Special Function Register.
Pin 29
Program Store Enable PSEN merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses
pemberianpengambilan instruksi fetching.
Pin 30
Address Latch Enable ALE PROG merupakan penahan alamat memori eksternal pada port 1 selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa
sinyal input pemrograman PROGselama proses pemrograman.
Pin 31
External Access Enable EA merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah L maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh
instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi H maka mkrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi
Universitas Sumatera Utara
program counter kurang dar 4096. ini juga berfungsi sebagai tegangan pemrograman Vpp = +12 V selama proses pemrograman.
Pin 32 sampai 39
Ini adalah port 0 yang merupakan saluranbus IO 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke
memori program eksternal. Pada saat proses pemrograman dan verifikasi, port 0 digunakan sebagai saluranbus data. Eksternal pull-ups diperlukan selama proses
verifikasi.
2.1.2. Sensor Temperatur
Sensor adalah piranti yang menghasilkan sinyal keluaran yang sebanding dengan parameter yang diindera sensing. Pengukuran temperatur merupakan hal yang
penting. Pendeteksian temperatur dapat dilakukan dengan menggunakan sensor temperatur. Ada beberapa jenis sensor temperatur yang dapat digunakan dalam
pengukuran temperatur, yakni:
2.1.2.1. Termokopel
Termokopel adalah sebuah sensor temperatur yang dibentuk dari dua jenis logam berbeda. Lebih tepatnya hubungan sepasang logam yang berbeda jenis. Salah satu
logam befungsi sebagai penentu suhu referensi, sedangkan logam pasangannya berfungsi sebagai pengukur suhu aktual. Perbedaan suhu antara dua logam tersebut
akan menghasilkan keluaran berupa tegangan.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Sensor Temperatur Termokopel
2.1.2.2. Termistor
Termistor adalah sensor temperatur berjenis resistor yang sensitif. Memang semua resistor bila dipengaruhi suhu akan berubah resistansinya. Akan tetapi termistor
tersusun atas materi semikonduktor dengan resistivitas yang khusus sensitif terhadap temperatur. Berbeda dengan kebanyakana resistor, resistansi termistor akan berkurang
sejalan dengan meningkatnya temperatur. Hal ini disebabkan oleh karakteristik bahan yang menyusun termistor tersebut.
Gambar 2.3. Sensor Temperatur Termistor
2.1.2.3. LM35
LM35 adalah sensor temperatur semiconductor-junction yang tegangan out putnya sebanding dengan temperatur dalam derajat Celcius
C. LM35 memiliki kelebihan dibandingkan sensor suhu berpresisi Kelvin, dimana pemakai tidak perlu mengambil
nilai tegangan konstan yang besar untuk mendapatkan skala celcius yang tepat. LM35
Universitas Sumatera Utara
memiliki keadaaan default yaitu akurasi ±¼
C pada temperatur ruang dan ±
3 4
C pada range maksimum –55 sampai +150
C.
LM35 memiliki faktor skala linier +10.0 mV C, ini berarti untuk tiap
kenaikan satu derajat celcius pada suhu sekitar tegangan output akan naik 10 mV. Tegangan kerja dari LM35 adalah 4 sampai 30 Volt dengan kuat arus sebesar 60
µA.
Gambar 2.4. Sensor Temperatur LM35DZ
Adapun beberapa kelebihan dari LM35 dari sensor temperatur lain adalah: Hasil pengukuran lebih akurat dibandingkan dengan menggunakan
thermistor .
Rangkain sensor tertutup dan tidak bergantung tidak terpengaruh pada oksidasi.
LM35 menghasilkan tegangan keluaran lebih besar dibandingkan dengan thermocouple
dan tegangan keluaran tidak perlu diperbesar.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3. Display Matrix
LED matriks display adalah susunan LED berbentuk matriks yang dirangkai sedemikian rupa yang apabila program dari mikrokontroler dikirim ke display matrix,
maka display matrix akan menampilkan sesuai kreasi yang ada pada program. Misalnya karakter atau huruf diamberjalan. Di kota-kota besar, biasanya display ini
sudah digunakan sebagai papan iklan, tampilan informasi harian, juga sebagai pengganti pamflet di toko-toko.Dengan susunan LED 7 baris dan 16 kolom, sehingga
jumlah seluruh LED yang digunakan adalah 112. Bagian horizontal terdiri dari 7 baris, karena untuk menampilkan sebuah karakter dibutuhkan 7 baris. Bagian vertikal terdiri
dari 16 kolom, sesuai dengan jumlah output dari kedua IC 74LS154 yang digunakan. Adapun tampilan display matrix ditunjukkan pada gambar berikut:
Gambar 2.5. Display Matrix
Adapun komponen-komponen pendukung display matrix ini adalah: • Transistor C 945
• Transistor A 733
Universitas Sumatera Utara
• Resistor 330 ohm • Resistor 1 Kohm
• Resistor 4K7 ohm • IC Scanning 74 LS154
2.1.4. Analog to Digital Converter ADC
Analog to Digital Converter ADC adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap
dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang
harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan
maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya.
Beberapa karakteristik penting ADC : 1. Waktu konversi
2. Resolusi 3. Ketidaklinieran
4. Akurasi
Universitas Sumatera Utara
Ada banyak cara yang dapat digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital yang nilainya proposional. Jenis ADC yang biasa digunakan dalam
perancangan adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung pada
nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam Gambar memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.
Gambar 2.7. Diagram Blok ADC
Secara singkat prinsip kerja dari konverter AD adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan.
Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran DA merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR.
Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital
yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan dimulai siklus konversi yang baru.
Universitas Sumatera Utara
2.2. Perangkat Lunak
Kategori