1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, dapat dirumuskan beberapa masalah yang dibahas dalam tugas akhir ini , yaitu:
1. Mikrokontroler berfungsi untuk mengolah data dari sensor suhu LM35 dan
membandingkannya dengan masukan setpoint dari keypad 2.
Suhu ruangan yang ingin dipertahankan dapat diset pada keypad. 3.
Kipas akan bekerja apabila suhu ruangan yang dideteksi LM35 actual lebih tinggi daripada suhu yang ingin dipertahankan referensi.
4. Heater akan bekerja apabila suhu ruangan yang dideteksi LM35 lebih rendah
daripada suhu yang ingin dipertahankan. 5.
Suhu yang dideteksi oleh sensor LM35 dan suhu yang diset pada keypad akan ditampilkan pada LCD.
1.3. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari tugas akhir ini adalah:
1. Membuat suatu alat yang dapat mengukur dan mengontrol suhu ruangan berbasis
mikrokontroler AT89S52. 2.
Untuk memanfaatkan mikrokontroler sebagai pusat pemproses data dalam
mengukur dan mengontrol suhu ruangan.
3. Menggunakan pemrograman bahasa assembly untuk diisikan pada
mikronkontroler.
4. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrument yang dapat
digunakan sebagai pengukur dan pengontrol suhu ruangan.
Universitas Sumatera Utara
1.4. Batasan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, dapat ditentukan beberapa batasan masalah dalam tugas akhir ini , yaitu:
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S52.
2. Bahasa assembly sebagai program yang digunakan pada mikrokontroler.
3. Sensor suhu yang digunakan sensor LM 35.
4. Untuk menampilkan suhu referensi dan suhu aktual digunakan LCD 2x16.
5. Sebagai pendinginpenurun suhu ruangan digunakan kipas 12 Volt
6. Sebagai pemanaspenaik suhu ruangan digunakan heater.
7. Sebagai input suhu referensi digunakan keypad 3 x 4
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pemahaman serta pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja sistem alat pengontrolan suhu ruangan dengan menggunakan mikrokontroler, maka
sistematika penulisan laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB 1 PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2 LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja rangkaian. Teori pendukung yang di bahas
antara lain: Mikrokontroller AT89S52 Hardware dan Software, bahasa pemograman yang digunakan, serta karakteristik dari komponen-
komponen pendukung.
BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM
Pada bagian ini akan di bahas sistem perancangan alat yaitu: diagram blok rangkaian, flowchart diagram alir dari rangkaian, skematik dari masing-
masing sub rangkaian, serta program yang akan diisikan ke mikrokontroller AT89S52.
BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA
Dalam bab ini akan dibahas tentang hasil pengujian dan analisa dari alat dan program untuk membuktikan kebenaran dari alat yang dibuat.
BAB 5 PENUTUP
Bab ini menjelaskan kesimpulan dan saran dari alat ataupun data yang dihasilkan dari alat. Bab ini juga merupakan akhir dari penulisan tugas
akhir ini.
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Perangkat Keras
2.1.1. Pengenalan Mikrokontroler AT89S52
Mikrokontroler adalah mikroprosessor yang dirancang khusus untuk aplikasi kontrol, dan dilengkapi dengan ROM, RAM dan fasilitas IO pada satu chip. AT89S52 adalah salah
satu anggota dari keluarga MCS-5152 yang dilengkapi dengan internal 8 Kbyte Flash PEROM Programmable and Erasable Read Only Memory, yang memungkinkan
memori program untuk dapat diprogram kembali. AT89S52 dirancang oleh Atmel sesuai dengan instruksi standar dan susunan pin 80C51.
Adapun kelebihan dari mikrontroller adalah sebagai berikut:
1. Penggerak pada mikrontroller menggunakan bahasa pemrograman assembly
dengan berpatokan pada kaidah digital dasar sehingga pengoperasian sistem menjadi sangat mudah dikerjakan sesuai dengan logika sistem bahasa assembly
ini mudah dimengerti karena menggunakan aplikasi dimana parameter input dan output langsung bisa diakses tanpa menggunakan banyak perintah. Desain
bahasa assembly ini tidak menggunakan begitu banyak syarat penulisan bahasa
Universitas Sumatera Utara
pemrograman seperti huruf besar dan huruf kecil untuk bahasa assembly tetap diwajarkan.
2. Mikrokontroler tersusun dalam satu chip dimana prosesor, memori, dan IO
terintegrasi menjadi satu kesatuan kontrol system sehingga mikrokontroler dapat dikatakan sebagai computer mini yang dapat bekerja secara inovatif sesuai dengan
kebutuhan sistem. 3.
Sistem running bersifat berdiri sendiri tanpa tergantung dengan komputer sedangkan parameter komputer hanya digunakan untuk download perintah
instruksi atau program. Langkah-langkah untuk download komputer dengan mikrokontroller sangat mudah digunakan karena tidak menggunakan banyak
perintah. 4.
Pada mikrokontroler tersedia fasilitas tambahan untuk pengembangan memori dan IO yang disesuaikan dengan kebutuhan sistem.
5. Harga untuk memperoleh alat ini lebih murah dan mudah didapat.
2.1.1.1. Spesifikasi penting AT89S52
Adapun spesifikasi dari mikrokontroler adalah sebagai berikut:
a.
Kompatibel dengan keluarga mikrokontroler MCS51 sebelumnya
b.
8 KBytes In sistem Programmable ISP flash memori dengan kemampuan 1000 kali bacatulis
c.
Tegangan kerja 4-5.0V
Universitas Sumatera Utara
d.
Bekerja dengan rentang 0 – 33MHz
e.
256x8 bit RAM internal
f.
32 jalur I0 dapat diprogram
g.
3 buah 16 bit TimerCounter
h.
8 sumber interrupt
i.
Saluran full dup leks serial UART
j.
Watchdog timer
k.
Dua data pointer
l.
Mode pemrograman ISP yang fleksibel Byte dan Page Model.
2.1.1.2. Konfigurasi AT89S52
Mikrokontroller keluarga MCS 51 memiliki port-port yang lebih banyak 40 port IO dengan fungsi yang bisa saling menggantikan sehingga mikrokontroller jenis ini
menjadi sangat digemari karena hanya dalam sebuah chip sudah bisa mengkafer untuk banyak kebutuhan. Konfigurasi dan deskripsi kaki-kaki mikrokomputer AT89S52 adalah
sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Konfigurasi Pin AT89S52
Fungsi dari masing-masing pin AT89S52 adalah :
1. Pin 1 sampai 8 Port 1 merupakan port pararel 8 bit dua arah bidirectional yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan general purpose.
2. Pin 9 merupakan pin reset, reset aktif jika mendapat catuan tinggi.
3. Pin 10 sampai 17 Port 3 adalah port pararel 8 bit dua arah yang memiliki fungsi pengganti sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1. Fungsi masing-masing pin pada port 3
4. Pin 18 sebagai XTAL 2, keluaran osilator yang terhubung pada kristal.
5. Pin 19 sebagai XTAL 1, masukan ke osilator berpenguatan tinggi, terhubung pada kristal.
6. Pin 20 sebagai Vss, terhubung ke 0 atau ground pada rangkaian.
7. Pin 21 sampai 28 Port 2 adalah port pararel 8 bit dua arah. Port ini mengirim byte alamat bila pengaksesan dilakukan pada memori eksternal.
8. Pin 29 sebagai PSEN Program Store Enable adalah sinyal yang digunakan untuk membaca, memindahkan program memori eksternal ROM EPROM ke
mikrokontroler aktif low.
Universitas Sumatera Utara
9. Pin 30 sebagai ALE Address Latch Enable untuk menahan alamat bawah selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai PROG aktif low yang
diaktifkan saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler on chip.
10.Pin 31 sebagai EA External Accesss untuk memilih memori yang akan digunakan, memori program internal EA = Vcc atau memori program eksternal EA = Vss,
juga berfungsi sebagai Vpp programming supply voltage pada saat memprogram internal flash memori pada mikrokontroler.
11. Pin 32 sampai 39 Port 0 merupakan port pararel 8 bit dua arah. Berfungsi sebagai alamat bawah yang dimultipleks dengan data untuk mengakses program dan data
memori eksternal.
12. Pin 40 sebagai Vcc, terhubung ke +5 V sebagai catuan untuk mikrokontroler.
2.1.2. Liquid Crystal Display LCD
LCD Liquid cristal display adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. Jenis LCD yang dipakai
pada alat ini adalah LCD M1632. LCD terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf angka dua baris,
masing – masing baris bisa menampung 16 huruf angka.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. LCD character 2x16 Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler
yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan
kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan.
Spesifikasi LCD M1632
1. Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.
2. ROM pembangkit karakter 192 jenis.
3. RAM pembangkit karakter 8 jenis diprogram pemakai .
4. RAM data tampilan 80 x 8 bit 8 karakter .
5. Duty ratio 116.
6. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit
mikroprosesor. 7.
Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan display clear , posisi kursor awal crusor home , tampilan karakter kedip display character
blink , penggeseran kursor crusor shift dan penggeseran tampilan display shift .
8. Rangkaian pembangkit detak.
9. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.
10. Catu daya tunggal +5 volt.
Universitas Sumatera Utara
2.1.3. ADC Analog to Digital Converter 0804
ADC adalah proses pengubahan sinyal analog menjadi digital. Proses pengubahan terjadi pada konverter atau pengubah yang dikenal dengan analog to digital converter. Proses
pengubahan ini dikenal juga dengan nama sistem akusisi data. Terdapat 4 macam ADC yang memenuhi standar industri, yaitu integrating, tracking converter, successive
approximation dan flashparalel. Keempat jenis ADC tersebut mawakili beberapa pertimbangan diantaranya resolusi, kecepatan konversi dan biaya.
Menurut cara pengkonversiannya, ADC dapat dikelompokkan dalam beberapa jenis yaitu: 1.
Tipe integrating Tipe integrating menawarkan resolusi tertinggi dengan biaya terendah. ADC tipe
ini tidak dibutuhkan rangkaian sample hold. Tipe ini memiliki kelemahan yaitu waktu konversi yang agak lama, biasanya beberapa milidetik.
2. Tipe tracking Tipe tracking menggunakan prinsip up down counter pencacah naik dan
pencacah turun. Binary counter pencacah biner akan mendapat masukan clock secara kontinyu dan hitungan kan bertambah atau berkurang tergantung pada
kontrol dari pencacah apakah sedang naik up counter atau sedang turun down counter. ADC tipe ini tidak menguntungkan jika dipakai pada sistem yang
Universitas Sumatera Utara
memerlukan rangkaian sample hold. ADC tipe ini sangat tergantung pada kecepatan clock pencacah, semakin tinggi nilai clock yang digunakan, maka
proses konversi akan semakin singkat. 3. Tipe flash paralel
Tipe ini dapat menunjukkan konversi secara lengkap pada kecepatan 100 MHz dengan rangkaian kerja sederhana. Sederetan tahanan mengatur masukan inverting
dari tiap-tiap konverter menuju tegangan yang lebih tinggi dari konverter sebelumnya jadi untuk tegangan masukan Vin denagn full scale range,
komparator dengan bias di bawah Vin akan mempunyai keluaran rendah. Keluaran komparator ini tidak dalam bentuk biner murni. Suatu dekoder
dibutuhkan untuk membentuk suatu keluaran yang biner. Beberapa komparator berkecepatan tinggi, dengan waktu tunda delay kurang dari 6 ns banyak
digunakan karena itu dihasilkan kecepatan konversi yang sangat tinggi. Jumlah komparator yang dibutuhkan untuk suatu konversi n bit adalah 2
n
4. Tipe successive approximation -1.
Tipe successive approximation merupakan suatu konverter yang paling sering ditemukan dalam dasar perangkat keras yang menggunakan ADC. Tipe ini
memiliki kecepatan konversi cukup tinggi meskipun dari segi harga relatif mahal. Prinsip kerja konverter tipe ini adalah dengan membangkitkan pertanyaan yang
pada intinya berupa tebakan nilai digital terhadap nilai tegangan analog yang
Universitas Sumatera Utara
dikonversikan. Apabila resolusi ADC ini adalah 2
n
Jenis 0804 ini merupakan ADC yang simpel dan mudah digunakan. IC ADC 0804 ini mempunyai 20 pin dengan konfigurasi seperti gambar berikut :
maka diperlukan maksimal n kali tebakan.
Gambar 2.3. konfigurasi pin IC ADC 0804
Pada ADC 0804, pin 11-18 merupakan pin keluaran digital yang dapat dihubungkan langsung dengan bus data-alamat. Apabila pin CS atau RD dalam keadaan
tinggi, pin 11 sampai pin 18 akan mengambang. Apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan muncul pada saluran keluaran. Untuk memulai suatu konversi, CS
harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah, converter akan mengalami reset dan ketika WR kembali pada keadaan tinggi, konversi segera dimulai.
Pin 5 adalah saluran untuk INTR, sinyal selesai konversi. INTR akan menjadi tinggi pada saat memulai konversi, dan dibuat aktif rendah bilamana konversi telah
Universitas Sumatera Utara
selesai. Pin 6 dan 7 adalah masukan diferensial yang membandingkan dua masukan sinyal analog. Jenis masukan ini memungkinkan pemilihan bentuk masukan , yaitu mentanahkan
pin 7 untuk masukan positif bersisi-tunggal single- ended positif input, atau mentanahkan pin 6 untuk masukan negatif bersisi-tunggal single-ended negatif input,
atau mengaktifkan kedua pin untuk masukan diferensial. Piranti ini mempunyai 2 ground, A GND dan D GND yang terletak pada pin 8 dan 10.
Keduanya harus digroundkan. Pin 20 disambungkan dengan catu tegangan yang sebesar +5V. Dalam ADC 0804, Vref merupakan tegangan masukan analog maksimum, yaitu
tegangan yang menghasilkan suatu keluaran digital maksimum FFH. Bila pin 9 tidak dihubungkan tidak dipakai, VREF berharga sama dengan tegangan catu VCC. Ini
berarti bahwa catu tegangan +5V memberikan jangkauan masukan analog dari 0 sampai +5V bagi masukan positif yang bersisi-tunggal.
Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data
hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan continue. Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi
instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat, kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran
INTR berlogika rendah. Pada penelitian ini ,prinsip konversi yang digunakan adalah mode control.
Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan
analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian pengonversi. 2.
Rangkaian Konversi AD plus rangkaian kontrolnya. Gambar dibawah ini menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke
sinyal digital.
Konversi AD
Kontrol
01
Ke INT CPU PB7-PB0
Ke parallel Input port
SH Input
analog 01
START Konversi, SOC Chip Select, CE
END Konversi, EOC
Gambar 2.4. Diagram ADC secara umum Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam hal ini
mikroprosesor mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC start of conversion dikirimkan sehingga
ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan konversi ke digital.
Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC end of
conversion yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di PB7-PB0. . Program yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya, program utama
mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutup dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus diperhatikan, tetapi berakibat
data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena CPU tidak dapat membedakan
Universitas Sumatera Utara
keadaan ambang ketika ADC tengah melakukan konversi dengan keadaan data siap valid. Agar lebih efektif, fungsi interrupt harus diaktifkan untuk menghindari
terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap. Dengan demikian CPU hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt.
Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai sangat
tergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu. Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut. Karena inilah maka karakteristik ADC
yang paling penting adalah waktu konversi conversion time. Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah sistem lengkap justru
sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atau prosesor dalam mengolah data input- output secara cepat, dan bukan hanya karena kualitas ADC-nya.
2.2. Komponen-komponen Pendukung