Perancangan Dan Pembuatan Prototype Alat Pengaman Kendaraan Roda Dua Terkoneksi Handphone Berbasis Mikrokontroller At89s51

(1)

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE ALAT PENGAMAN KENDARAAN RODA DUA TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS

MIKROKONTROLLER AT89S51

TUGAS AKHIR

VISCA SYLVIA 062408046

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

(2)

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE ALAT PENGAMAN KENDARAAN RODA DUA TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS

MIKROKONTROLLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya VISCA SYLVIA

062408046

PROGRAM STUDI D-3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2009

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE ALAT PENGAMAN KENDARAAN RODA DUA TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR Nama : VISCA SYLVIA Nomor Induk Mahasiswa : 062408046

Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2009

Diketahui / Disetujui

Departemen Fisika FMIPA USU Dosen Pembimbing, Ketua,

(Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc.) (Drs. Aditia Warman, M.Si.) NIP : 132 050 870 NIP : 131 273 461

(4)

PERNYATAAN

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN PROTOTYPE ALAT PENGAMAN KENDARAAN RODA DUA TERKONEKSI HANDPHONE BERBASIS

MIKROKONTROLLER AT89S51

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 2009

VISCA SYLVIA 062408046

(5)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, sang penguasa langit dan bumi dan apa yang ada diantara keduanya. Yang senantiasa melimpahkan karunia-Nya dan selalu memberikan kemudahan dan kelancaran sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dalam waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah sallallahu’alaihiwasalam sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.

Pada kesempatan kali ini penulis ingin mengucapkan ucapan terimakasih kepada Bapak Dr. Marhaposan Situmorang selaku Ketua Departemen Fisika, kepada Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi, kepada Bapak Dr. Eddy Marlianto selaku Dekan FMIPA, kepada Ibu Dra. Yustinon, M.Si. selaku Sekretaris Jurusan Departemen Fisika, dan Khususnya kepada Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si. selaku Dosen Pembimbing dalam penyelesaian tugas akhir ini yang telah banyak membrikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Serta kapada Seluruh Dosen pengajar di Departemen Fisika FMIPA USU yang telah banyak membantu penulis selama menempuh pendidikan di bangku perkuliahan.

Tak lupa penulis berikan penghargaan dan penghormatan kepada kedua Orang tua yaitu Ayahanda Edy Hernanto, Spd dan Ibunda Maryati yang telah banyak memberikan

(6)

dukungan, doa dan semangat kepada penulis, serta Mas Dika Dirgantara dan adik ku tersayang Monica Sylvana yang selalu ada sebagai penyemangat. Bang Bryan Habsyah, S.Si dan Bang Ari, Amd yang telah banyak memberikan bantuan dan juga masukan kepada penulis, Rekan-rekan Fisika Instrumentasi stambuk 2006 khususnya Yuli, Rina, Ulfa, Lia, Amrul, Sule, Dede, Heru dan Eko terimakasih atas bantuan, motivasi, kritik dan sarannya terhadap tugas akhir ini, makasih ya atas kebersamaannya dan dukungannya serta kepada seluruh teman-teman seperjuangan lainnya yang tidak mungkin penulis sebutkan disini. Semoga Allah Subhanahuwata’ala melimpahkan kesejahteraan dan keselamatan kepada kalian semua.

Penulis menyadari bahwa dalam Laporan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan dan masih jauh dari ketidak sempurnaan. Oleh karena itu penulis sangat terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca. Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan memberikan suatu inspirasi bagi penerapan teknologi dalam kehidupan sehari-hari.

(7)

ABSTRAK

Ponsel yang kita miliki, selain dapat digunakan sebagai alat komunikasi juga dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan-peralatan, seperti peralatan elektronik, kendaraan bermotor, dan sebagainya.

Kajian ini bertujuan untuk merancang alat keamanan pada kendaraan dengan menggunakan sistem pengendalian dari ponsel. Saat terjadi penekanan pada salah satu tombol yang ada pada ponsel, maka akan dihasilkan tone/sinyal frekuensi. Sinyal dari Handphone akan diperkuat oleh Op Amp dan masuk ke DTMF. Sinyal ini kemudian diterjemahkan oleh IC DTMF dekoder (IC MT8870) sehingga menjadi data biner sebagai outputnya. Output dari rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroller AT89S51, sehingga setiap data biner yang dihasilkan oleh rangkaian ini akan diterima oleh mikrokontroller AT89S51. Data-data biner ini kemudian dibandingkan dengan data yang benar oleh mikrokontroller AT89S51. Jika data yang diterima benar (sesuai dengan data pada mikrokontroller AT89S51), maka mikrokontroler akan mengirim perintah untuk mengerjakan sesuatu (mengaktifkan/menonaktifkan relay). Relay yang aktif akan menyebabkan beban yang dihubungkan ke relay tersebut menyala. Setiap beban dihubungkan ke saklar kreta, sehingga jika beban menyala, maka saklar kereta yang terhubung ke beban tersebut akan aktif.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

PERSETUJUAN ... i

PERNYATAAN ... ii

PENGHARGAAN ... iii

ABSTRAK ... iv

DAFTAR ISI ……… ... vi

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Batasan Masalah ... 2

1.3 Tujuan Penulisan ... 2

1.4 Metode Pengumpulan Data ………. 2

1.5 Sistematika Penulisan ... 3

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Mikrokontroller ... 5

2.1.1 Mikrokontroller AT89S51 ... 6

2.1.2 Konstruksi AT89S51 ... 7

2.1.3 Pin-Pin pada Mikrokontroller AT89S51 ... 10

2.2 Relay ... 13

2.3 Penguat Op-Amp ...14

2.3.1 Penguat inverting ………... 15

2.3.2 Penguat non inverting ……… 16

2.3.3 Penguat penjumlah tegangan ………. 17

2.4 Resistor ………18

2.4.1 Fixed Resistor ... 19

2.4.2 Resistor Variabel ... 21

2.5 Kapasitor ... 22

2.5.1 Kapasitor Elektrolit ... 24

2.5.2 Kapasitor Keramik ... 24

2.5.3 Nilai Kapasitor ... 25

2.6 Transistor ... 26

2.7 Kristal ….. ... 30

2.8 Regulator .. ... 31

2.9 DTMF (Dual Tone Multiple Frequency) ... 33

2.10 Bahasa Assembly MCS-51 ... 37

2.11 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator ... 41

2.12 Software Downloader ... 42

BAB III PERANCANGAN SISTEM 3.1 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 ... 43

(9)

3.2 Perancangan Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 44

3.3 Perancangan Rangkaian Penguat ... 46

3.4 Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder ... 46

3.5 Perancangan Rangkaian Relay ... 48

3.6 Perancangan Rangkaian Alarm ... 50

3.7 Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan ... 51

3.8 Perancangan Software ... 52

Bab IV ANALISA RANGKAIAN DAN SOFTWARE 4.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian ... 56

4.2 Pengujian Rangkaian PSA ... 57

4.3 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 ... 58

4.4 Pengujian Rangkaian Penguat... 59

4.5 Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder ... 60

4.6 Pengujian Rangkaian Relay ... 61

4.7 Pengujian Rangkaian Buzzer ... 62

4.8 Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ... 63

4.9 Analisa Software ... 67

4.10 Flowchart Pengaman Kendaraan ... 68

Bab V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 70

5.2 Saran ... 70

DAFTAR PUSTAKA ... 71 LAMPIRAN

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional AT89S51... 6

Gambar 2.2 IC Mikrokontroller AT89S51 ... 10

Gambar 2.3 Relay dengan rangkaian Driver... 14

Gambar 2.4 Lambang OP-Amp ... 15

Gambar 2.5 Rangkaian Penguat Inverting ... 15

Gambar 2.6 Rangkaian Penguat Non Inverting ... 16

Gambar 2.7 Rangkaian Penjumlahan ... 18

Gambar 2.8 Resistor Karbon... 19

Gambar 2.9 Potensiometer ... ... 21

Gambar 2.10 Grafik Perubahan Nilai Pada Potensiometer ... 22

Gambar 2.11 Skema Kapasitor ... 23

Gambar 2.12 Kapasitor Elektrolit ... 24

Gambar 2.13 Kapasitor keramik ... 25

Gambar 2.14 Simbol Tipe Transistor... 26

Gambar 2.15 Transistor Sebagai Saklar On ... 27

Gambar 2.16 Karakteristik Daerah Saturasi pada Transistor ... 29

Gambar 2.17 Transistor sebagai Saklar Off ... 29

Gambar 2.18 Lambang Kristal ... 31

Gambar 2.19 Bentuk IC Regulator ... 32

Gambar 2.20 Tombol Dan Frekuensi DTMF ... 34

Gambar 2.21 IC MT8870 ... 35

Gambar 2.22 8051 Editor, Assembler, Simulator ... 41

Gambar 2.23 ISP-Flash Programer 3.0a ... 42

Gambar 3.1 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 ... 43

Gambar 3.2 Rangkaian Power supplay Adaptor (PSA) ... 45

Gambar 3.3 Rangkaian Penguat ... 46

Gambar 3.4 Rangkaian DTMF Dekoder ... 47

Gambar 3.5 Rangkaian Relay ... 48

Gambar 3.6 Rangkaian Alarm ... 50

Gambar 3.7 Rangkaian Sensor Tegangan ... 51

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Pin Port 3 IC Mikrokontroller AT89S51 ... 11

Tabel 2.2 Nilai Gelang Resistor ... 19

Tabel 2.3 Nilai Kapasitor ... 25

Tabel 2.4 Frekuensi Sinyal DTMF ... 33

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Input dan Output Pada OP-Amp ... 59

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Rangkaian DTMF Dekoder ... 60

(12)

ABSTRAK

Ponsel yang kita miliki, selain dapat digunakan sebagai alat komunikasi juga dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan-peralatan, seperti peralatan elektronik, kendaraan bermotor, dan sebagainya.

(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Seiring dengan semakin meningkatnya jumlah penggunaan kendaraan bermotor dan pencurian kendaraan bermotor yang semakin marak. Alat keamanan standart yang dimiliki setiap kendaraan sudah tidak efisien karena sudah tidak dapat lagi melindunginya dari aksi pencurian. Hal ini membuat manusia semakin maju dalam berpikir untuk merancang alat-alat pengaman dari aksi tersebut dan yang saat ini banyak berkembang di masyarakat adalah berupa alarm kendaraan. Dimana cara kerja dari alat ini cukup sederhana yaitu, saat mesin kendaraan dimatikan dan alarm diaktifkan, alarm tersebut akan berbunyi apabila mesin kendaraan dihidupkan atau alarm tersebut akan bunyi apabila terjadi guncangan-guncangan keras pada kendaraan. Dan dalam pengembangan dari alat keamanan ini diharapkan dapat lebih memudahkan pengguna dalam mengatasi aksi pencurian, dengan digunakannya alat komunikasi berupa handphone pada alat ini. Dimana, handphone yang terhubung pada alat digunakan untuk menerima perintah-perintah langsung dari handphone pemilik , dengan program yang telah dirancang dan diisi pada mikrokontroller, maka perintah-perintah tersebut akan dieksekusi sehingga dapat menjalankan sistem.

(14)

1.2 Batasan Masalah

Untuk memberi batasan dalam pembahasan dan penulisan tugas akhir ini, maka tugas akhir ini dibatasi dengan pembahasan dan penulisan tentang perancangan dan pembuatan alat keamanan kendaraan terkoneksi handphone berbasis mikrokontroller AT89S51. Adapun sistem pengendalian alat dirancang otomatis akan berjalan setelah mendapat perintah-perintah dari handphone pemilik, program pada mikrokontroller akan mengeksekusi perintah-perintah tersebut untuk menjalankan sistem.

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Untuk menerapkan ilmu yang dipelajari di bangku perkuliahan seara nyata dan aplikatif.

2. Untuk menjalankan alat dengan menggunakan program yang diisikan pada mikrokontroller.

3. Untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan studi pada program Diploma III di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatra Utara.

(15)

I.4 Metode Pengumpulan Data

Data-data yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini diperoleh melalui beberapa metode. Adapun metode yang digunakan penulis dalam pengumpulan data adalah sebagai berikut:

1. Studi kepustakaan.

Pada metode ini, penulis mengumpulkan data dan teori yang dibutuhkan dalam penulisan tugas akhir melalui buku-buku dan berbagai referensi lainnya yang berkaitan dengan tugas akhir ini.

2. Lembar data (Datasheet) komponen yang digunakan pada peralatan.

Lembar data (Datasheet) merupakan data-data yang dikeluarkan oleh produsen komponen elektronika mengenai fungsi, karakteristik dan data-data penting lainnya tentang suatu komponen hasil produksi dari produsen komponen elektronika yang bersangkutan.

3. Pengujian Alat

Data yang diperoleh melalui metode ini didapat setelah alat yang dibuat diuji dan diambil kesimpulan setelah dilakukan pengujian tersebut.

4. Berkonsultasi dengan Dosen Pembimbing.

Pada metode ini, penulis melakukan konsultasi dengan berdiskusi dan bertanya secara langsung pada Dosen pembimbing penulis mengenai segala permasalahan dalam penulisan tugas akhir ini.

(16)

I.5 Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan yang digunakan dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan tugas akhir, metode pengumpulan data untuk penulisan tugas akhir, dan sistematika penulisan

BAB II LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang komponen komponen pendukung yang digunakan dalam alat.

BAB III PERANCANGAN ALAT

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian ,cara kerja dari masing - masing rangkaian dan diagram alur dari program yang akan diisikan ke mikrokontroller AT89S51.

BAB IV ANALISA RANGKAIAN DAN SOFTWARE

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

(17)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

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

(18)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroller

Mikrokontroller sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroller dan mikrokomputer hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan microprocessor). Sebagai kebutuhan pasar mikrokontroller hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih serta dalam bidang pendidikan.

Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya). Mikrokontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan Pada mikrokontroller, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroller yang bersangkutan.

(19)

2.1.1 Mikrokontroller AT89S51

Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional AT89S51

Mikrokontroller AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis mikrokontroller ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya program pada

(20)

mikrokontroller dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan.

Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroller AT89S51 adalah sebagai berikut :

a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit b. Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu c. RAM internal 128 byte

d. Flash memori 4 Kbyte + 2 Kbyte EEprom e. Daya tahan 1000 kali baca/tulis

f. Tiga level kuni memori program

g. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal)

h. Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/O

i. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

j. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika

k. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz.

2.1.2 Konstruksi AT89S51

Mikrokontroller AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 μF dan resistor 10 KΩ dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89S51 otomatis diriset

(21)

begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 μF dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroller .

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroller. Mikrokontroller memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.

Ada berbagai jenis ROM untuk mikrokontroller dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC mikrokontroller dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroller menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable

Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash

PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroller diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM Programmer. Memori data yang disediakan dalam chip AT*S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.

(22)

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmitter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3, sehingga kalau sarana input/output bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari ossillator 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 input/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai.

AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan dangan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi. Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Function Register (SFR).

(23)

2.1.3 Pin-Pin pada Mikrokontroller AT89S51 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroller AT89S51 :

Gambar 2.2 IC Mikrokontroller 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.

(24)

Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan external pull up, terutama pada saat verifikasi program.

Port 1 (Pin 1 – Pin 8)

Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh ISP Programmer.

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2

special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input

dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :

Nama pin Fungsi

P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 external) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 external) P3.4 (pin 14) T0 (input external timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input external timer 1)

(25)

P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)

Tabel 2.1. Fungsi Pin Port 3 IC Mikrokontroller AT89S51 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 program (PROG) selama memprogram Flash.

PSEN (pin 29)

Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal. EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroller akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal. XTAL2 (pin 18)

(26)

2.2 Relay

Untuk memutuskan dan menghubungkan suatu rangkaian primer dan sekunder, diperlukan sebuah alat yaitu relay. Relay adalah sebuah saklar dengan elektromagnetik yang dapat mengubah kontak-kontak saklar dari normally open (NO) menjadi normally

close (NC) dan sebaliknya, sewaktu alat ini menerima arus listrik.

Pada dasarnya, Relay terdiri dari lilitan kawat (kumparan,koil) yang terlilit pada suatu inti dari besi lunak. Kalau kumparan ini dilalui arus maka inti menjadi magnet sehingga inti ini akan menarik jangkar dan kontak antara A dan B putus (membuka) sedangkan kontak antara B dan C akan menutup. Jenis relay ini dikenal dengan nama relay jenis kontak luar.

Macam–macam relay yang dibedakan berdasarkan cara kerjanya, yaitu: a. Normally Open (NO), saklar akan terbuka bila dialiri arus

b. Normally Close (NC), saklar akan tertutup bila dialiri arus

c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya 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 tugas akhir ini adalah saat basis transistor ini dialiri arus,maka transistor dalam keadaan terttutup yang dapat menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi berlebihan, dimana tegangan ini dapat merusak transistor.

(27)

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.

Gambar 2.3 Relay dengan rangkaian driver

2.3 Penguat Op-Amp

Penguat operasional atau op-amp (dari kata Operational amplifier) adalah penguat diferensial dengan dua masukan dan satu keluaran yang mempunyai penguatan tegangan yang sangat tinggi, yaitu dengan orde 105. dengan penguatan yang tinggi ini op-amp lebih banyak digunakan dari pada penguat transistor. Op-amp dibuat dalam bentuk rangkaian yang sudah didisain dalam IC (integrated circuit). Pemakaian op-amp amatlah luas meliputi bidang elektronika audio, pengatur tegangan, penguat dan lainya.

(28)

Op-amp biasanya dilukiskan seperti gambar.

gambar 2.4 lambang Op-amp

Op-amp lebih banyak digunakan untuk digunakan menjadi penguatan inverting, non inverting, penambah.

2.3.1 Penguat inverting

Penguat Op-amp inverting akan menguatkan tegangan pada masukan serta membalik hasil penguatan tersebut, jadi keluaran dari rangkaian ini akan selalu memiliki polaritas yang berlawananan dengan sinyal masukannya.

gambar 2.5 Rangkaian Penguat inverting

(29)

Tegangan keluaran diperoleh dengan jalan mengalikan tegangan masukan yang diketahui dengan faktor penguatan, atau

Tanda minus diabaikan dalam perhitungan karna hanya menunjukkan bahwa keluaran berlawanan fasa terhadap masukannya.

2.3.2 Penguat non inverting

Dalam konfigurasi ini umpan balik yang digunakan untuk mengatur penguatan tetap di berikan pada masukan membalik, tapi Vin di berikan pada masukan non inverting sehingga tegangan keluaran akan selalu sefasa dengan tegangan masukannya.

gambar 2.6 Rangkaian Penguat Non Inverting

(30)

Untuk memperoleh tegangan keluaran dapat dicari dengan mengalikan tegangan masukan yang diketahui dengan faktor penguatan, atau

2.3.3 Penguat penjumlah tegangan

Dengan menggunakan rangkaian penguat membalik dasar dan menambahkan resistor pada masukan lainnya, kita dapat membuat penguat penjumlah membalik. Tegangan keluaran akan dibalik dan nilainya sama dengan penjumlahan aljabar dari masing-masing perkalian tegangan masukan dengan hasil bagi resistor masukan dengan resistor umpan balik yang bersesuaian, atau dapat dinyatakan sebagai berikut

Suku RF/RN (VN) dalam rumus di atas menyatakan bahwa dalam rangkaian tersebut mungkin terdapat lebih dari dua masukan. Bila semua resistor luar sama nilainya (Rf = R1 = R2 = … = RN), keluaran dapat dengan mudah dapat di hitung sebagai penjumlahan aljabar dari masing-masing tegangan masukan, atau dapat dirumuskan seperti:

(31)

gambar 2.7 Rangkaian Penjumlah

2.4 Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable Resistor, umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan– bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai isolator.

(32)

2.4.1 Fixed Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang dikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association).

Gambar 2.8 Resistor karbon

WARNA GELANG I GELANG II GELANG III GELANG IV

Hitam 0 0 1 -

Coklat 1 1 10 -

Merah 2 2 100 -

Jingga 3 3 1000 -

Kuning 4 4 10000 -

Hijau 5 5 100000 -

Biru 6 6 1000000 -

Violet 7 7 10000000 -

(33)

Putih 9 9 1000000000 -

Emas - - 0,1 5%

Perak - - 0,01 10%

Tanpa Warna - - - 20%

Tabel 2.2 Nilai Gelang Resistor

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, emas, atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor penggalinya.

(34)

2.4.2. Resistor Variabel

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variabel resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai

variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara terbatas sampai 300 derajat

putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometres” atau “Trimmer

Potentiometres”.

Gambar 2.9 Potensiometer

Pada gambar 2.9 di atas untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 potentiometres. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variabel, perubahan tersebut dapat dilihat pada gambar 2.10

(35)

Gambar 2.10 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “Audio Taper” potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in

circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A.

2.5 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka

(36)

muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas fenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan.

dielektrik

Elektroda Elektroda

Gambar 2.11 Skema kapasitor.

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk memblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis– jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.

(37)

2.5.1 Kapasitor Elektrolit

Gambar 2.12 Kapasitor Elektrolit

Kapasitor Elektrolit atau Electrolytic Capacitor (ELCO) terbuat dari aluminium yang menggunakan membran oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic

Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita

harus berhati – hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

2.5.2 Kapasitor Keramik

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah

(38)

bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.13 Kapasitor keramik

2.5.3 Nilai Kapasitor

Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel berikut.

(39)

Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah 47 + 104 = 470.000 pF = 0.47µ F sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pF (Pico Farad).

2.6 Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan :

1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN

Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor.

Gambar 2.14 Simbol tipe transistor C

C B

(40)

Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis

Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor. Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.15.

Gambar 2.15 Transistor sebagai Saklar ON

Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah :

Rc Vcc

Imax= ………..……….(2.1)

Saklar On Vcc

Vcc

IC R

IB VBE

(41)

Rc Vcc I

hfe _B = ……….……….(2.2)

Rc . hfe

Vcc

I_B= ……….(2.3)

Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :

B BE B B R V V

I = − ……….(2.4) VB = IB . RB + VBE………..(2.5)

BE B B V Rc . hfe R . Vcc

V = + ………(2.5)

Jika tegangan VB telah mencapai B _BE

B V Rc . hfe R . Vcc

V = + , maka transistor akan saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.

Gambar 2.16 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.16 dikenal sebagai daerah saturasi.

(42)

Gambar 2.16 Karakteristik daerah saturasi pada transistor

Pada daerah penyumbatan, nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc), tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.17 Transistor Sebagai Saklar OFF

Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :

hfe I

I C

B = ………(2.6)

Titik Sumbat (Cut off) IB > IB(sat)

IB = IB(sat)

Penjenuhan (saturation) IC

Rc Vcc

IB = 0

VCE

Saklar Off Vcc

Vcc

IC R

IB VBE

(43)

IC = IB . hfe ….………(2.7)

IC = 0 . hfe ………..………(2.8)

IC = 0 ………..(2.9)

Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :

Vcc = Vc + VCE …………..………(2.10)

VCE = Vcc – (Ic . Rc) …..………(2.11)

VCE = Vcc …..………(2.12)

2.7 Kristal

Kristal adalah komponen yang dibuat dari bahan alam yang menunjukkan efek piezoelektrik, sehingga sering disebut Kristal Piezoelektrik. Bahan utama kristal yang dapat menimbulkan efek Piezoelektrik adalah garam rachelle, tourmaline dan qualte.

Dalam sebuah kristal Piezoelektrik, biasanya qualeze, mempunyai elektroda-elektroda yang dilapiskan pada permukaan yang berhadapan, dan apabila diberikan suatu potensial pada elektroda-elektroda nya maka gaya akan bekerja pada muatan-muatan yang terikat pada kristal.

Apabila komponen ini dipasang dengan benar, maka dalam kristal akan terjadi deformasi-deformasi sehingga terbentuk suatu sistem elektromekanik yang akan bergetar bila dibandingkan dengan benar. Frekuensi, resonansi dan nilai Q-nya tergantung pada dimensi kristal, orientasi permukaan pada sumbu-sumbu kristal dan bagaimana komponen tersebut dipasang (Mountet). Jangkauan frekuensinya dari beberapa KHz

(44)

sampai beberapa MHz. dan jangkauan nilai Q (resonansi pararel)-nya yang beberapa ribu sampai beberapa ratus ribu data diperoleh secara komersial.

Dengan nilai Q yang sangat tinggi dan dari kenyataan bahwa karakteristik quartz sangat stabil terhadap waktu dan temperature, maka kristal akan menghasilkan stabilitas frekuensi pada osilator-osilator yang dibangun dengan menggunakan kristal.

Pada hakikatnya frekuensi dari suatu osilator kristal hanya ditentukan oleh kristalnya dan tidak oleh komponen lainnya.

Gambar 2.18 Lambang Kristal

2.8 Regulator

Regulator adalah rangkaian regulasi atau pengatur tegangan keluaran dari sebuah catu daya agar efek dari naik atau turunnya tegangan jala-jala tidak mempengaruhi tegangan catu daya sehingga menjadi stabil. Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple -nya kecil, tetapi ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.

(45)

1. Fluktuasi tegangan jala-jala

2. Perubahan tegangan akibat beban (loading)

3. Perlu pembatasan arus dan tegangan untuk keperluan tertentu

Ada 4 jenis regulator ,yakni:

1. Regulator dengan Zener 2. Regulator Zener Follower 3. Regulator dengan op-amp

4. Regulator dengan IC (Integrated Circuit)

Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator karena saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negatif.

Gambar 2.19 Bentuk IC Regulator

Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus ( current

(46)

daya yang ter-regulasi dengan baik. Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 volt, 7812 regulator tegangan 12 volt dan seterusnya, sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut-turut adalah regulator tegangan negatif 5 dan 12 volt.

2.9 DTMF ( Dual Tone Multiple Frequency )

DTMF adalah piranti semikonduktor yang dirancang untuk digunakan pada sistem dial pada pesawat telepon. Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) yakni suatu sinyal yang berasal dari keypad handphone pada saat kita melakukan panggilan

Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang dikodekan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. 8 frekuensi tersebut adalah 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz dan 1633 Hz,

Tabel 2.4 frekuensi DTMF

Seperti terlihat dalam tabel 2.4, angka 1 dikodekan dengan 697 Hz dan 1209 Hz, angka 9 dikodekan dengan 852 Hz dan 1477 Hz. Kombinasi dari 8 frekuensi tersebut bisa dipakai untuk mengkodekan 16 tanda, tapi pada pesawat telepon biasanya tombol ‘A’ ‘B’

(47)

Gambar 2.20 Tombol dan frekuensi DTMF

Teknik DTMF meskipun mempunyai banyak keunggulan dibanding dengan cara memutar piringan angka, tapi secara tehknis lebih sulit diselesaikan. Alat pengirim kode DTMF merupakan 8 rangkaian oscilator yang masing-masing membangkitkan frekuensi di atas, ditambah dengan rangkaian pecampur frekuensi untuk mengirimkan 2 nada yang terpilih. Sedangkan penerima kode DTMF lebih rumit lagi, dibentuk dari 8 buah filter yang tidak sederhana dan rangkaian tambahan lainnya.

Beberapa pabrik membuat IC khusus untuk keperluan DTMF,diantaranya yang banyak dijumpai adalah IC MT8870 sebagai decoder DTMF

IC MT8870 merupakan IC penerima DTMF yang didalamnya terdapat dua fungsi sekaligus, yaitu sebagai filter band pass dan penerjemah data digital (digital decoder). Pada bagian filternya menggunakan tehnik switch dari kapsitor untuk kelompok filter high pass dan filter low pass. Pada bagian dekodernya menggunakan tehnik penghitungan

1 2 3 A

4 5 6 B

7 8 9 C

* 0 # D

697 Hz

770 HZ

852 HZ

941 HZ

1209 1336 1477 1633

(48)

digital untuk mendeteksi dan menerjemahkan 16 pasangan nada DTMF menjadi 4-bit kode. IC MT 8870 ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 2.21 IC MT8870

IC MT8870 ini akan menterjemahkan sinyal yang ada diberikan pada inputnya, yang merupakan sinyal DTMF, menjadi 4 bit data digital pada outputnya.

Fungsi kaki IC MT8870:

PIN1: IN+Non inverting op-amp input PIN2: IN-Inverting input

PIN3: Gain mengatur pembesaran diferensial amplifier yang dihubungkan dengan R umpan balik

(49)

PIN5: INH IC hubungan internal, harus duhubungkan ke Vss PIN6: PWDN IC hubungan internal harus dihubungkanke Vss PIN7: OSC1 Masukan detak osilator

PIN8: OSC2 Keluaran detak osilator, sebuah kristal 3,579545 MHz dihubungkan antara pena OSC 1 dan OSC 2 untuk melengkapi rangkaian data internal

PIN 9: catu daya negative

PIN 10: TOE logika tinggi enable output Q1-Q4. Pin ini di pull up ke masukan

PIN 11-14: Three State Data (Output). Ketika dienabel oleh TOE berubah ke logik rendah keluaran data mempunyai impedansi tinggi.

PIN 15: StD Delayed Streering (Output). Menghasilkan logika tinggi ketika keluaran latch up date, dan akan berlogika rendah ketika tegangan pada St/Gt jatuh dibawah VTST PIN 16: ESt Early Streering (Output). Menghasilkan logika tinggi setiap logaritma digital dideteksi secara sah oleh pasangan frekuensi. Pada saat kondisi kehilangan sinyal akan mengakibatkan ESt kembali ke logika rendah

PIN 17: St/Gt Steering Input Gitard Time (Output) Bidirectional. Tegangan yang lebih besar dari VTST dideteksi oleh St dan menyebabkan sinyal deteksi oleh pasangan frekuensi dan akan mengupdate keluaran latch.

(50)

2.10 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. Angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi, antara lain yaitu :

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

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.

(51)

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 ...

TUNDA:

...

4. Instruksi RET

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

ACALL TUNDA ...

(52)

... 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,

Loop:

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,

(53)

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..

9. Instruksi DEC (Decreament)

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 ...

(54)

2.11 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.

Gambar 2.22 8051 Editor, Assembler, Simulator

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.

(55)

2.12 Software Downloader

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

Gambar 2.23 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.

(56)

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

XTAL 12 MHz

AT89S51 P0.3 (AD3) P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) Vcc P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) RST EA/VPP P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) 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 (WR) P3.5 (T1) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1 GND P2.0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 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 4.7k฀ 2SA733 5V VCC LED1 BAB III PERANCANGAN SISTEM

3. 1 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Rangkaian mikrokontroller ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh rangkaian yang ada pada alat ini. Gambar rangkaian mikrokontrol ler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini :

Gambar 3.1 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Mikrokontroller ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroller ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 μF yang dihubungkan ke positif dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroller dijalankan beberapa saat setelah power

(57)

aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroller dan aktifnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :

10 10 1 det

t = =ΩR x C K =x µF m ik

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

Pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakan rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan.

3.2 Perancangan Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu (+) 5 volt, (+) 12 volt dan (–) 12 volt. Keluaran (+) 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, keluaran (+) 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay dan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatif Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini,

(58)

Vreg LM7805CT

IN OUT TIP32C

100฀ 330฀

2200uF 220 V AC

0 V

(+) 5 Volt DC

Ground (+) 12 Volt DC

D1 1B4B42 1 2 4 3 LM7812CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 100uF 1uF-POL LM7912CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 2200uF 1.0k฀ 100uF 1.0k฀

(-) 12 Volt DC

Gambar 3.2. Rangkaian Power Supplay Adaptor (PSA)

Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 15 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 15 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 dihasilkan oleh regulator tegangan LM7812. Dan tegangan (-) 12 volt dihasilkan oleh regulator tegangan LM7912.

(59)

300฀ Speker handfree

741

4 7

6 5 1 VCC

12V

VEE -12V 220k฀

I C MT8 8 7 0

3.3 Perancangan Rangkaian Penguat

Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP (kabel speaker pada handsfree). Karena sinyal yang diterima oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Rangkaian penguat dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 3.3 Rangkaian Penguat

Komponen utama dari rangkaian ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar :

2 220.000

tan 733

1 300

Pengua A kali

(60)

Vc Vc 5V St ESt STD Q3 Q2 QI Q0 / GT INI+ IN GS VRef INH PWDN OSC1 OSC2 -TOE i VS S 3.579545 MHz AT89S51 330฀ 100k฀ 100k฀ C2 10nF 30pF 30pF 330฀ 100nF 100k฀ VDD 5V 100nF 300฀ Penguat

3.4 Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder.

Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder datunjukkan oleh gambar berikut ini :

Gambar 3.4 Rangkaian DTMF Dekoder.

Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT8870. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001, tone yang diterimanya tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010, demikian seterusnya. Output dari rangkaian ini akan dihubungkan ke mikrokontroller sehingga mikrokontroller dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroller untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.

(61)

4.7k฀

2SC945

Relay

VCC 12V

Sensor Arus

Lampu Beban

Mikrokontroler

Input rangkaian ini akan dihubungkan dengan penguat sehingga sinyal (tone) yang berasal dari HP akan diinputkan ke pin 2 dari IC ini. Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang dikirim oleh HP (Kabel speaker pada handsfree). Karena sinyal (tone) yang dikirim oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Komponen utama dari rangkaian penguat ini adalah IC Op Amp 741, yang merupakan IC penguat.

3.5 Perancangan Rangkaian Relay.

Rangkaian relay ini berfungsi untuk menghidupkan/mematikan lampu beban. Rangkaian relay ini ditunjukkan pada gambar berikut ini :

(62)

Komponen utama dari rangkaian ini adalah relay. Relay ini memisahkan tegangan rendah dari rangkaian dengan tegangan tinggi dari lampu beban yang dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt PLN.

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 positif relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan negatif relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam yang mengakibatkan saklar terhubung.

Pada rangkaian ini untuk mengaktifkan atau menon-aktifkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatif relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktif 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 aktif.

Sebaliknya jika transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktif. Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktifkan 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 tidak menghantarkan.

(63)

Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktifkan, 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.

Input dari rangkaian ini dihubungkan ke mikrokontroller, sehingga lampu beban dapat dihidupkan/ dimatikan dengan menggunakan program yang diisikan ke IC mikrokontroller tersebut.

Output dari relay dihubungkan ke lampu beban dan yang satunya lagi dihubungkan ke sensor arus, sehingga dengan demikian dapat diketahui apakah lampu beban dalam keadaan hidup atau mati.

3.6 Perancangan Rangkaian Alarm

Rangkaian alarm pada alat ini berfungsi untuk memutuskan arus atau menghubungkan sumber tegangan 12 Volt dengan buzzer. Gambar rangkaian alarm ini ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini:

(64)

Gambar 3.6 Rangkaian alarm

Output dari relay yang satu dihubungkan ke sumber tegangan 12 Volt dan yang lainnya dihubungkan ke buzzer. Hubungan yang digunakan adalah normaly open. Prinsip kerja rangkaian ini pada dasarnya memanfaatkan fungsi transistor sebagai saklar elektronik. Tegangan atau sinyal pemicu dari transistor berasal dari mikrokontroller port 0.0 (P0.0). pada saat logika port 0.0 adalah tinggi (high), maka transistor mendapatkan tegangan bias dari kaki basis. Dengan adanya tegangan bias ini maka transistor akan aktif (saturation), sehingga adanya arus yang mengalir ke kumparan relay. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay akan tertutup, sehingga hubungan sumber tegangan 12 Volt ke buzzer akan terhubung dan buzzer akan berbunyi. Begitu juga sebaliknya pada saat logika pada P0.0 adalah rendah (low) maka relay tidak dialiri arus. Hal ini akan menyebabkan saklar pada relay terputus, sehingga sumber tegangan 12 Volt dengan buzzer akan terputus dan buzzer tidak berbunyi.

(65)

3.7 Perancangan Rangkaian Sensor Tegangan

Rangkaian ini berfungsi untuk mengirimkan sinyal ke mikrokontroller jika kunci diaktifkan. Gambar rangkaian sensor tegangan tampak seperti pada gambar di bawah ini:

Gambar 3.7 Rangkaian sensor tegangan

Tegangan 12 Volt yang berasal dari baterai diturunkan dengan menggunakan pembagi tegangan. Sesuai dengan rumus pembagi tegangan, maka outputnya adalah:

Vout = R2 x Vcc = 1000Ω x 12V (R1 + R2) (4700Ω + 1000Ω)

Vout = 2,1 Volt

Tegangan 2,1 Volt ini kemudian diinputkan ke basis transistor sehingga transistor C945 menjadi aktif. Aktifnya transistor akan mengakibatkan kolektor yang terhubung dengan P0.2 mendapatkan tegangan 0 Volt dari ground. Sinyal low (tegangan 0 Volt) inilah yang kemudian dideteksi oleh mikrokontroller sebagai sinyal ketika kunci diaktifkan.

(66)

3.8 Perancangan Software

Perancangan software merupakan kunci utama dalam mengendalikan perangkat keras yang ada di dalam system. Software in berupa program dalam bahasa assembly untuk MCS-51. Hasil dari perancangan program tersebut diisikan ke dalam komponen mikrokontroller AT89S51 melalui software downloader ISP-Flash Programming 3.0a.

; = = = = = = = = = = = = = ; ; program pengaman kenderaan ; ; = = = = = = = = = = = = = ; Alarm Bit P0.0

Lampu Bit P0.1 Sensor Bit P0.2 utama: Clr Alarm Clr Lampu call tunda call tunda call tunda call tunda

;== cek hidup mesin ==; cek_hidup: call cek_sensor mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#11,cek_mati sjmp run_hidup

;== cek mati mesin ==; cek_mati:

mov a,p2 anl a,#0fh

cjne a,#12,cek_hidup sjmp run_mati

;== entry hidup ==; run_hidup:

(67)

call tunda call tunda call tunda hidup: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#2,hidup call benar sjmp cek_hidup ;== entry mati ==; run_mati: call tunda call tunda call tunda call tunda mati: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#3,mati clr lampu call alarm_aktip sjmp cek_hidup benar: setb lampu call mati_bunyi setb Lampu jb sensor,$ acall delay Selesai: setb lampu Jb Sensor,Selesai Acall Delay Selesai1: Jnb Sensor,Selesai1 Acall Delay Ljmp Utama alarm_aktip: Setb Alarm call tunda

(68)

call tunda mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#10,alarm_aktip clr alarm call tunda ret mati_bunyi: clr alarm ret cek_sensor: jb sensor,sensor_Aman alarm_aktip_lagi: setb p2.7 mov 69h,#10 loop_alarm_aktip_lagi: Setb Alarm acall tunda clr alarm acall tunda djnz 69h,lanjut clr p2.7 lanjut: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#10,loop_alarm_aktip_lagi clr alarm acall tunda ljmp cek_hidup sensor_Aman: ret balik_utama: ljmp utama ret tunda: mov r7,#255 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret

(69)

delay:

mov r7,#2 dly:

mov r6,#255 dl:

mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,dl djnz r7,dly ret end

(70)

BAB IV

ANALISA RANGKAIAN DAN SOFTWARE

4.1 Diagram Blok dan Cara Kerja Rangkaian

Didalam merancang dan membuat suatu sistem, terlebih dahulu dilakukan perencanaan blok diagram hingga skema rangkaian secara keseluruhan agar menghasilkan sistem yang baik. Blok diagram yang dirancang ini memiliki 6 blok utama, Yaitu DTMF dekoder, Mikrokontroler AT89S51, relay, saklar kereta, beban dan Bazer. Diagram blok rangkaian tampak seperti gambar berikut :

Gambar 4.1. Blok Diagram rangkaian

Gambar di atas merupakan gambar blok diagram dari rangkaian pengaman kendaraan terkoneksi Handphone berbasis Mikrokontroller AT89S51. Jika tombol HP

ikr

okont

rol

r A

89S

DTMF Decoder

Relay

beban

Relay

Saklar kereta

bazer HP

(71)

ditekan, maka akan terjadi komunikasi antara DTMF dengan HP, Selanjutnya mikrokontroller akan mengambil data dari output IC DTMF dekoder. IC DTMF dekoder ini berfungsi untuk mengubah data tone yang dikirimkan oleh HP menjadi 4-bit data biner sebagai outputnya. Output ini dihubungkan ke mikrokontroller AT89S51, sehingga mikrokontroller AT89S51 mendeteksi 4-bit data biner tersebut dan data ini akan dianggap oleh mikrokontroller sebagai perintah untuk mengerjakan sesuatu (mengaktifkan/menonaktifkan relay).

Langkah selanjutnya mikrokontroller akan membandingkan data yang masuk dengan data yang telah diprogramkan dalam mikrokontroller, kemudian mengerjakan perintah (mengaktifkan/menonaktifkan relay tertentu) sesuai dengan data yang diterima.

Relay yang aktif akan menyebabkan beban yang dihubungkan ke relay tersebut menyala. Setiap beban dihubungkan ke saklar kreta, sehingga jika beban menyala, maka saklar kreta yang terhubung ke beban tersebut akan aktif dan mengirimkan sinyal tertentu ke mikrokontroller AT89S51

4.2 Pengujian Rangkaian PSA

Pengujian pada bagian rangkaian PSA ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan voltmeter digital. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran pertama sebesar + 4,9 Volt. Sedangkan tegangan keluaran kedua adalah sebesar +11,9 Volt. Dan tegangan keluaran ketiga sebesar – 12,1 Volt.

(72)

4.3 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51

Pengujian rangkaian mikrokontroller 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 aktif dan sebaliknya LED akan mati jika transistor tidak aktif. Tipe transistor yang digunakan adalah PNP A733, dimana transistor ini akan aktif (saturasi) jika pada basis diberi tegangan 0 Volt (logika low) dan transistor ini akan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan 5 Volt (logika high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O mikrokontroller yaitu pada kaki 28 (P2.7).

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

Loop:

Cpl P2.7 Acall tunda sjmp loop tunda:

mov r7,#255 tnd:

mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret

(73)

Program di atas akan mengubah logika yang ada pada P2.7 selama selang waktu tunda. Jika logika pada P2.7 high maka akan diubah menjadi low, demikian juga sebaliknya jika logika pada P2.7 low maka akan diubah ke high, demikian seterusnya.

Logika low akan mengaktifkan transistor sehingga LED akan menyala dan logika high akan menonaktifkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian program ini akan membuat LED berkedip terus-menerus. Jika LED telah berkedip terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian mikrokontroller telah berfungsi dengan baik.

4.4 Pengujian Rangkaian Penguat

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada input dari Op-Amp dan tegangan pada outputnya. Dari hasil pengukuran didapat nilai tegangan sebagai berikut :

Kondisi Input Output

Tidak ada sinyal 0,9 mV 172,2 mV

Ada sinyal 18,3 mV 1,93 V

Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Tegangan Input dan Output pada Op-Amp

Dari data pada table di atas didapatkan penguatan yang dihasilkan oleh rangkaian sebesar 191 kali untuk kondisi tidak ada sinyal dan 105 kali penguatan untuk kondisi ketika ada sinyal (penekanan pada salah satu tombol HP).

(74)

4.5 Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder.

Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan input dari rangkaian ini ke rangkaian penguat, kemudian menghubungkannya dengan kabel speaker pada HP. Selanjutnya tombol pada HP ditekan dan dilihat outputnya. Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut :

Tombol LED1 LED2 LED3 LED4

1 ON OFF OFF OFF

2 OFF ON OFF OFF

3 ON ON OFF OFF

4 OFF OFF ON OFF

5 ON OFF ON OFF

6 OFF ON ON OFF

7 ON ON ON OFF

8 OFF OFF OFF ON

9 ON OFF OFF ON

0 OFF ON OFF ON

* ON ON OFF ON

# OFF OFF ON ON

(75)

4.6 Pengujian Rangkaian Relay

Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 Volt dan 0 Volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan relay. Pada alat ini relay digunakan untuk menghidupkan/ mematikan lampu beban, dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika relay tidak aktip maka lampu beban akan mati, sebaliknya jika relay aktif, maka lampu beban akan menyala.

Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor, jika relay aktif dan lampu beban menyala maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian ini ke mikrokontroller pada P0.1, kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Program yang diberikan adalah:

Setb P0.1 . . .

Perintah diatas akan memberikan logika high pada P0.1, sehingga P0.1 akan mendapatkan tegangan 5 Volt. Tegangan 5 Volt ini akan mengaktifkan transistor, sehingga relay juga menjadi aktif dan hubungan lampu/beban dengan kunci terputus. Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktofkan relay. Programnya sebagai berikut:

(76)

Clr P0.1 . . .

Perintah diatas akan memberikan logika low pada P0.1, sehingga P0.1 akan mendapatkan tegangan 0 Volt. Tegangan 0 Volt ini akan menonaktifkan transistor, sehingga relay juga menjadi tidak aktif dan hubungan beban/lampu dengan kunci terhubung.

4.7 Pengujian Rangkaian Buzzer

Pengujian pada rangkaian buzzer ini dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 Volt dan 0 Volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 Volt dan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 Volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan relay. Pada rangkaian ini relay digunakan untuk memutuskan hubungan buzzer dengan tegangan 12 Volt.

Selanjutnya buzzer dihubungkan dengan mikrokontroller dan mikrokontroller diberi program sederhana untuk megaktifkan buzzer. Program yang diisikan ke mikrokontroller untuk mengaktifkan buzzer adalah :

Setb P0.0 . . .

Perintah di atas akan memberikan logika high (1) atau tegangan 5 Volt pada P0.0, sehingga dengan demikian buzzer akan berbunyi. Berikutnya memberikan program sederhana untuk menonaktifkan relay. Programnya sebagai berikut:

(77)

Clr P0.0 . . .

Perintah di atas akan memberikan logika low (0) atau tegangan 0 volt pada P0.0, sehingga dengan demikian buzzer tidak akan berbunyi / tidak aktif.

4.8 Pengujian Rangkaian sensor tegangan

Pengujian kali ini dapat dilakukan dengan mengaktifkan kunci, sehingga tegangan 12 volt dari baterai akan terhubung dengan rangkaian, kemudian mengukur tegangan output dari rangkaian tersebut. Dari hasil pengujian didapatkan pada saat kunci tidak diaktifkan, maka output dari rangkaian ini adalah 4,7 volt. Ketika kunci diaktifkan, maka output dari rangkaian ini adalah 0 volt. Dengan demikian rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

Pengujian selanjutnya adalah dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroller pada P0.2, kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroller.

Program sebagai berikut:

Jb p0.2,$ Setb P0.1 . . .

Program diatas akan menunggu adanya sinyal low yang dikirimkan rangkaian sensor tegangan, dimana sensor tegangan tersebut dihubungkan dengan P0.2. Program akan terus menunggu sampai ada sinyal low yang dikirimkan oleh rangkaian sensor tegangan, maka program akan menghidupkan LED indikator yang dihubungkan ke P0.1.

(78)

4.9 Analisa Software

Bahasa yang digunakan untuk memperogram IC mikrokontroller AT89S51 ini adalah bahasa assembly untuk MCS-51. Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 editor, assembler, simulator (IDE). Setelah pogram selesai ditulis, kemudian di save dan 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 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. Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan ISP-Flash Programmer 3.0a.

; = = = = = = = = = = = = = ; ; program pengaman kenderaan ; ; = = = = = = = = = = = = = ; Alarm Bit P0.0

Lampu Bit P0.1 Sensor Bit P0.2 utama:

Clr Alarm Clr Lampu call tunda call tunda call tunda call tunda

;== cek hidup mesin ==; cek_hidup:

(79)

call cek_sensor mov a,p2

anl a,#0fh

cjne a,#11,cek_mati sjmp run_hidup

;== cek mati mesin ==; cek_mati:

mov a,p2 anl a,#0fh

cjne a,#12,cek_hidup sjmp run_mati

;== entry hidup ==; run_hidup: call tunda call tunda call tunda call tunda hidup: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#2,hidup call benar sjmp cek_hidup ;== entry mati ==; run_mati: call tunda call tunda call tunda call tunda mati: mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#3,mati clr lampu call alarm_aktip sjmp cek_hidup benar: setb lampu

(80)

setb Lampu jb sensor,$ acall delay Selesai: setb lampu Jb Sensor,Selesai Acall Delay Selesai1: Jnb Sensor,Selesai1 Acall Delay Ljmp Utama alarm_aktip: Setb Alarm call tunda clr alarm call tunda mov a,p2 anl a,#0fh cjne a,#10,alarm_aktip clr alarm call tunda ret mati_bunyi: clr alarm ret cek_sensor: jb sensor,sensor_Aman alarm_aktip_lagi: setb p2.7 mov 69h,#10 loop_alarm_aktip_lagi: Setb Alarm acall tunda clr alarm acall tunda djnz 69h,lanjut clr p2.7 lanjut: mov a,p2

(81)

anl a,#0fh

cjne a,#10,loop_alarm_aktip_lagi clr alarm

acall tunda ljmp cek_hidup

sensor_Aman: ret balik_utama:

ljmp utama ret tunda:

mov r7,#255 tnd:

mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret

delay:

mov r7,#2 dly:

mov r6,#255 dl:

mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,dl djnz r7,dly ret end

(82)

4.9 Flowchart Pengaman Kendaraan START KUNCI KONTAK LAMPU MATI ALARM HIDUP ALARM MATI 0 SINYAL DTMF *2 KUNCI KONTAK LAMPU HIDUP ALARM MATI ALARM MATI LAMPU MATI LAMPU MATI TIDAK ADA ADA YA TIDAK ON OFF YA TIDAK OFF ON

(83)

Di atas diperlihatkan sebuah flowchart Perancangan dan Pembuatan Alat Pengaman Kendaraan Terkoneksi Handphone Berbasis Mikrokontroller AT89S51, berikut adalah penjelasannya:

a. Program diawali dengan start yang berarti rangkaian diaktipkan.

b. Kemudian program akan menunggu sinyal DTMF. Jika ada sinyal DTMF maka program akan membandingkan nilai yang masuk dengan nilai *2.

c. Nilai *2 merupakan perintah untuk menghidupkan lampu/ beban setelah kunci kontak di ON kan.

d. Jika lampu/ beban dalam keadaan hidup maka alarm dalam keadaan mati, begitu juga sebaliknya.

e. Jika nilai yang masuk sama dengan *2 dan kunci kontak dalam ke adaan OFF maka lampu dan alarm tetap dalam keadaan mati..

f. Jika nilai yang diterima sama dengan 0 dan kunci kontak di ON kan maka alarm akan berbunyi.

g. Untuk mematikan alarm Tekan 0 dan kunci kontak di OFF kan.

(1)

setb Lampu jb sensor,$ acall delay Selesai:

setb lampu

Jb Sensor,Selesai Acall Delay

Selesai1:

Jnb Sensor,Selesai1 Acall Delay

Ljmp Utama

alarm_aktip:

Setb Alarm call tunda clr alarm call tunda mov a,p2 anl a,#0fh

cjne a,#10,alarm_aktip clr alarm

call tunda ret

mati_bunyi:

clr alarm ret

cek_sensor:

jb sensor,sensor_Aman

alarm_aktip_lagi: setb p2.7 mov 69h,#10 loop_alarm_aktip_lagi:

(2)

anl a,#0fh

cjne a,#10,loop_alarm_aktip_lagi clr alarm

acall tunda ljmp cek_hidup

sensor_Aman: ret balik_utama:

ljmp utama ret tunda:

mov r7,#255 tnd:

mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret

delay:

mov r7,#2 dly:

mov r6,#255 dl:

mov r5,#255 djnz r5,$ djnz r6,dl djnz r7,dly ret end

(3)

4.9 Flowchart Pengaman Kendaraan

START

KUNCI KONTAK LAMPU

MATI

ALARM HIDUP

ALARM MATI 0

SINYAL DTMF

KUNCI KONTAK

LAMPU HIDUP

ALARM MATI

TIDAK ADA

ADA

TIDAK

OFF