Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI

PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51

TUGAS AKHIR

ARMIYANA EKA PUTRI A

062408044

DEPARTEMEN FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

MEDAN

2009

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

PERSETUJUAN

Judul : APLIKASI PHOTODIODA DAN LED

INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : ARMIYANA EKA PUTRI A Nomor Induk Mahasiswa : 062408044

Program Studi : AHLIMADYA (D3) Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

Diluluskan di Medan, Juli 2009

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Program Studi D3 FIN Pembimbing

Drs.Syahrul Humaidi M.sc Dra,Justinon,Msi NIP. 132 050 870 NIP.130 877 995

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

PERNYATAAN

APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR

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

Medan , Juli 2009

ARMIYANA EKA PUTRI A 062408044

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan anugrahnya serta kesehatan , pengetahuan , dan pengalaman pada penulis ,

sehingga

dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul “APLIKASI FOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM

PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51”. Laporan ini merupakan hasil tugas akhir yang sudah dikerjakan dan merupakan salah satu kurikulum untuk mahasiswa program studi Fisika Instrumentasi pada Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam di Universitas Sumatra Utara Medan.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Drs.Syahrul Humaidi ,Msc,Ketua Program Studi D3 Fisika

Instrumentasi

2. Ibu Dra. Justinon,Msi,selaku sekretaris jurusan Fisika Instrumentasi FMIPA USU.

3. Ibu Dra.Justinon,Msi ,selaku Dosen pembimbing dalam penyusunan laporan ini.

4. Bapak dan Ibu staff pengajar di Fakultas MIPA , khusunya program studi Fisika Instrumentasi.

5. Kedua orang tua ( ayah dan mama) serta saudara – saudara penulis (Nidya, Ikhsan , Aji) yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan .

Seluruh sahabat – sahabat penulis kak Henny, Juli , Eny, Ari Item , Kuyeen , Lia,

Rina , bang Re dan teman – teman FIN stambuk 06 yang banyak membantu dan

memberi dukungan dan semangat.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan , oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan laporan ini.

Akhir kata semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan yang berguna bagi pembaca.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

ABSTRAK

Penghitung skor dalam permainan bola basket ini dirancang dari aplikasi photodioda dan LED infra merah agar dapat mengetahui ketika bola masuk ke keranjang, dan secara otomatis menambahkan nilai skornya.

Untuk mengetahui ketika bola basket masuk ke keranjang , maka pada keranjang akan dilengkapi dengan photodiode dan LED infra merah sebagai sensor kedekatan , sehingga ketika ada bola yang masuk ke keranjang maka sensor tersebut akan mengirimkan sinyal tertentu ke mikrokontroler.Penghitung skor ini juga dilengkapi dengan buzzer sebagai alat bantu bagi para tuna netra agar mengetahui bahwa terjadi pertambahan skor .

Mikrokontroler berfungsi untuk mengolah sinyal yang dikirim oleh sensor kemudian menentukan nilai skor mana yang harus ditambahkan pada display papan skor. Saat terjadi theree point,maka juri akan menekan tombol tertentu untuk menambah nilai pada papan skor tersebut.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Daftar Isi vi Daftar Tabel vii

Daftar Gambar ix Bab 1 Pendahuluan 1

1.1Latar Belakang Masalah 1

1.2Rumusan Masalah 2 1.3Tujuan Penulisan 2

1.4Batasan Masalah 3

1.5Sistematika Penulisan 3

Bab 2 Landasan Teori 5

2.1 Mikrokontroller AT89S51 5

2.1.1 Kontruksi AT89S51 7

2.1.2 Pin – Pin pada Mikrokontroller AT89S51 8

2.2 Resisitor 11

2.2.1 Fixed Resisitor 12

2.2.2 Variable Resistor 14

2.3 Kapasitor 16

2.3.1 Electrolytic Capacitor (ELCO) 18

2.3.2 Ceramic Capasitor 19 2.3.3 Nilai Kapasitor 19

2.4 Transisitor 20

2.5 Photodioda 25

2.6 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah ( LED infra merah ) 27 2.7 Seven Segmen 28

2.8 Bahasa Assembly MCS-51 30 2.9 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator 34

2.10 Software Downloader 35 Bab 3 Perancangan Alat 36 3.1 Diagram Blok 36

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 39

3.4 Perancangan Sensor Benda 41

3.5 Perancangan Rangkaian Display Seven Segmen 44 3.6 Perancangan Rangkaian Tombol 45

3.7 Diagram Alir Program 47

Bab 4 Pengujian Alat dan Program 49

4.1 Pengujian Power Supplay (PSA) 49

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 49

4.3 Pengujian Rangkaian Sensor Gerak 52

4.4 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 54

4.5 Pengujian Rangkaian Tombol 56 Bab 5 Kesimpulan dan Saran 57

5.1 Kesimpulan 57 5.2 Saran 58 Daftar Pustaka

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 10

Tabel 2.2 Gelang Resistor 13

Tabel 2.3 Bahan – Bahan Dielektrik 17

Tabel 2.4 Nilai Kapasitor 20

Tabel 4.1 Lama Waktu Tunda 51

Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 54

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 IC Mikrokontroller AT89S51 8

Gambar 2.2 Resistor Karbon 12

Gambar 2.3 Potensiometer 14 Gambar 2.4 Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer 15

Gambar 2.5 Skema Kapasitor 16 Gambar 2.6 Electrolytic Capacitor (ELCO) 18

Gambar 2.7Ceramic Capacitor 19 Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor 21

Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar 22

Gambar 2.10 Karakteristik Daerah Saturasi Pada Transistor 23

Gambar 2.11 Transistor Sebagai Saklar 24

Gambar 2.12 Photodioda 26

Gambar 2.13 Simbol dan Rangkaian Dasar Sebuah LED 27

Gambar 2.14 Susunan Seven Segmen 28

Gambar 2.15 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda 29

Gambar 2.16 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Katoda 29 Gambar 2.17 8051 Editor,Assembler,Simulator 34

Gambar 2.18 ISP – Flash Programer 3.a 35

Gambar 2.19Diagram Blok 36 Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 37

Gambar 3.2 Rangkaian Minimum Mikrokontroller 39 Gambar 3.3 Rangkaian Pemancar Infra Merah 41 Gambar 3.4 Rangkaian Penerima Sinar Innfra Merah 42 Gambar 3.5 Rangkaian Display Seven Segmen 44

Gambar 3.6 Rangkaian Tombol 46

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Contohnya dibidang olah raga bola basket. Awalnya papan skor yang digunakan adalah dengan menggunakan tulisan tangan, namun kemudian digantikan dengan display papan elektronik yang terdiri dari beberapa lampu/LED yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat membentuk angka-angka tertentu.

Pada penghitung skor bola basket elektronik ini, untuk menambahkan nilainya, maka juri harus menekan tombol-tombol tertentu sehingga dengan demikian angka pada penghitung skor akan bertambah sesuai dengan skor yang diperoleh masing – masing pemain. Dalam kurun waktu singkat perkembangan teknologi melaju dengan sangat pesat. Perkembangan teknologi ini merupakan hasil kerja keras dari rasa ingin tahu manusia terhadap suatu hal yang pada akhirnya diharapkan akan mempermudah manusia. Dengan pesatnya laju perkembangan teknologi tersebut banyak bermunculan alat-alat yang canggih yang dapat bekerja secara otomatis.

Dalam bidang elektronika, perlahan-lahan peralatan-peralatan manual mulai digantikan dengan peralatan elektronik yang dapat bekerja secara otomatis.Untuk lebih memudahkan, maka sebaiknya display papan skor ini dilengkapi dengan sensor

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

tertentu yang dapat mendeteksi/ mengetahui ketika ada bola yang masuk ke dalam basket/keranjang, dan secara otomatis menambahkan nilai skornya.

Untuk dapat mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor dan manambahkan skor pada penghitung skor, maka dibutuhkan pula rangkaian pengolah sinyal dan rangkaian penghitung, dalam hal ini digunakan sebuah mikrokontroler.

1.2 Rumusan Masalah

Mengacu pada hal diatas, pada tugas akhir ini saya akan merancang aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51.

Pada alat ini akan digunakan photodiode dan LED inframerah yang diletakkan pada basket/keranjang sebagai sensor kedekatan, sehingga ketika ada bola yang masuk, maka sensor tersebut dapat mendeteksinya.

Untuk dapat mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor, maka digunakan sebuah mikrokontroler, dalam hal ini mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler AT89S51.

1.3 Tujuan Penulisan

Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikrokontroller sebagai alat pengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor dan menampilkannya dalam bentuk bilangan/angka.

2. Memanfaatkan LED infra merah dan potodioda sebagai sensor kedekatan (proximity sensor).

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

3. Merancang display papan skor bola basket.

1.4 Batasan Masalah

Mengacu pada hal diatas, saya akan merancang aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51, dengan batasan-batasan sebagai berikut :

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51.

2. Sensor kedekatan yang digunakan adalah LED infra merah dan potodioda. 3. Untuk menampilkan angka digunakan beberapa seven segmen.

4. Buzzer digunakan sebagai pertanda pertambahan nilai / skor dalam permainan 5. Alat hanya dapat menambahi nilai biasa, tidak mengetahui ketika terjadi nilai

three point.

6. Untuk memberikan nilai three point, maka juri harus menekan tombol tertentu.

1.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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

BAB 2 LANDASAN TEORI

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

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

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

BAB 4 ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1. Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroller, sebagai suatu teknologi baru yaitu teknologi mikrokontroler dan microkomputer, hadirnya sangat membantu dunia elektronika dan kebutuhan pasar . Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara dalam jumlah banyak sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan microprocessor). Dengan arsitektur yang sangat praktis, mikrokontroler hadir untuk memenuhi kebutuhan industri dan kebutuhan konsumen akan suatu keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggi serta dalam bidang pendidikan.

Mikrokontroller adalah mikrokomputer chip tunggal, tidak seperti system computer yang mampu untuk aplikasi- aplikasi serbaguna. Microcontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan pada system computer dan mikrokontroller 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 mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara.

Microcontroller AT89S51 merupakan sebuah system computer yang seluruh atau sebagian elemennya dikemas dalam satu chip IC. Mikrokontroller merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis Microcontroller ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.

Pada prinsipnya program pada Microcontroller 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 microcontroller AT89S51( gambar 2.2 ) 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

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

f. Empat buah programable port I/O ( gambar 2.2 ) yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/o

g. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART

h. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

2.1.1 Kontruksi AT89S51

Microcontroller AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-fard dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89C4051 otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja

Microcontroller.Microcontroller memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda yaitu :

a. 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.

b. 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 Microcontroller dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC Microcontroller dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu Microcontroller

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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 Microcontroller diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM Programmer (gambar 2.2 ).

2.1.2 Pin-Pin pada Microcontroller AT89S51

Deskripsi pin-pin pada Microcontroller AT89S51 (gambar 2.2) :

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

(www.atmel.com)

Pin 40 ( VCC )

Sumber tegangan positif ( suplai tegangan) Pin 20 ( GND )

Ground ( sumber tegangan ) Pin 39-Pin 32 ( Port 0 )

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.

Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, por ini akan mempunyai internal pull up.

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

Pin 21 – pin 28 ( Port 2 )

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

up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Pin 10 – pin 17 ( Port 3)

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

Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 (www.atmel.com) Nama pin Fungsi P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)

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

Pin 9 ( RST )

Merupakan masukan reset ( aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ketinggi akan mereset mikrokontroller ini.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash.

Pin 29 (PSEN)

Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (pin 31)

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

Pin 19 ( XTAL1)

Input untuk clock internal. Pin 18 (XTAL 2)

Output dari osilator.

Komponen-Komponen Pendukung

2.2 Resistor

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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 insulator.

2.2..1 Fixed Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika ( gambar 2.3 ) 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)

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Tabel 2.2 Gelang Resistor

Resitansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna emas, perak atau tanpa warna. Warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling ujung atau juga dengan lebar yang lebih kecil, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam.Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor tersebut dan dapat mengetahui besar nilai tahanan.

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

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 -

Abu-abu 8 8 100000000 -

Putih 9 9 1000000000 -

Emas - - 0,1 5%

Perak - - 0,01 10%

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor penggalinya.

2.2.2 Variable Resistor

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable 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. Missal 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 nya terbatas sampai 300 derajat

putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali – kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers” ( gambar 2.4 )

Gambar 2.3 Potensiometer (www.google.com)

Gambar 2.4 untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada 3 tipe didalam perubahan

nilai dari resistor variable ( grafik gambar 2.5)

Gambar 2.4 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer

Pada saat tipe A ( gambar 2.5 ) 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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

2.3 Kapasitor

Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik (gambar 2.6). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan

oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik( tabel 2.2) yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka 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 kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini “tersimpan” selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Tabel.2.2 bahan – bahan dielektrik( www.google.com/kapasitor.htm)

Udara Vakum K = 1

Aluminium oksida K = 8

Keramik K = 100 - 1000

Gelas K = 8

Polyethylene K = 3

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok 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.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

2.3.1 Electrolytic Capacitor (ELCO)

Gambar 2.6. Electrolytic Capacitor (ELCO)

(www.rohm.com/en/capacitor/what1/html) Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane

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.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

2.3.2 Ceramic Capacitor

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

Gambar 2.7. Ceramic Capacitor( www.rohm.com/en/capacitor/what1.html)

2.3.3 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 dibawah.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Tabel 2.3 Nilai Kapasitor (www.rohm.com/en/capcitor/what1/html)

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

Farad).

2.4 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 seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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 2.8. Simbol tipe transistor 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.

C B

E

C B

E

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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 gambar 2.10.

Gambar 2.9. Transistor sebagai Saklar ON

Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi ( Malvino,Albert paul 2003)

Rc Vcc

Imax = ………..……….(2.3)

Rc Vcc I

.

hfe B = ……….……….(2.4)

Rc . hfe

Vcc

I_B= ……….(2.5)

Saklar On Vcc

Vcc

IC _R

RB

VB

IB VBE

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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

B BE B B R V V

I = − ……….(2.6)

VB = IB . RB + VBE………..(2.7)

BE B B V Rc . hfe R . Vcc

V = + ………(2.8)

Jika tegangan VB telah mencapai BE B B V Rc . hfe R . Vcc

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

Gambar 2.9 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 3.1 dikenal sebagai daerah saturasi.

Gambar 2.10. 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).

Titik Sumbat (Cut off)

IB > IB(sat)

IB = IB(sat)

IB Penjenuhan (saturation)

IC

Rc Vcc

IB = 0

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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 gambar dibawah 2.12

Gambar 2.11.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

IB = C ………...…(2.9)

IC = IB . hfe ….………(2.10)

IC = 0 . hfe ………..………(2.11)

IC = 0 ………..(2.12)

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

Vcc = Vc + VCE …………..………(2.13)

VCE = Vcc – (Ic . Rc) …..………(2.14)

VCE = Vcc …..………(2.15)

Saklar Off Vcc

Vcc

IC _R

RB

VB

IB VBE

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

2.5 Photodioda

Photodioda adalah dioda sambungan p – n yang secara khsus dirancang untuk mendeteksi cahaya.. Piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n ini biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atai PIN potodioda. Energi cahayanya lewat melalui lensa yang mengekspos sambungan dan beroprasi pada mode bias mundur.arus bocor bias mundur meningkat dengan penigkatan level cahaya.Harga arus umumnya adalah dalam rentang Micro – amperedan photodiode memiliki waktu respon yang cepat terhadap cahaya. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.

Mode Operasi

Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda:

1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil. 2. mode potokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan

revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan arus poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol). Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier .

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Karakteristik bahan potodioda:

1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm).

2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm).

3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai 1600nm).

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

330฀ VCC

5V

2.6 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED infra Merah)

LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian.

Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain misalnya Galium Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon energi cahaya dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah.

Gambar 2.13 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED

Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan

p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi

dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi. 2.7 Seven Segmen

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

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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

Seven segmen ada 2 tipe, yaitu common anoda dan common katoda. Pada seven segmen tipe common anoda, anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke sumber tegangan positip dan katoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar 2.1

Gambar 2.15 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda

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

Pada seven segmen tipe common kaoda, kaoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan gambar 2.17

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 2.16 konfigurasi seven segmen tipe common katoda

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

2.8 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. Dari 51 instruksi ,yang sering digunaakan orang hanya 10 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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,

MOV R0,#80h Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop ...

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

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :

...

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

... TUNDA:

...

4. Instruksi RET

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

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

... RET

5. Instruksi JMP (Jump)

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

Loop:

... ... JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

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

Loop:

JB P1.0,Loop ...

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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

Loop:

JNB P1.0,Loop ...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

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

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop ...

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

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,

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

...

INC R0 R0 = R0 + 1 ...

11.Dan lain sebagainya

2.9 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Tampilannya gambar 2.18

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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.

2.10 Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya gambar 2.19

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 2.18. ISP- Flash Programmer 3.a (www.filehippo.com)

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.

BAB III

PERANCANGAN ALAT

3.1Diagram Blok

Secara garis besar, rangkaian display papan skor otomatis dapat dibagi menjadi 4 blok utama, yaitu, blok power supplay, sensor, mikrokontroler, tombol dan display seven segmen. Gambar Blok diagram gambar 3.1

Power Supplay

2 buah Sensor

2 buah Tombol

Mikro AT89S51

Display Seven Segmen

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 3.1 Diagram Blok

Power supplay berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Sensor berfungsi untuk mengetahui ketika bola memasuki basket/ring. Tombol berfungsi untuk menambah nilai 1 pada display ketika terjadi three point. Mikrokontroler berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirimkan oleh tombol dan sensor kemudian mengolah sinyal tersebut untuk kemudian menampilkan angka sesuai dengan sinyal yang dikirimkan oleh sensor atau tombol. Display seven segmen berfungsi sebagai tampilan angka untuk menampilkan skor. Relay berfungsi untuk menghidupkan buzer, ketika ada bola basuk ke dalam ring.

3.2Perancangan Rangkaian Power Supplay (PSA)

Rangkaian power supplay berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt, keluaran 5 volt ini digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian. Rangkaian power supplay adaptor oleh gambar 3.2

Vreg LM7805CT

IN OUT TIP32C

100฀

100uF

330฀

2200uF 1uF

220 V AC

0 V

5 Volt DC

0 Volt 12 Volt DC 12 V AC

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 F. 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.Transistor tipe PNP ini akan aktip jika tegangan pada basis > 0,7 volt dari tegangan positip. Tegangan positip yang dihubungkan ke emitor sebesar 12 volt, sehingga transistor akan aktip jika diberi tegangan yang lebih kecil dari 12 volt – 0,7 volt = 11,3 volt. Dalam kondisi biasa (LM7805 tidak kekurangan arus), maka basis akan mendapatkan tegangan 12 volt, sehingga transistor tidak aktip, emitor tidak terhubung dengan kolektor, sehingga tegangan pada kolektor sama dengan tegangan pada output regulator LM7805 yaitu 5 volt. Namun jika rangkaian membutuhkan arus yang lebih banyak, maka regulator

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

5V VCC 10uF 5V VCC 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) P3.5 (T1) 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 ฀ 2SA733 5V VCC

akan mengambil arus dari inputnya, sehingga tegangan pada input regulator akan turun hingga lebih kecil dari 11,3 volt, transistor akan aktip, maka arus akan mengalir dari emitor ke kolektor. Pada transistor ini jika aktip, maka yang mengalir dari emitor ke kolektor adalah arusnya, sedangkan tegangannya tidak, sehingga tegangan pada kolektor tetap 5 volt.

3.3Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirimkan oleh tombol dan sensor kemudian mengolah sinyal tersebut untuk kemudian menampilkan angka sesuai dengan sinyal yang dikirimkan oleh sensor atau tombol. Ragkaian minimum mikrokontroller AT89S51 gambar 3.2 berikut ini :

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroller

Mikrokontroler 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 mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.

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

t= =ΩR x C 10K =x10 µF 1 detm ik

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke in 17 ini tidak digunakan lagi.

3.4Perancangan Rangkaian Sensor Benda

Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada bola yang masuk ke ring/basket. Pada alat ini sensor benda yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah, sebuah potodioda dan sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini,

VCC 5V

Infra Merah 18฀

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

A733 Vcc Vcc C 945 3 2 3 1 1 µc Vcc 1 K 1 K 100 K 330

Gambar 3.4 Rangkaian Pemancar infra merah

Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar ( berdasarkan Hukum Ohm):

5

0, 05 50

100 V

i A atau mA

R

= = = ...(3.2) Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh.

Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan sinyal tertentu, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pancaran sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah (gambar 3.5 )

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Gambar 3.5 Rangkaian Penerima sinar infra merah

Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 M ohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 K ohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN C828, ini berari untuk membuat transistor tersebut aktip maka tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika potodioda mendapatkan sinar infra merah. Analisanya sebagai berikut:

Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 15 Mohm, sehingga:

Vout akan diumpankan be basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak aktip.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Jika ada sinar infra merah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 300 Kohm, sehingga:

2 330.000 5 2, 619

1 2 300.000 330.000

R

Vo xVcc x Volt

R R

== =

+ +

Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktip.

Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya aktipnya transistor A733 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktip.

Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51 sehingga jika transistor ini aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor tidak terhalang oleh benda.

Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar infra merah dari pemancar. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 SEVEN_SEG_DISPLAY

A B C DE F G

In Cl o c k O ut

D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 4094 D7 2 3 10 14 13 12 11 7 6 5 4 AT89S51

Rangkaian display seven segmen ini berfungsi untuk menampilkan nilai skor dari hasil pertandingan. Rangkaian display seven segmen ditunjukkan pada gambar 3.6

Gambar 3.6 Rangkaian Display Seven Segmen

Display ini menggunakan 6 buah sevensegmen yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S51. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.

Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan seven segmen agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segmen yang digunakan adalah tipe common katoda, ini berarti segmen akan hidup jika diberi data high (1) dan segmen akan mati jika diberi data low (0).

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

4K7

AT8 9 S5 1

VCC 5V

To mb o l

330฀

2 VCC 3.6Perancangan Rangkaian Tombol

Rangkaian tombol ini berfungsi untuk menambah poin satu ketika terjadi lemparan three point. Pada alat ini terdapat 2 buah tombol, yang masing-masing mempunyai fungsi sebagai tombol untuk menambah point pada display sebelah kanan dan display sebelah kiri. Saat terjadi penekanan tombol sebelah kanan, maka angka pada display sebelah kanan akan bertambah 1. Saat terjadi penekanan tombol sebelah kiri, maka angka pada display sebelah kiri akan bertambah 1. Gambar rangkaian tombol ditunjukkan gambar 3.7

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Rangkaian keypad ini terdiri dari sebuah keypad yang salah satu pinnya dihubungkan ke ground dan pin yang lain dihubungkan ke VCC dan AT89S51, yaitu pada pin 1 atau P1.0, sehingga ketika tidak terjadi penekanan keypad maka P1.0 akan mendapatkan logika high sehingga LED akan mati, dan sebaliknya saat terjadi penekanan pada keypad, maka P1.0 akan mendapatkan logika low, sehingga LED akan menyala. LED disini hanya sebagai indikator ketika tombol ditekan.

3.7Diagram Alir Program

Start

Display1 = 0 Display2 = 0

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Tidak Ya

Tidak

Ya Tidak

Ya

Ya

Gambar 3.8 Diagram Alir Program

Program diawali dengan start, yang berarti rangkaian diaktipkan, kemudian program akan memberikan nilai 0 pada masing-masing display, yaitu display1 dan display2. Selanjutnya program akan mengecek sinyal dari sensor1, sensor2, tombol1 dan tombol2.

Sensor 2 ?

Tombol1?

Tombol2? Display1 + 2

Display2 + 2

Display1 + 1 Display2 + 1 buzer

buzer

buzer

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Jika ada sinyal dari sensor1, maka program akan menambahkan angka pada display1 dengan dengan 2, selanjutnya program akan kembali mengecek sensor atau tombol mana yang memberikan sinyal. Kemudian bazer hidup.

Jika ada sinyal dari sensor2, maka program akan menambahkan angka pada display2 dengan dengan 2. , selanjutnya program akan kembali mengecek sensor atau tombol mana yang memberikan sinyal.

Jika ada sinyal dari tombol1, yang berarti tombol1 ditekan sebagai tanda bahwa telah terjadi three point, maka program akan menambahkan angka pada display1 dengan dengan 1, selanjutnya program akan kembali mengecek sensor atau tombol mana yang memberikan sinyal.

Hal yang sama juga terjadi jika tombol2 ditekan, yang berarti tombol1 ditekan sebagai tanda bahwa telah terjadi three point, maka program akan menambahkan angka pada display2 dengan dengan 1, selanjutnya program akan kembali mengecek sensor atau tombol mana yang memberikan sinyal.

BAB 4

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran sebesar + 5,1 volt. Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Mikrokontroler AT89S51 dapat bekerja pada tegangan 4,0 sampai dengan 5,5 volt, sehingga tegangan 5,1 volt ini cukup untuk mensupplay tegangan ke mikrokontroler AT89S51. Dengan demikian rangkaian ini sudah dapat bekerja dengan baik.

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Setb P3.7 Acall tunda Clr P3.7 Acall tunda

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Sjmp Loop Tunda:

Mov r7,#255 Tnd: Mov r6,#255

Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.7 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan transistor aktif, sehingga LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan transistor tidak aktif sehingga LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.

Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut : Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu = 12 1

12 MHz = mikrodetik.

Tabel 4.1 Lama Waktu Tunda

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

MOV Rn,#data 2 2 x 1 d = 2 d

DJNZ 2 2 x 1 d = 2 d

RET 1 1 x 1 d = 1 d

Tunda:

mov r7,#255 2

Tnd: mov r6,#255 2

djnz r6,$ 255 x 2 = 510 x 255 = 130.054 = 130.058 = 130.059 d

djnz r7,loop3 2

djnz r2,loop8 2

ret 1

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan program di atas adalah 130.059 detik atau 0,130059 detik dan dapat dibulatkan menjadi 0,13 detik.

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S51, kemudian mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Pengujian pada rangkaian sensor gerak ini dapat dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan sumber tegangan 5 volt, kemudian meletakkan potodioda dan infra merah secara berhadapan. Ketika diletakkan secara berhadapan, maka pancaran sinar infra merah akan mengenai potodioda, sehingga menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima akan menyala, dan tegangan output rangkaian sebesar 0,2 volt. Namun ketika antara infra merah dan potodioda diberi suatu penghalang, yang menyebabkan pancaran infra merah tidak mengenai potodioda, hal ini menyebabkan LED indikator pada rangkaian penerima tidak menyala dan tegangan output dari rangkaian ini sebesar 4,8 volt.

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan cara menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler AT89S51, dan memberikan program tertentu pada mikrokontroler AT89S51.Untuk mendeteksi adanya sinyal yang dikirimkan oleh sensor, maka mikrokontroler harus diprogram untuk untuk dapat mengecek sinyal apa yang dikirimkan oleh sensor. Jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal high (1), berarti tidak ada benda yang masuk ke basket/ring, namun jika sinyal yang dikirimkan adalah sinyal low, maka ini berarti ada benda yang masuk ke ring/basket. Program untuk mendeteksi pengiriman sinyal dari rangkaian sensor ini adalah,

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

sensor_Ring_kanan Bit P1.3 Sensor_Ring_Kiri Bit P1.2

Cek_Ring_Kanan:

Jnb sensor_Ring_kanan,Cek_Ring_Kiri Clr P3.7

. . .

Cek_Ring_Kiri:

Jnb sensor_Ring_kiri,Cek_Tombol_kanan Setb P3.7

. . .

Di awal program dibuat inisialisasi port, dimana rutin ini menunjukkan bahwa sensor ring kanan dihubungkan ke P1.3 dan sensor ring kiri dihubungkan ke P1.2. Kemudian program akan dilanjutkan dengan rutin cek ring kanan. Pada rutin ini program akan melihat kondisi P1.3 yang dihubungkan ke sensor ring kanan, dengan menggunakan perintah JnB (jump if not bit), jika kondisi P1.3 bit (high), yang berarti tidak ada benda yang masuk ke ring/basket, maka program akan lompat ke rutin cek kiri ring. Namun jika kondisi P1.3 notbit (low), maka program akan melanjutkan ke rutin Clr P3.7. Perintah ini akan menyebabkan LED yang terhubung ke P3.7 mati. Jika rangkaian telah berjalan sesuai dengan program yang diberikan, maka rangkaian telah bekerja dengan baik.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

4.4 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen

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

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

Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen Angka Data yang dikirim

1 13H

2 0E7H

3 77H

4 3BH

5 7DH

6 0FDH

7 17H

8 0FFh

9 7FH

0 0DFH

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

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

bil0 equ 0dfh bil1 equ 13h bil2 equ 0e7h bil3 equ 77h bil4 equ 3bh bil5 equ 7dh bil6 equ 0fdh bil7 equ 17h bil8 equ 0ffh bil9 equ 7fh Loop:

mov sbuf,#bil0

Jnb ti,$ Clr ti sjmp loop

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Loop:

mov sbuf,#bil1 Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil2 Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil3 Jnb ti,$

Clr ti sjmp loop

Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.

4.5 Pengujian Rangkaian Tombol

Pengujian rangkaian ini dapat dilakukan dengan cara menekan keypad, melihat LED indikator dan mengukur tegangan outputnya. Pada saat keypad tidak ditekan, maka tegangan output dari rangkaian ini sebesar 5 volt dan LED indikator tidak menyala. Namun saat keypad ditekan, maka tegangan output dari rangkaian ini sebesar 0 volt dan LED indikator menyala. Dengan demikian maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Pemrograman

sensor_Ring_kanan Bit P1.3 Sensor_Ring_Kiri Bit P1.2 Tombol_Kanan Bit P1.0 Tombol_kiri Bit P1.1

bil0 equ 0dfh bil1 equ 13h bil2 equ 0e7h bil3 equ 77h bil4 equ 3bh bil5 equ 7dh bil6 equ 0fdh bil7 equ 17h bil8 equ 0ffh bil9 equ 7fh

Main:

mov 60h,#0h mov 61h,#0h mov 62h,#0h mov 70h,#0h mov 71h,#0h mov 72h,#0h

Utama: mov r0,60h acall transfer mov 63h,r1 mov r0,61h acall transfer mov 64h,r1 mov r0,62h

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

acall transfer mov 65h,r1 mov r0,70h acall transfer mov 73h,r1 mov r0,71h acall transfer mov 74h,r1 mov r0,72h acall transfer mov 75h,r1 acall tampil Cek_Ring_Kanan:

Jnb sensor_Ring_kanan,Cek_Ring_Kiri Nop

Jb sensor_Ring_kanan,$ Acall Display_Kanan Acall Display_Kanan sjmp Utama

Cek_Ring_Kiri:

Jnb sensor_Ring_kiri,Cek_Tombol_kanan Nop

Jb sensor_Ring_kiri,$ Acall Display_Kiri Acall Display_Kiri sjmp Utama

Cek_Tombol_kanan:

Jb Tombol_kanan,Cek_Tombol_kiri Nop

Jnb Tombol_kanan,$ Acall Display_Kanan

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

sjmp Utama

Cek_Tombol_kiri:

Jb Tombol_kiri,Cek_Ring_Kanan Nop

Jnb Tombol_kiri,$ Acall Display_Kiri sjmp Utama

Display_Kanan: inc 70h mov r2,70h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama mov 70h,#0h

inc 71h mov r2,71h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama mov 71h,#0h

inc 72h mov r2,72h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama Balik_Utama:

Ret

Display_Kiri: inc 60h mov r2,60h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1 mov 60h,#0h

inc 61h mov r2,61h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1 mov 61h,#0h

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

inc 62h mov r2,62h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1 Balik_Utama1:

Ret

transfer:

cjne r0,#0h,satu mov r1,#bil0 ret

satu:

cjne r0,#01h,dua mov r1,#bil1 ret

dua:

cjne r0,#02h,tiga mov r1,#bil2

ret tiga:

cjne r0,#03h,empat mov r1,#bil3

ret empat:

cjne r0,#04h,lima mov r1,#bil4

ret lima:

cjne r0,#05h,enam mov r1,#bil5

ret enam:

cjne r0,#06h,tujuh mov r1,#bil6

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

ret tujuh:

cjne r0,#07h,delapan mov r1,#bil7

ret delapan:

cjne r0,#08h,sembilan mov r1,#bil8

ret sembilan:

cjne r0,#09h,transfer mov r1,#bil9

ret

tampil:

mov sbuf,63h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,64h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,65h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,73h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,74h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,75h jnb ti,$ clr ti

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

acall delay ret

delay:

mov r7,#255 dly:

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

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil pelaksanaan perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis dapat menarik kesimpulan , antara lain :

1. Potodioda merupakan sensor yang peka terhadap cahaya infra merah, dimana hambatan potodioda akan semakin kecil jika intensitas infra merah yang mengenainya semakin besar. Dan sebaliknya hambatannya akan semakin besar jika intensitas infra merah yang mengenainya semakin kecil. Karakteristik inilah yang dimanfaatkan, sehingga potodioda dapat digunakan sebagai sensor benda.

2. Mikrokontroler AT89S51 dapat diaplikasikan sebagai alat pencacah/ penghitung, yang dapat menerima sinyal dari sensor dan dapat mengolahnya untuk ditampilkan dalam bentuk angka.

3. Bahwa pada dasarnya untuk kerja mikrokontroller sangat bergantung pada urutan instruksi yang dijalankannyayaitu program yang ditulis di ROM.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk dapat melakukan penelitian lebih lanjut , yaitu:

1. Sensor yang digunakan tidak dapat mengetahui adanya three point, karena itu alat ini dilengkapi dengan tombol untuk menambahkan angka ketika terjadi three point.

2. Penulis mengharapkan alat ini dapat dikembangkan lagi untuk kemajuan di bidang elektronika.

3. Diharapkan pembaca dapat memberi saran dan kritik terhadap penulis dalam perancangan alat ini, dan penulis berharap alat ini dapat dikembangkan baik aplikasi maupun rancangannya agar lebih baik lagi.

4. Diharapkan pembaca dapat memberi saran dan kritik terhadap penulis dalam perancangan alat ini, dan penuliss berharap alat ini dapat dikembangkan baik aplikasi maupun rancangannya agar lebih baik lagi.

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Pemrograman

sensor_Ring_kanan Bit P1.3 Sensor_Ring_Kiri Bit P1.2 Tombol_Kanan Bit P1.0 Tombol_kiri Bit P1.1

bil0 equ 0dfh bil1 equ 13h bil2 equ 0e7h bil3 equ 77h bil4 equ 3bh bil5 equ 7dh bil6 equ 0fdh bil7 equ 17h bil8 equ 0ffh bil9 equ 7fh

Main:

mov 60h,#0h mov 61h,#0h mov 62h,#0h mov 70h,#0h mov 71h,#0h mov 72h,#0h

Utama: mov r0,60h isikan register 0, 60 heksa acall transfer panggil transfer

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

mov 63h,r1 isikan 63heksa ke register1 mov r0,61h isikan register 0, 61 heksa

acall transfer pamggil transfer

mov 64h,r1 isikan 64heksa ke register1 mov r0,62h isikan register 0, 62 heksa acall transfer pamggil transfer

mov 65h,r1 isikan 65heksa ke register1 mov r0,70h isikan register 0,70 heksa

acall transfer panggil transfer

mov 73h,r1 isikan 73heksa ke register1 mov r0,71h isikan register 0,71 heksa

acall transfer panggil transfer

mov 74h,r1 isikan 74heksa ke register1 mov r0,72h isikan register 0,72 heksa

acall transfer panggil transfer

mov 75h,r1 isikan 75heksa ke register1 acall tampil tampilkan nilai

Cek_Ring_Kanan:

Jnb sensor_Ring_kanan,Cek_Ring_Kiri Jb sensor_Ring_kanan,$

Acall Display_Kanan tampilkan kedisplay kanan Acall Display_Kanan tampilkan kedisplay kanan sjmp Utama kalau tidak kembali ke awal

Cek_Ring_Kiri:

Jnb sensor_Ring_kiri,Cek_Tombol_kanan Jb sensor_Ring_kiri,$

Acall Display_Kiri tampilkan kedisplay kiri Acall Display_Kiri tampilkan kedisplay kiri sjmp Utama kalau tidak kembali ke awal

Cek_Tombol_kanan:

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

Jnb Tombol_kanan,$ Acall Display_Kanan sjmp Utama

Cek_Tombol_kiri:

Jb Tombol_kiri,Cek_Ring_Kanan Jnb Tombol_kiri,$

Acall Display_Kiri sjmp Utama

Display_Kanan: inc 70h mov r2,70h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama mov 70h,#0h

inc 71h mov r2,71h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama mov 71h,#0h

inc 72h mov r2,72h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama Balik_Utama:

Ret

Display_Kiri: inc 60h mov r2,60h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1 mov 60h,#0h

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

mov r2,61h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1 mov 61h,#0h

inc 62h mov r2,62h

cjne r2,#0ah,Balik_Utama1

Balik_Utama1: Ret

transfer:

cjne r0,#0h,satu mov r1,#bil0 ret

satu:

cjne r0,#01h,dua mov r1,#bil1 ret

dua:

cjne r0,#02h,tiga mov r1,#bil2

ret tiga:

cjne r0,#03h,empat mov r1,#bil3

ret empat:

cjne r0,#04h,lima mov r1,#bil4

ret lima:

cjne r0,#05h,enam mov r1,#bil5

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

ret enam:

cjne r0,#06h,tujuh mov r1,#bil6

ret

tujuh:

cjne r0,#07h,delapan mov r1,#bil7

ret delapan:

cjne r0,#08h,sembilan mov r1,#bil8

ret sembilan:

cjne r0,#09h,transfer mov r1,#bil9

ret

tampil:

mov sbuf,63h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,64h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,65h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,73h jnb ti,$ clr ti

Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller AT89S51, 2009.

mov sbuf,74h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,75h jnb ti,$ clr ti

acall delay ret

delay:

mov r7,#255 dly:

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