Rancang Bangun Sistem Pendeteksi Banjir Pada Daerah Aliran Sungai dengan Menggunakan SCADA (Supervisory Control And Acquisition) Berbasis Mikrokontroler AT89S51

OLEH

GATOT TRIARDI PRAMAJI 111421003

PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana Komputer

GATOT TRIARDI PRAMAJI 111421003

PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

฀udul : RANCANG BANGUN SISTEM PENDETEKSI BAN฀IR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (฀upervisory Control And Data Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : SKRIPSI

Nama : GATOT TRIARDI PRAMA฀I

Nomor Induk Mahasiswa : 111421003

Program Studi : ILMU KOMPUTER

Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFOMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng Dr. Poltak Sihombing, M.kom 19670725 200501 1 002 19620317 199103 1 001

Diketahui/disetujui oleh S1 – ILMU KOMPUTER Ketua,

Dr. Poltak Sihombing, M.Kom 19620317 199103 1 001

RANCANG BANGUN SISTEM ฀ENDETEKSI BANJIR ฀ADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (฀upervisory Control

And Data Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

DRAFT SKRI฀SI

฀enulis mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberaapa ringkasan dan kutipan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, Oktober 2014

Gatot Triardi ฀ramaji 111421003

PENGHARGAAN

Alhamdullilah, Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya serta karunianya sehingga skripsi ini berhasil penulis selesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan . dimana skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara. Shalawat beriring salaim saya hadiahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom sebagai pembimbing I dan Bapak Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan masukan untuk menyempurnakan kajian penelitian ini. Panduan ringkas dan padat serta profesional telah diberikan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Selanjutnya kepada para Dosen penguji Bapak M. Andri Budiman, ST, M.Comp.Sc, MEM dan Bapak Drs. Agus Salim Harahap, Msi atas saran dan kritikan yang sangat berguna bagi penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer, Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Suratera Utara, semua dosen Program Studi S1 Ilmu Komputer USU, dan pegawai di Ilmu Komputer USU.

Untuk kedua orangtua dan keluarga saya yang telah memberikan dukungan, do'a dan motivasi yang menggugah. Skripsi ini terutama penulis persembahkan untuk Papa (H.Mulyadi), Mama (Hj.Sri Astuty) dan kakanda Poppy E.H dan Puput D.H, adinda sayang Darayani yang membimbing saya sampai saat ini dan saat yang akan datang. Dan tak lupa juga penulis ucapkan kepada Project Manager PT.SIS, Bapak M.Sholihin dan Head Departement Enginering & Estimation, Bapak Istadi atas kerendahan hatinya memberikan izin kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. terima kasih pula

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Oleh karena itu saya menerima kritik dan saran yang bersifatnya membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Sehingga dapat bermanfaat bagi kita semuanya. Akhir kata Penulis Ucapkan Terima Kasih.

Medan , Oktober 2014

banjir ke pada seluruh warga (main layer information), memiliki tingkat urgensi yang sangat tinggi. Banjir yang kerap kali datang secara tiba – tiba menimbulkan kerugian yang sangat besar, sehingga warga tidak dapat bersiaga mennghadapi bencana banjir. Pemecahan masalah banjir yang telah dibagun sejauh ini belum mampu untuk mereduksi kerugian dikarenakan informasi tersebut masih lamban. Visialisasi dan pencatatan sekala manual membutuhkan waktu yang cukup lama untuk dapat menyimpulkan bahwa terjadi kenaikan rata muka air secara signifikan. Untuk pemecahan masalah tersebut, dirancanglah sebuah sistem pendeteksi yang mampu memonitor ketinggian rata-rata air secara real time, serta dapat memberikan peringatan kepada pengguna informasi tentang banjir. Diawali oleh sensor ultrasonik yang mampu mendetaksi pergerakan tinggi muka air pada DAS, data hasil pengukuran tersebut akan diolah menggunakan Mikrokontroller tipe AT89S51 sebagai pusat pengolahan data, dan selanjutnya data tersebut dikirim menggunakan media komunikasi wireless infrared untuk selajutnya ditampilkan pada Grafik User Interface (GUI) pada PC. Sistem Super฀isory And Data Aquisition (SCADA) yang dibangun sudah dilengkapi pengolahan data secara real time, animasi lampu indikator, sirene sebagai tanda peringatan dini, dan data base sebagai media penyimpanan data monitoring hasil pengukuran. Dari percobaan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan bahwa sistem sudah mampu mendeteksi tinggi – rendahnya muka air dengan akurat dan menampilkan hasil monitoring tersebut pada GUI.

Kata kunci : Sistem Pendeteksi banjir, system SC฀D฀, sensor ultrasonic ping))), akuisisi data, Infra-Red Wireless.

BASE฀ MICROCONTROLLER AT89S51

ABSTRACT

The need for a real time flooding information on watersheds (DAS) flood prone to the whole community (main layer information), has a ฀ery high degree of urgency. Flooding that often come suddenly causing ฀ery large losses, so that citizens can not prepare for flooding. Trouble sol฀e the problem of flooding who has been built so far ha฀e not been able to reduce the information loss due to still slowly. Visualizing and manual recording scale requires a long time to be able to conclude that an increase in The a฀erage water le฀el significantly. For to sol฀ing this problem, designed detection system that is able to monitoring the an a฀erage altitude of the water in real time, and can gi฀e a warning to the user information about the flooding. Preceded by an ultrasonic sensing is able to detect the mo฀ement of water le฀el in the watershed, the measurement result data will be processed using microcontroller type AT89S51 as the data processing center, and then the data is sent using infrared wireless communication medium to hereinafter displayed on the Graphic User Interface (GUI) on PC. Super฀isory System And Data Acquisition (SCADA), which is built is equipped with data processing in real time, the animated indicator lights, sirens as early warning signs, and the data base for the storage of monitoring data of the measurement results. From the experiments ha฀e been conducted, be concluded that system is already capable of detecting high - low water le฀el accurately and display the results of such monitoring on the GUI.

Keywords: flood ฀etection Systems, SCA฀A systems, ultrasonic ping sensor))), data acquisition, Infra-Red Wireless.

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan i฀

Abstrak ฀

Abstrac ฀i

Daftar Isi ฀ii

Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xii

Daftar Lampiran xi฀

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Metodologi Penelitian 3

2.2 S฀nar Infra Merah 6

2.3 Gelombang Ultrason฀c 7

2.4 Perangkat Keras S฀stem 8

2.4.1 M฀krokontroler 8

2.4.1.1 Ars฀tektur M฀krokontroler AT89S51 8

2.4.1.2 Spes฀f฀kas฀ Pent฀ng AT89S51 9

2.4.1.3 Struktur Pengoperas฀an Port 12

2.4.2 Sensor 14

2.4.2.1 Tranduser Ultrason฀c 15

2.4.2.2 Sensor Ultrason฀c PING Parallax 15

2.4.3 MAX232 17

2.4.4 Komun฀kas฀ Ser฀al RS232 19

2.5 Perangkat Lunak S฀stem 21

2.5.1 Bahasa Assembly 21

2.5.2 Software 8051 Ed฀tor, Assembler, S฀mulator (IDE) 26

2.5.3 Software Downloader 27

2.5.4 V฀sual Bas฀c 6.0 27

2.5.4.1 Konsep Dasar Pemrograman Dalam V฀sual Bas฀c 6.0 28

2.6 Flow Chart 29

2.6.1 Data Flow D฀agram (DFD) 30

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 32

3.1.3 Perancangan Sensor 33

3.1.4 Perancangan Power Supply (PSA) 35

3.1.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 35 3.1.6 Perancangan Rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah 37 3.1.7 Perancangan Rangkaian Penerima Data Melalui Infra Merah 39

3.2 Perancangan Software 40

3.2.1 Flow Chart Minimum sistem Mikrokontroler 41 3.2.2 Perancangan Permodelan Sistem Dengan Use Case Diagram 42

3.2.3 Perancangan Data Flow Diagram (DFD) 44

3.2.3.1 DFD Level 0 45

3.2.3.2 DFD Level 1 45

3.2.4 Perancangan Antar Muka (Interface) 45

3.2.4.1 Rancangan Menu Utama 46

3.2.4.2 Rancangan Form Connection Port 47 3.2.4.3 Rancangan Form Hasil Pengukuran Acquisition Data 47

3.2.4.4 Rancangan About 48

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM 49

4.1 Pengujian Perangkat Hardware 49

4.1.1 Pengujian Mikrokontroler AT89S51 49

4.1.2 Pengujian Sensor Ultrasonic 51

4.1.4.1 Pengujian Rangkaian Pengirim Data 57

4.1.4.2 Pengujian Rangkaian Penerima Data 60

4.2 Pengujian Perangkat Lunak 61

4.2.1 Spesifikasi Kebutuhan Hardware 61

4.2.2 Spesifikasi Kebutuhan Software 61

4.2.3 Tampilan Interface Sistem 62

4.2.3.1 Tampilan Menu Utama 62

4.2.3.2 Tampilan Form Koneksi Port Serial 62

4.2.3.3 Tampilan Hasil Pengukuran Acquisition Data 63

4.2.3.4 Tampilan About 64

4.3 Hasil Implementasi Dan Pengujian 64

4.3.1 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem 64

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 66

5.1 Kesimpulan 66

5.2 Saran 66

Hal. TABEL 2.1 Simbol-simbol Flowchart Diagram 30 TABEL 2.2 Simbol-simbol Data Flow Diagram 31 TABEL 3.1 Naratif Use Case Sistem Akuisisi Data Pengukur Tinggi Muka Air 43 TABEL 4.1 Hasil Data Bit Aktual Dari Varian Jarak Sensor 53 TABEL 4.2 Hasil Analisis Ketelitian Alat 55 TABEL 4.3 Data Eksekusi Program Dalam Satu Siklus 59

Hal.

GAMBAR 2.1 Spektrum Sinar 6

GAMBAR 2.2 Pembagian Rentang Frekuensi Gelombang Akustik 7

GAMBAR 2.3 Diagram Blok AT89S51 8

GAMBAR 2.4 Susunan Pin pada Mikrokontroler AT89S51 10

GAMBAR 2.5 Sensor Ultrasonic PING Paralla฀ 15

GAMBAR 2.6 Diagram Waktu Sensor PING 17

GAMBAR 2.7 Jarak Ukur Sensor PING 17

GAMBAR 2.8 Skema Diagram IC MAX232 18

GAMBAR 2.9 Gelombang INformasi untuk Komunikasi Serial 19

GAMBAR 2.10 Konfigurasi Pin Konektor Serial DB9 20

GAMBAR 2.11 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 26

GAMBAR 2.12 Tampilan Software Downloader 27

GAMBAR 2.13 Interface Visual Basic 6.0 27

GAMBAR 3.1 Diagram Blok Sistem Pendeteksi Banjir 32

GAMBAR 3.2 Perancangan Sensor Ultrasonic PING 33

GAMBAR 3.3 Driver Sensor Ultrasonic PING 34

GAMBAR 3.4 Rangkaian Power Supply (PSA) 35

GAMBAR 3.5 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 36

GAMBAR 3.6 Rangkaian Pengirim Data Melalui Media Infra Merah 37

GAMBAR 3.9 Use Case Diagram Sistem Aplikasi 42

GAMBAR 3.10 Activity Diagram Sistem Akuisisi Data 44

GAMBAR 3.11 DFD Level 0 Proses Sistem Akuisisi Data Pendeteksi Banjir 45

GAMBAR 3.12 DFD Level 1 Proses Sistem Akuisisi Data dan Data Base 45

GAMBAR 3.13 Rancangan Menu Utama 46

GAMBAR 3.14 Rancangan Form Koneksi Port Serial 47

GAMBAR 3.15 Rancangan Form Acquisition Data 48

GAMBAR 3.16 Rancangan About 48

GAMBAR 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 49

GAMBAR 4.2 Rangkaian Penguji Sensor Ultrasonic 51

GAMBAR 4.3 Grafik Data Teori vs Jarak 54

GAMBAR 4.4 Grafik Data Aktual Praktek vs Jarak 55

GAMBAR 4.5 Rangkaian LED Pemancar Infra Merah 57

GAMBAR 4.6 Rangkaian TSOP 1738 Penerima Infra Merah 60

GAMBAR 4.7 Tampilan Menu Utama 62

GAMBAR 4.8 Tampilan Form Sub Menu Connection Port 63

GAMBAR 4.9 Tampilan Form Sub Menu Acquisition Data 63

GAMBAR 4.10 Tampilan Sub Menu About 64

Hal. LAMPIRAN 1฀ Listing Program Visual Basic 6.0 A – 1

LAMPIRAN 2. Listing Program Assembly B – 1

banjir ke pada seluruh warga (main layer information), memiliki tingkat urgensi yang sangat tinggi. Banjir yang kerap kali datang secara tiba – tiba menimbulkan kerugian yang sangat besar, sehingga warga tidak dapat bersiaga mennghadapi bencana banjir. Pemecahan masalah banjir yang telah dibagun sejauh ini belum mampu untuk mereduksi kerugian dikarenakan informasi tersebut masih lamban. Visialisasi dan pencatatan sekala manual membutuhkan waktu yang cukup lama untuk dapat menyimpulkan bahwa terjadi kenaikan rata muka air secara signifikan. Untuk pemecahan masalah tersebut, dirancanglah sebuah sistem pendeteksi yang mampu memonitor ketinggian rata-rata air secara real time, serta dapat memberikan peringatan kepada pengguna informasi tentang banjir. Diawali oleh sensor ultrasonik yang mampu mendetaksi pergerakan tinggi muka air pada DAS, data hasil pengukuran tersebut akan diolah menggunakan Mikrokontroller tipe AT89S51 sebagai pusat pengolahan data, dan selanjutnya data tersebut dikirim menggunakan media komunikasi wireless infrared untuk selajutnya ditampilkan pada Grafik User Interface (GUI) pada PC. Sistem Super฀isory And Data Aquisition (SCADA) yang dibangun sudah dilengkapi pengolahan data secara real time, animasi lampu indikator, sirene sebagai tanda peringatan dini, dan data base sebagai media penyimpanan data monitoring hasil pengukuran. Dari percobaan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan bahwa sistem sudah mampu mendeteksi tinggi – rendahnya muka air dengan akurat dan menampilkan hasil monitoring tersebut pada GUI.

Kata kunci : Sistem Pendeteksi banjir, system SC฀D฀, sensor ultrasonic ping))), akuisisi data, Infra-Red Wireless.

BASE฀ MICROCONTROLLER AT89S51

ABSTRACT

The need for a real time flooding information on watersheds (DAS) flood prone to the whole community (main layer information), has a ฀ery high degree of urgency. Flooding that often come suddenly causing ฀ery large losses, so that citizens can not prepare for flooding. Trouble sol฀e the problem of flooding who has been built so far ha฀e not been able to reduce the information loss due to still slowly. Visualizing and manual recording scale requires a long time to be able to conclude that an increase in The a฀erage water le฀el significantly. For to sol฀ing this problem, designed detection system that is able to monitoring the an a฀erage altitude of the water in real time, and can gi฀e a warning to the user information about the flooding. Preceded by an ultrasonic sensing is able to detect the mo฀ement of water le฀el in the watershed, the measurement result data will be processed using microcontroller type AT89S51 as the data processing center, and then the data is sent using infrared wireless communication medium to hereinafter displayed on the Graphic User Interface (GUI) on PC. Super฀isory System And Data Acquisition (SCADA), which is built is equipped with data processing in real time, the animated indicator lights, sirens as early warning signs, and the data base for the storage of monitoring data of the measurement results. From the experiments ha฀e been conducted, be concluded that system is already capable of detecting high - low water le฀el accurately and display the results of such monitoring on the GUI.

Keywords: flood ฀etection Systems, SCA฀A systems, ultrasonic ping sensor))), data acquisition, Infra-Red Wireless.

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Air sungai yang meluap diakibatkan oleh curah hujan yang tinggi dan dalam selang waktu yang lama terjadi di bagian hulu sungai. Ketidak tersedianya daerah resapan yang diakibatkan oleh penebangan liar yang terjadi di daerah aliran sungai (DAS) megakibatkan air tidak dapat meresap, sehingga jalan satu-satunya aliran air seluruhnya tertumpah ke aliran sungai, sehingga permukaan air pada sungai akan meningkat.

Banjir kerapkali datang tidak terduga secara tiba-tiba tanpa adanya informasi yang akurat. Akibatnya tidak sedikit masyarakat di hilir sungai harus menanggung resiko terkena dampak bencana banjir yang dapat menelan kerugian harta benda, serta mengganggu kegiatan perekonomian di daerah tersebut maupun kehilangan nyawa. Kerugian yang cukup besar tersebut dikarenakan masih kurang dan terbatasnya sistem pemantau dan peringatan dini akan bencana banjir pada DAS. Dewasa ini penerapan teknologi informasi pada bendungan atau DAS di hulu sungai masih menggunakan teknologi konvensional dengan memanfaatkan visualisasi manual yang dilakukan oleh operator terhadap tinggi-rendahnya permukaan air, sehingga tidak dapat memantau serta menginformasikan ketinggian dan debit air secara Real Time. Adapun upaya yang lain sudah dilakukan secara sistem konvensional, salah satunya dengan menggunakan informasi SMS (Short Message Service) dari warga yang berada di hulu sungai. Tetepi cara konvensional ini masih mempunyai kelemahan, diantaranya informasi yang disampaikan hanya kepada beberapa warga di hilir sungai dan bukan kepada seluruh warga (Second layer), hal ini dipengaruhi juga terhadap ketersediaan layanan provider dan jaringan pada daerah hulu sungai, sehingga warga tidak dapat bersiaga menghadapi bencana banjir.

Seharusnya masalah banjir ini memiliki tingkat urgensi yang sangat tinggi, sehingga harus dibangun sebuah sistem mandiri yang ditujukan kepada pengelola informasi untuk disampaikan ke (Main layer) semua warga di hilir sungai.

Berangkat dari permasalahan ini maka dibutuhkan suatu prototipe sistem pendeteksi banjir pada bendungan dengan menggunakan SCADA ( Supervisory

Control And Data Acquisition ), dimana di awali oleh proses pengukuran sensor

ketinggian (level sensing) air di aliran sungai, sehingga didapatlah besaran – besaran paremeter tersebut secara Real Time dari keluaran sensor. Berdasar dari kebutuhan

real time inilah dibutuhkan data akurat yang selanjutnya mengirimkan informasi

secara cepat dan kontinyu pada pusat sistem, sehingga apabila terjadi kenaikan aliran permukaan secara signifikan, sistem akan melakukan suatu tindakan menginformasikan tinggi air serta memberikan peringatan kepada warga masyarakat yang berada di hilir sungai.

Dengan adanya sistem ini diharapkan dapat menginformasikan tinggi air pada aliran sungai Sehingga masyarakat yang berada di hilir sungai dapat bersiaga serta dapat mereduksi kerugian – kerugian yang ditimbulkan oleh banjir tersebut.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, perlu dibuat suatu sistem yang dapat memberikan informasi secara dini tentang tinggi muka air pada aliran di hulu sungai, serta pengelolaan informasi dan akuisisi data.

1.3 Batasan Masalah

Adapun batasan masalah pada masalah ini adalah sebagai berikut:

1. Hanya membahas mengenai rancang bangun pendeteksi banjir Jarak Jauh menggunakan sistem komunikasi data wireless Infrared secara umum.

2. Sensor yang digunakan adalah sensor ultra sonic buatan PING ))) parallax. 3. Mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler MCS-51 tipe AT89S51. 4. Bahasa yang digunakan dalam pemrograman mikrokontroller adalah bahasa

visual basic 6.0 dan bahasa Assembly.

5. Pengiriman dan penerima data telemetri dilakukan secara wireless menggunakan

1.4 Tujuan Penelitian

Membuat suatu alat yang mampu mendeteksi kondisi debit air pada DAS serta menyampaikan informasi tersebut kepada pengguna.

1.5 Manfaat penelitian

Diharapkan alat ini dapat memberikan data yang akurat dari pengukuran dan selanjutnya peringatan dini kepada masyarakat di hilir sungai sehingga dapat

mereduksi kerugian – kerugian yang ditimbulkan oleh banjir tersebut pada daerah

aliran sungai rawan banjir.

1.6 Metodologi Penelitian

Untuk mempermudah pemahaman serta pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja alat sistem pendeteksi banjir pada DAS dengan menggunakan SCADA dan Mikrokontroller AT89S51, maka sistematika metodologi penelitian laporan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Studi Literatur

Pada studi literatur akan dilakukan studi kepustakaan melelui penelitian berupa buku, jurnal dan artikel-artikel yang relevan, serta mempelajari lebih jauh tentang cara pengukuran ketinggian (Level Sensing) muka air dan Mikrokontroller. 2. Pengumpulan Data

Dalam tahapan selanjutnya yaitu pengumpulan data-data yang valid mengenai cara pengukuran ketinggian air menggunakan sensor ultra sonik.

3. Analisis dan Perancangan Sistem

Dilakukan analisis terhadap masalah-masalah yang terjadi untuk mendapatkan solusi terbaik terhadap masalah tersebut dan membuat perencanaan struktur rangkaian dasar yaitu : diagram blok rangkaian, flowchart (diagram alir) program, skematik dari masing-masing sub rangkaian, serta program yang akan diisikan ke mikrokontroller AT89S51 untuk menunjang kinerja sistem pengukuran tinggi muka air pada DAS.

4. Pengujian sistem

Pada tahapan ini akan dilakukan pengujian sistem secara keseluruhan baik dari perangkat keras maupun dari perangkat lunak untuk melihat apakah sistem sudah sesuai dengan perancangan.

1.7 Sistematika Penulisan

Susunan penulisan Tugas Akhir ini disajikan dalam beberapa bab, yaitu: BAB 1 : PENDAHULUAN

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

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: sensor Ping ))), Mikrokontroller, bahasa pemograman yang digunakan,serta karakteristik dari komponen-komponen pendukung.

BAB 3 : PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas 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 AT89S51.

BAB 4 : PENGUJIAN DAN ANALISA

Dalam bab ini akan dibahas tentang hasil pengujian dan analisa dari alat 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 2

LANDASAN TEORI

2.1.Pengukuran

Pada kenyataanya pengukuran sering dilakukan oleh manusia, dikarenakan untuk mendapatkan perbandingan ataupun tolak ukur terhadap suatu keadaan. Secara harafiah pengukuran yaitu kegiatan atau proses membandingkan sesuatu besaran-besaran dasar (panjang, massa, waktu dan sebagainya) dan relevan yang dipakai untuk tujuan mendifinisikan atau memberikan gambaran yang jelas tentang suatu objek besaran yang diukur. Salah satu contohnya yaitu mengukur ketinggian muka air di sungai sehingga didapat suatu definisi tertentu dari keadaan yang diukur yaitu tinggi atau rendah pada permukaan air sungai tersebut.

Dilihat dari tinjauan tujuan pengukuran, setidaknya dapat memenuhi tiga aspek diantaranya yaitu :

1. ketelitian (presision)

ketelitian alat menyatakan derajat kepastian hasil pengukuran. Suatu alat ukur dikatakan memiliki tingkat ketelitian yang tinggi jika dilakukan pengukuran beberapa kali, dimana nilai yang didapat mendekati sama atau konstan terhadap besaran acuan.

2. Ketepatan (Akurasi)

Akurasi adalah kesesuaian antara hasil pengukuran dengan nilai yang sebenarnya (standar). Dengan kata lain suatu alat ukur harus memiliki kehandalan terhadap ketepatan nilai hasil pengukuran.

3. Sensitivitas (kepekaan)

Kepekaan suatu alat ukur adalah ukuran minimal yang masih terseteksi oleh alat tersebut yang ditentukan berdasarkan respon terjadinya perbedaan suatu besaran yang terdeteksi atau terbaca persatuan besaran sebenarnya.

2.2. Sinar Inframerah

Spektrum sinar matahari terdiri dari cahaya tampak dan tidak tampak yang dibawa oleh materi gelombang elektromagnetik dari cahaya matahari. Sinar infra merah merupakan sianar tidak tampak (antara 700 nm dan 1 mm) dikarenakan panjang gelombang lebih besar dari cahaya tampak, sehingga tidak terlihat oleh mata. Namun demikian, radiasi panas yang ditimbulkan infra merah masih terasa atau masih dapat terdeteksi. Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga,yaitu:NIR, MIR dan FIR.

Gambar 2.1 Spektrum sinar

Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni: 1. Near Infra Merah (0.75 - 1.5 µm)

Near IR atau NIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombang pendek ( =0.75- 1.5µm), banyak digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada

2. Mid Infra Merah (1.50 - 10 µm)

Mid IR atau MIR, yaitu infra merah dengan panjang gelombang menengah ( =1.50-10µm), banyak digunakan pada teropong bintang pada Observatorium. 3. Far Infra Merah (10 - 100 µm)

Far IR atau FIR, yaitu infra merah dengan gelombang panjang ( =10-100µm) digunakan pada alat-alat kesehatan, yang kemudian dikembangkan lagi pada bidang-bidang lainnya, seperti keamanan di bandara berupa pengecekkan senjata biasa, senjata kimia, senjata biologi serta senjata lainnya serta dapat dimanfaatkan sebagai media pengirim dan penerima data dalam jalur komunikasi wireless.

2.3 GelombangUltrasonic

Gelombang Ultrasonik atau gelombang suara yaitu suatu gelombang yang dirambatkan sebagai gelombang mekanik yang menjalar dalam beberapa medium, diantaranya medium padat, cair atau pun gas. Gelombang suara ini merupakan getaran antar molekul zat yang saling beradu satu sama lain. Namun demikian zat tersebut terkoordinasi menjadi suatu gelombang dan mentransmisikan energi tampa adanya perpindahan partikel.

Gambar 2.2. Pembagian rentang Frekuensi gelombang Akustik

Gelombang ultrasonik merupakan gelombang mekanik dengan frekuensi diatas 20 kHz sehingga tidak terdengar oleh telinga manusia. Gelombang ini banyak dimanfaatkan dalam bidang dunia industri, maritim, dan kedokteran. Dalam dunia industri sering dijumpai pengukuran ketinggian atau sound test untuk melihat retakan pada material, sedangkan didunia kedokteran gelombang ultrasonik digunakan sebagai ultrasonografi pada alat USG.

2.4 Prangkat Keras Sistem

2.4.1 Mikrokontroler

Dalam merancang aplikasi elektronika digital dibutuhkan sebuah alat/komponen yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan serta digunakan sebagai pemrosesan data. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer, namun tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut. Untuk itu peran komputer dapat digantikan dengan sebuah minimun sistem mikrokontroler.

Sistem kerja Mikrokontroler sama dengan mikroprosesor, namun mikrokontroller lebih efisien untuk keperluan aplikasi elektronika digital sederhana dikarenakan pada device ini sudah terdapat RAM, ROM, dan prosesor dalam satu chip. Mikrokontroler seri MCS-51 termasuk sederhana, murah dan mudah didapat dipasaran. Salah satu mikrokontroler seri MCS-51 adalah mikrokontroler AT89S51.

2.4.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran ATMEL.Inc. Mikrokontroler ini kompatibel dengan keluaran mikrokontroler 80C51. Mikrokontroller AT89S51 terdiri dari 40 pin dan sudah memiliki memory flash

didalamnya, sehingga sangat praktis untuk digunakan. Berikut diagram blok AT89S51 secara umum terdapat 4 port untuk I/O serta tersedianya akumulator, RAM, Stac

pointer, ALU, pengunci (latch) dan rangkaian osilasi.

Beberapa kemampuan (fitur) yang dimiliki adalah sebagai berikut :

1. Memiliki 4K Flash EPROM yang digunakan untuk menyimpan program.

Flash EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) dapat ditulis dan dihapus sebanyak 1000 kali (menurut manual).

2. Memiliki internal RAM 128 byte.

RAM (Random Access Memory), suatu memori yang datanya akan hilang bila catu padam, diakses secara random, tidak sekuensial, artinya dialamat mana saja dapat dicapai secara langsung dengan cepat.

3. 4 buah 8-bit I/O (Input/Output) port

Port ini berfungsi sebagai terminal input dan output. Selain itu, dapat digunakan sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi serial (pin10 dan 11).

4. Dua buah timer/counter 16 bit. 5. Operasi clock dari 0 hingga 24 MHz

6. Program bisa diproteksi, sehingga tidak dapat dibaca oleh orang lain. 7. Menangani 6 sumber interupsi.

2.4.1.2 Spesifikasi penting AT89S51 :

Untuk mendukung fungsi pengendalian, mikrokontroller AT89S51 memiliki spesipikasi yaitu:

1. Tegangan kerja 4-5.0V .

2. Bekerja dengan rentang 0 – 33MHz. 3. 256x8 bit RAM internal.

4. 32 jalur I/0 dapat deprogram. 5. 3 buah 16 bit Timer/Counter. 6. 8 sumber interrupt.

7. Saluran full dupleks serial UART yang dapat digunakan sebagai media transfer data serial atau pun parallel ke PC.

Berikut adalah gambar susunan pin pada Mikrokontroller AT89S51:

Gambar 2.4 Susunan Pin pada Mikrokontroller AT89S51

Keterangan fungsi-fungsi masing-masing pin adalah sebagai berikut :

Pin 40 : Vcc, Masukan catu daya +5 volt DC

Pin 20 : Gnd, Masukan catu daya 0 volt DC

Pin 32-39 : P0.0-P0.7, Port input/output delapan bit dua arah yang juga dapat berfungsi sebagai bus data dan bus alamat bila mikrokontroler menggunakan memori luar (eksternal).

Pin 1-8 : P1.0-P1.7, Port input/output dua arah delapan bit dengan internal pull up.

Pin 10-17 : P3.0-P3.7Port input/output delapan bit dua arah, selain itu Port 3 juga memiliki alternativef fungsi sebagai :

RXD (pin 10) : Port komunikasi input serial

INT0 (pin 12) : Saluran Interupsi eksternal 0 (aktif rendah)

INT1 (pin 13) : Saluran Interupsi eksternal 1 (aktif rendah)

T0 (pin 14) : Input Timer 0

T1 (pin 15) : Input Timer 1

WR (pin 16) : Berfungsi sebagai sinyal kendali tulis, saat prosesor akan menulis data ke memori I/O luar.

RD (pin 17) : Berfungsi sebagai sinyal kendali baca, saat prosesor akan membaca data dari memori I/O luar.

Pin 9 : RESET, Pin yang berfungsi untuk mereset mikrokontroller AT89S51 ke keadaan awal.

Pin 30 : ALE (Address Latch Enable), berfungsi menahan sementara alamat byte rendah pada proses pengalamatan ke memori eksternal.

Pin 29 : PSEN (Program Store Enable), Sinyal pengontrol yang berfungsi untuk membaca program dari memori eksternal.

Pin 31 : EA, Pin untuk pilihan program, menggunakan program internal : atau eksternal. Bila „0‟, maka digunakan program eksternal.

Pin 19 : X1, Masukan ke rangkaian osilator internal. Sumber osilator eksternal atau quartz crystal kristal dapat digunakan.

Pin 18 : X2, Masukan ke rangkaian osilator internal, koneksi quartz crystal atau tidak dikoneksikan apabila digunakan eksternal osilator.

2.4.1.3 Struktur Pengoperasian Port

Struktur pengoperasian port terdiri atas :

a. Port Input/Output

One chip mikrokontroller ini memiliki 32 jalur port yang dibagi menjadi 4 buah port 8 bit. Masing-masing port ini bersifat bidirectional sehingga dapat digunakan sebagai input port atau output port. Pada bok diagram AT89S51 dapat dilihat latch tiap bit pada keempat port : port 0, port 1, port 2, port 3. Masing-masing jalur port terdiri dari latch, output driver dan input buffer. Port 0 dan port 2 dapat digunakan sebagai saluran data dan alamat. Port 0 sebagai saluran data, sedangkan port 2 sebagai saluran data dan alamat sekaligus yang dimultipleks. Untuk mengakses memory eksternal, port 0 akan mengeluarkan alamat bawah memori eksternal yang dimultipleks dengan data yang dibaca dan ditulis. Sedangkan port 2 mengeluarkan bagian atas memory eksternal sehingga total alamat semuanya 16 bit.

Latch yang digunakan dapat dipresentasikan dengan D-FlipFlop. Data dari bus internal di-latch saat CPU memberi sinyal tulis ke latch dan output latch diberikan ke bus internal sebagai respon dari sinyal baca pin dari CPU. Beberapa instruksi yang berfungsi membaca port mengaktifkan sinyal baca latch dan yang lain mengaktifkan sinyal baca pin. Port 1, port 2, dan port 3 mempunyai pull-up internal, sedangkan port 0 dengan open drain. Masing-masing jalur I/O dapat digunakan sebagai input atau output. Bila digunakan sebagai input, port latch harus 1. Untuk port 1, 2 dan 3, pin-pin akan di pull-up tinggi oleh pull-up internal, dan bisa juga di pull-up rendah dengan sumber eksternal.

b. Timer/Counter

One chip mikrokontroller ini memilik dua timer yang dapat dikonfigurasikan

beroperasi sebagai timer atau counter. Saat berfungsi sebagai timer, isi register timer

ditambah 1 untuk tiap siklus mesin, sedangkan untuk fungsi counter isi register akan bertambah 1 setiap ada transisi sinyal pada pin input eksternal.

Pada pemanfaatan sebagai counter, sinyal input yang dimaksudkan dapat berupa low level atau falling edge trigger. Counter akan mencacah setiap masukan

yang ada sesuai inisialisasi harga awal dari counter pada nilai hitungan untuk tiap sampling. Inisialisasi harga awal ini berupa nilai preset negatif counter yang diatur sebelum counter dijalankan.

Demikian halnya dengan pemanfaatan timer yang memerlukan inisialisasi awal berupa konstanta waktu yang menentukan sampai berapa lama akan terjadi roll over. Penentuan harga preset ini berhubungan dengan penggunaan frekuensi clock dari sistem penentu waktu sampling dari counter untuk mencacah suatu pulsa masukan dari luar dengan memanfaatkan kontrol interupsi yang ada serta pengaturan program. Sebagai tambahan pada pemilihan countr/timer, timer 0 dan timer 1 mempunyai 4 buah modul yang dapat dipilih dengan menentukan pasangan bit M0 dan M1 pada register TMOD. Untuk pemilihan timer/counter dikontrol dengan bit C/T di TMOD.

1. Mode 0

Pada mode ini timer register dikonfigurasikan sebagai register 13 bit. Ke-13 bit register tersebut terdiri dari 8 bit TH1 dan 5 bit TL1. Selama perhitungan roll over

dari semua 1 ke semua 0, TF1 (Timer Interrupt Flag) di set. Pada dasarnya operasi mode 0 sama untuk timer 0 dan timer .

2. Mode 1

Mode 1 adalah timer register 16 bit dan dapat generator boudrate. Operasi mode 1 sama dengan mode 0.

3. Mode 2

Mode 2 adalah timer register dengan konfigurasi 8 bit counter (TL1) auto reload.

Overflow dari TL1 tidak hanya menset TF1 tapi juga mereload TL1 dengan isi TH1.

Setelah reload isi TH1 tidak akan berubah. Operasi mode ini juga sama dengan timer/counter 0.

4. Mode 3

Pada mode ini timer 1 tidak akan bekerja. Sedangkan timer 0 menjadi 2 counter yang terpisah. TL0 digunakan sebagai bit kontrol untuk timer 0; C/T, GATE, TR0, INT0, dan TF0 seolah-olah mengontrol timer 1.

2.4.2 Sensor

Definisi umum sensor adalah perangkat atau divais yang digunakan untuk merubah suatu besaran fisis atau kimia menjadi besaran listrik sehingga dapat dianalisa dengan rangkaian listrik tertentu [Jacob Fraden,2004]. Sensor dapat diklasifikasikan sesuai dengan jenis transfer energi yang dapat dideteksi yaitu:

a. sensor Thermal

Sensor thermal adalah sensor yang digunakan untuk mendeteksi gejala perubahan panas/temperatur/suhu pada suatu dimensi benda atau dimensi ruang tertentu. Contohnya thermocouple, Resistan Temprature Detektor (RTD). Kedua contoh tersebut menggunakan prisip termoelektris. Dua buah logam metal konduktor diatur suhunya pada salah satu logam sehingga jika terjadi perbedaan suhu akan menghasilkan tegangan listrik yang variabel.

b. Sensor Radiasi Optik

Sensor optik adalah sensor yang dapat mendeteksi perubahan cahaya dari sumber cahaya, pantulan cahaya ataupun bias cahaya yang mengenai benda atau ruangan. Prinsip kerja dari sensor cahaya yaitu mengubah energi foton menjadi elektron. Dimana 1 foton akan membangkitkan 1 elektron. Penggunaan sensor cahaya sangat luas, yang paling populer dan sering digunakan adalah kamrea digital. Pada saat ini juga sudah ada alat yang digunakan untuk mengukur cahaya yang mempunyai 1 buah foton saja, sebagai contohnya yaitu photo cell, phototransistor, photodioda, photo

voltaik, photomultiplier, pyrometer optic.

c. Sensor Mekanik

Sensor mekanis yaitu sensor yang mendeteksi perubahan gerak mekanis, seperti perpindahan atau pergeseran posisi, gerak lurus atau melingkar, tekanan, aliran, level dan lain sebagainya. Prinsip kerja dari sensor mekanis yaitu mengubah besaran mekanik menjadi sinyal-sinyal elektrik digital Contoh: Strain gauge, Linear Variabel

2.4.2.1 Tranduser Ultra Sonic

Sensor ultra sonic merupakan sensor yang bekerja dengan memanfaatkan gelombang ultrasonic dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik pada frekuensi 40 KHz dan kemudian pantulan dari objek akan ditangkap oleh receiver sensor, dengan demikian akan terjadi beda potensial pada kedua blok transmitter dan receiver. Beda potensial inilah yang akan membangkitkan pulsa, sehingga lamanya pancaran dari

transmitter yang memantul pada objek dan tertangkap oleh receiver dapat

mengindikasi jarak suatu objek dari pangkal sensor.

2.4.2.2 Sensor Ultra Sonic Ping Parallax

Sensor ultrasonic digunakan untuk mengetahui jarak suatu objek dengan cara memancarkan gelombang ultra sonic pendek, kemudian menunggu pantulan yang dipancarkan tesebut kembali ke sensor. Pada perinsipnya pengendalian sensor ultra sonic menggunakan mikrokontroller yaitu untuk mengeluarkan pulsa pemicu. Di bagian Transmitter (Tx) gelombang pendek yang di pancarkan sebesar 40Khz akan melalui udara kira – kira 1130 ft/S, membentur suatu objek dan kemudian kembali ke sensor dengan diterima pada bagian Reciver (Rx). Sensor ultra sonic memiliki 3 kaki (pin) yang berfungsi sebagai berikut:

a. Pin Ground

b. Pin supply

c. Pin Input dan Output

Gambar 2.5 Sensor Ultrasonik ping parallax

Spesifikasi sensor :

a. Kisaran pengukuran 3cm-3m.

c. Echo hold off 750uS dari fall of trigger pulse.

d. Delay before next measurement 200uS.

e. Burst indicator LED menampilkan aktifitas sensor.

Keluaran sensor ini yaitu sebuah pulsa (Frekwensi) yang berhubungan langsung dengan waktu yang dibutuhkkan gelombang yang tepantul samapai kebagiain Rx. Dengan mengukur waktu dari gelombang pantulan yang sampai ke sensor ini maka jarak objek dapat dihitung. Sensor Ping mendeteksi jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40 kHz) selama tBURST (200 s) kemudian mendeteksi pantulannya. Sensor Ping memancarkan gelombang ultrasonic sesuai dengan kontrol dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger dengan tOUT min. 2 s). Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke receiver sensor.

Untuk menghitung waktu yang dibutuhkan setiap 1cm pada gelombang pantulan dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

�

=

(���)

�

...

(1)

Dimana:

s = Jarak pantulan (m)

v = Kecepatan rambat gelombang ultra sonic pada udara (344 m/s)

t = waktu (s)

Dari rumus di atas maka dapat dihitung berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk jarak tiap 1cm yaitu:

10−2m = 344 / ∗ 2

=

2∗10− 2

344 /

= 58,14 10

−6

= 58,14

µ

Maka didapat waktu setiap 1cm gelombang ultra sonic akan membutuhkan waktu tempuh (t) yaitu sebesar 58,14 µ . Sehingga untuk menentukan jarak objek dengan menghitung dengan lamanya waktu tempuh gelombang maksimal dari sensor dapat

dihitung dengan membandingkan waktu pantulan (tp) dengan waktu per cm (t) lalu

dikalikan dengan 1cm.

Gambar 2.6 Diagram Waktu Sensor Ping

Sensor Ping mengeluarkan pulsa output high pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik dan setelah gelombang pantulan terdeteksi Ping akan membuat output low pada pin SIG. Lebar pulsa High (tIN) akan sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2x jarak ukur dengan obyek. Maka jarak yang diukur adalah :

=

� ∗344 /

2 ...(2)

Gambar 2.7. Jarak Ukur Sensor Ping

2.4.3 Max232

Untuk dapat berkomunikasi antara mikrokontroller dengan komputer, maka diperlukan suatu penyetaraan level tegangan. Besarnya level tegangan komunikasi serial (Level Tegangan RS232) adalah -25 s.d -3 V untuk logika high (1) dan +3 s.d

+25 V untuk logika low (0). Hal ini sangat berbeda dengan level tegangan pada mikrokontroller (Level Tegangan TTL/CMOS) dimana untuk logika high (1) level tegangannya adalah 5 V dan untuk logika low (0) level tegangannya adalah 0 V. Oleh karena itu diperlukan sebuah antarmuka yang dapat menyamakan level tegangan dari komunikasi serial pada komputer dengan mikrokontroller, yaitu IC RS232 produksi MAXIM yang disebut MAX232.

MAX232 adalah saluran driver/receiver ganda yang termasuk pembangkit tegangan kapasitip yang menyediakan level tegangan RS232 dari sebuah sumber tegangan 5V. Setiap receiver pada IC MAX232 ini mengkonversikan level tegangan RS232 ke level tegangan TTL/CMOS sebesar 5 V. Dan setiap receiver ini mempunyai ambang batas sebesar 1.3 V, dan histeresis sebesar 0.5 V, serta dapat menerima masukan level tegangan ±30 V. Sedangkan untuk setiap driver pada IC MAX232 ini mengkonversikan level tegangan masukan TTL/CMOS menjadi level tegangan RS232.

2.4.4 Komunikasi Serial RS232

RS232 adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka antara perangkat terminal data dan perangkat komunikasi data menggunakan pertukaran data biner secara serial. Untuk melakukan komunikasi serial dengan standar RS232 digunakan IC Max 232 sebagai sebagai driver, yang akan mengkonversi tegangan atau kondisi logika TTL dari hardware agar sesuai dengan tegangan pada komputer/ mikrokontroller ataupun sebaliknya sehingga data dapat dibaca.

Komunikasi RS-232 dilakukan secara asinkron (asynchronous), yaitu komunikasi serial yang tidak memiliki clock bersama antara pengirim dan penerima, masing-masing dari pengirim maupun penerima memiliki clock sendiri. Yang dikirimkan dari pengirim ke penerima adalah data dengan baudrate tertentu yang ditetapkan sebelum komunikasi berlangsung. Setiap word atau byte disinkronkan dengan start bit, stop bit dan clock internal masing-masing pengirim atau penerima data.

Gambar 2.9 Gelombang informasi untuk komunukasi serial

Data yang dikirimkan dengan cara seperti pada gambar 2.7 ini disebut data yang terbingkai (to be framed) oleh start dan stop bit. Jika stop bit dalam keadaan LOW, berarti telah terjadi framing error. Biasanya hal ini terjadi karena perbedaan kecepatan komunikasi antara pengirim dengan penerima. Bentuk gelombang komunikasi serial dengan 8-bit data, tanpa parity, 1 stop bit. Pada keadaan idle atau menganggur, jalur RS-232 ditandai dengan mark state atau logika high. Pengiriman data diawali dengan start bit yang berlogika 0 atau LOW, berikutnya data dikirimkan bit per bit mulai dari LSB (Least Significant Bit) atau bit ke-0. Pengiriman setiap byte diakhiri dengan stop bit yang berlogika HIGH.

Selanjutnya jika kondisi LOW setelah stop bit, ini adalah start bit yang menandakan data berikutnya akan dikirimkan. Jika tidak ada lagi data yang ingin dikirim, maka jalur transmisi ini akan dibiarkan dalam keadaan HIGH. Ada yang

disebut „break signal‟, yaitu keadaan LOW yang lamanya cukup untuk mengirimkan 8-bit data. Jika pengirim menyebabkan jalur komunikasi dalam keadaan seperti ini, penerima akan menganggap ini adalah „break signal‟ atau sinyal rusak. Secara ringkas, pengiriman data cukup dilakukan dengan mengisi register SBUF dengan data yang akan dikirimkan, byte selanjutnya dikirim ketika bit TI berubah menjadi HIGH. Sedangkan penerimaan ada cukup dilakukan dengan mengambil data dari SBUF setelah bit RI menjadi HIGH.

Untuk menghubungkan RS232 dengan mikrokontroller dapat dilakukan dengan cara mensinkronkan tegangan TTL antar device. Standar sinyal serial RS232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut:

1. Logika „1‟ disebut „mark‟ terletak antara -3 volt hingga -25 volt. 2. Logika „0‟ disebut „space‟ terletak antara +3 volt hingga +25 volt.

3. Daerah tegangan antara -3 volt hingga +3 volt adalah invalid level, yaitu daerah tegangan yang tidak memiliki level logika pasti sehingga harus dihindari. Demikian juga level tegangan lebih negatif dari -25 volt atau lebih positif dari +25 volt juga harus dihindari karena dapat merusak line driver pada saluran RS232. Berikut konfigurasi dari RS232 (DB9-connector).

Keterangan mengenai fungsi saluran RS232 pada konektor DB9 adalah sebagai berikut:

1. Receive Line signal detect, dengan saluran ini DCE (Data Circuit-Terminating

Equipment) memberitahukan ke DTE (Data Terminal Equipment) bahwa pada

terminal input mendeteksi adanya data yang masuk.

2. Receive Data, digunakan DTE menerima data dari DCE.

3. Transmit Data, digunakan DTE mengirimkan data ke DCE.

4. Data Terminal Ready, pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan

terminalnya.

5. Signal Ground, digunakan untuk saluran ground.

6. Ring Indicator, pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah

device menghendaki untuk berhubungan dengan sistem.

7. Clear To Send, dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE dapat mulai

mengirimkan data.

8. Request To Send, dengan saluran ini DCE diminta untuk mengirim data oleh

DTE.

9. DCE Ready, sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah dapat

digunakan.

2.5 Perangkat Lunak sistem

2.5.1 Bahasa Assembly

Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroller dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan intruksi bahasa mesin (Assembly) yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroller menentukan alamat dari memori program yanng akan dibaca, dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterpretasikan sebagai intruksi. Alamat intruksi disimpan oleh mikrokontroller di register atau yang sering

disebut sebagai program counter. Di sisi lain perbedaan bahasa assembly untuk mikrokontroller yaitu seperti intruksi MOV untuk Byte pada pengalamatan bit dikelompokkan sesuai dengan metode pengalamatan (addressing modes). Mode pwngalamatan menjelaskan bagaimana operan dioprasikan. Berikut bentuk program bahasa assembly sesara umum:

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 digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi –instruksi tersebut antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register

tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh : pengisian nilai secara langsung.

MOV R0,#20h

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

Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h ...

... MOV R0,20h

Label Mnemonic Operan 1 operan 2 komentar

(isi memori) (opcode)

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

2. Instruksi DJNZ

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

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

MOV R0,#80h Loop: ... ...

DJNZ R0,Loop ...

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

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu.

Contoh :

...

ACALL TUNDA ...

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. InstruksiJB (Jump if bit)

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

Contoh:

Loop:

JB P1.0,Loop ...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

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

Contoh:

Loop:

JNB P1.0,Loop ...

8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)

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

Contoh:

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. InstruksiDEC(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. InstruksiINC (Increament)

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

Contoh:

MOV R0,#20h R0 = 20h

INC R0 R0 = R0 + 1

... .

2.5.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

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

Gambar 2.11 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan selanjutnya di-compile. Pada saat di-compile 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 dibuat

di-converter ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat

meng-compile program. Bilangan heksadesimal inilah yang akan di-download ke mikrokontroller.

2.5.3 Software Downloader

Untuk men-download bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a berupa software open source dandapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar berikut ini.

Gambar 2.12 Tampilan software downloader

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.

2.5.4 VISUAL BASIC 6.0

Pada projek system akuisisi data pada SCADA, Grapic User Interface (GUI) sangat diperlukan sebagai antar muka keluaran data output objek yang dikontrol. Rancang bangun dari interfacing dapat dibangun menggunakan Microsoft Visual Basic 6.0.

Microsoft Visual Basic merupakan sebuah bahasa pemrograman yang menawarkan Integrated Development Environment (IDE) untuk membuat program perangkat lunak berbasis sistem operasi Microsoft Windows dengan menggunakan model pemrograman (COM). Visual Basic merupakan turunan bahasa pemrograman

BASIC dan menawarkan pengembangan perangkat lunak komputer berbasis GUI. Visual Basic 6.0 adalah perkembangan dari versi sebelumnya dengan beberapa penambahan komponen yang sedang tren saat ini, seperti kemampuan pemrograman internet dengan DHTML (Dynamic HyperText Mark Language), dan beberapa penambahan fitur database dan multimedia yang semakin baik. Sampai saat buku ini ditulis bisa dikatakan bahwa Visual Basic 6.0 masih merupakan pilih pertama di dalam membuat program aplikasi yang ada di pasar perangkat lunak nasional. Hal ini disebabkan oleh kemudahan dalam melakukan proses development dari aplikasi yang dibuat. Interface antar muka Visual Basic 6.0, berisi menu, toolbar, toolbox, form, project explorer dan property seperti terlihat pada gambar berikut:

Gambar 2.13 Interface antar muka Visual Basic 6.0

2.5.4.1 Konsep Dasar Pemrograman Dalam Visual Basic 6.0

Konsep dasar pemrograman Visual Basic 6.0, adalah pembuatan form dengan mengikuti aturan pemrograman Property, Metode dan Event. Keterangan aturan tersebut yaitu:

a. Property

Setiap komponen di dalam pemrograman Visual Basic dapat diatur propertinya sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Property yang tidak boleh dilupakan pada setiap komponen adalah “Name”, yang berarti nama variabel (komponen) yang akan digunakan dalam scripting. Properti “Name” ini hanya bisa diatur melalui jendela Property, sedangkan nilai peroperti yang lain bisa diatur melalui script seperti

Command1.Caption=”Play” Text1.Text=”Visual Basic” Label1.Visible=False Timer1.Enable=True

b. Metode

Bahwa jalannya program dapat diatur sesuai aplikasi dengan menggunakan metode pemrograman yang diatur sebagai aksi dari setiap komponen. Metode inilah tempat untuk mengekpresikan logika pemrograman dari pembuatan suatu prgram aplikasi.

c. Event

Setiap komponen dapat beraksi melalui event, seperti event click pada command button yang tertulis dalam layar script Command1_Click, atau event Mouse Down pada picture yang tertulis dengan Picture1_MouseDown. Pengaturan event dalam setiap komponen yang akan menjalankan semua metode yang dibuat.

2.6 Flow Chart

Flowchart adalah bagan (chart) yang menggambarkan aliran (Flow) dan digambarkan

dengan simbol-simbol grafis bertujuan untuk menggambarkan arus data dari program, sehingga memudahkan untuk merancang program aplikasi. Simbol-simbol yang digunakan pada bagan flowchart antara lain seperti tabel 2.1.

Tabel 2.1 Simbol-simbol Flowchart program

Simbol Nama Keterangan Fungsi

TERMINATOR Permulaan / akhir program

GARIS ALIR

(FLOW LINE) Arah aliran program

PREPARATION Proses inilisasi/pemberian harga awal

PROCESS Proses pengolahan data

INPUT / OUTPUT DATA

proses input/output data, prameter, informasi

PREDEFINED PROCESS (SUB-PROGRAM)

Permulaan sub program/proses menjalankan sub program

Decision Perbandingan pernyataan, seleksi kondisi

ON /OFF CONNECTOR

Menunjukkan penghubung kehalaman yang sama atau halaman yang berbeda.

2.6.1 Data Flow Diagram (DFD)

Data flow diagram adalah alat pembuatan model network dengan menggunakan notasi-notasi untuk menggambarkan arus dari data sistem yang bertujuan untuk membantu memahami sistem secara logika, terstruktur dan jelas. Adapun simbol-simbol Data Flow Diagram (DFD) dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Simbol-simbol Data Flaw Diagram

Simbol Nama fungsi

External Entity

External Entity dapat berupa orang,

sekelompok orang, organisasi, dari sistem yang berada lingkungan luarnya yang akan memberikan inputan atau memberikan output dari sistem.

ALUR DATA (DATA FLOW)

alur ini mengalir diantara proses, data store, dan terminator. Berfungsi untuk menunjukkan arus data yang dapat berupa masukkan untuk sistem

Process (Proses)

kegiatan atau kerja yang dilakukan oleh orang, organisasi, dimana hasil suatu arus data yang masuk ke dalam keluar dari prioses.

Simpanan data (data store)

digunakan untuk memodelkan kumpulan data atau paket data. Penyimpanan kadangkala didefinisikan sebagai suatu

mekanisme diantara dua proses yang dibatasi oleh jangka waktu tertentu.

Tahapan diagram arus data dibagi dalam beberapa bagian yaiu:

1. Diagram Koteks

Diagram ini berisi gambaran umum (secara garis besar) sistem yang akan dibuat. Secara kalimat, dapat dikatakan bahwa diagram konteks ini berisi “siapa saja yang memberi data (dan data apa saja) ke sistem, serta kepada siapa saja informasi (dan informasi apa saja) yang harus dihasilkan sistem.

2. Diagram nol

Diagram nol memberikan pandangan menyeluruh mengenai system yang di tangani dengan menunjukan mengenai fungsi-fungsi utama atau proses yang ada, aliran data, dan eksternal entity. Tujuan dari diagram nol adalah untuk “Memerinci” sebuah system menjadi “Proses-proses” yang harus dilakukan pada sistem.

BAB 3

ANALISIS DAN PERANCANGAN

3.1 Perancangan Hardware

3.1.1 Diagram Blok

Secara garis besar, diagram blok dari rangkaian projek Tugas Akhir ini terdiri dari 2 blok besar dengan keseluruhan memiliki 7 bagian. Diagram blok rangkaian dapat ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini:

SENSOR ULTRA SONIC M ICR O C O N TR O LLER A T

89S51 (1)

PEMANCAR INFRA MERAH PENEERIMA INFRA MERAH M IC R O C O N TR O LLER A T 89S51 (2) RANGKAIAN TTL RS 232 PERSONAL COMPUTER

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem Pendeteksi Banjir

3.1.2 Prinsip kerja Diagram Blok

Pada keadaan awal sistem diaktifkan, dimana proyek tugas akhir ini penulis menggunakan sensor ultra sonic ping Parallax sebagai pengukur besaran tinggi permukaan air. Ketika sensor ultra sonik Ping Parallax bekerja dengan mengeluarkan gelombang ultra sonik dan mengenai objek serta mendeteksi pantulannya, maka sensor akan mengeluarkan frekwensi tertentu terhadap besaran jarak tertentu. Dikarenakan sensor sudah mengeluarkan tegangan digital, maka selanjutnya data sudah dapat diteruskan ke pusat pengolahan data yaitu mikrokontroller AT89S51(mikrikontroller 1). Dan berdasarkan perintah yang telah diprogram pada

mikrokontroller AT89S51 (mikrikontroller 1) data yang didapat dari pengukuran akan dikirimkan melalui infrared sebagai media pengiriman data nirkabel (wireless).

Data yang dikirimkan melalui media infrared akan dideteksi oleh penerima infrared yaitu modul TSOP 1738. Data yang telah diterima akan diteruskan ke mikrokontroller AT89S51 (mikrikontroller 2) untuk membandingkan data. Selanjutnya data yang telah di bandingkan akan dikirim ke PC melelui modul RS 232 untuk menampilkan data pengukuran yang telah di dapat.

3.1.3 Perancangan Sensor

Sensor ultrasonic merupakan sensor yang memanfaatkan gelombang ultra sonic sebagai device yang akan mengukur ketinggian muka air. Pada kenyataannya suatu gelombang dapat terserep atau terbias pada benda-benda yang transparan seperti pada air ataupun kaca. Untuk dapat menempatkan sensor ini, sehingga dapat bekerja secara efisien, maka dapat diperhatikan untuk benda penghalang yang tidak dapat menyerap atau membiaskan gelombang ultrasonik sehingga gelombang dapat terpantul sempurna pada modul receiver sensor.

Output sensor ultrasonic yaitu berupa frekwensi yang mempresentasikan lamanya waktu pantulan yang terjadi dari mulai gelombang dipancarkan hingga diterima pada modul penerima sensor. Pada pin SIG ini akakn di sambungkan pada port I/O pada mikrokontroller. Sementara masukan pada pin VCC tegangan untuk dapat mengoprasikan tegangan ini yaitu sebasar 5V yang di dapat dari Power Supply

sebagai sumber tegangan . pin GND merupakan grounding yang akan disambungkakn pada kutub negatif power supply. Secara keseluruhan sensor ultrasonic ini dirancang dapat dilihat pada gambar 3.2 .

VCC

To PIN I/O Microkontroller

Dikarenakan pin input dan output sensor (SIG) merupakan satu-satunya media yang dapat mengaktifkan rangkaian sensor maupun sebagai media data out yang akan menjadi input pada mikrokontroller (1), maka dibutuhkanlah sebuah sparete worker

yaitu berupa rangkaian driver yang dapat mengaktifkan sensor untuk mengukur dan mengeluarkan data dikala sensor telah selesai mengukur ketinggian. Pada perancangan

driver sensor ultrasonik, keluaran sensor akan dimodifikasi sehingga input pada

mikrokontroller (1) hanya berupa tegangan high (1) dan low (0). Berikut gambar rangkaian driver untuk sensor ultra sonik pada gambar 3.3 .

Gambar 3.3 Driver sensor ultra sonic ping

Pada rangkin driver transistor jenis NPN merupakan drain tegangan yang akan aktif jika diberi tegangan lebih besar dari 0,9V. Mikrokontroller (1) akan mengaktifkan sensor untuk mengukur dengan cara memberikan logika high (1) pada pin 1.1 sehingga sensor dapat aktif untuk melakukan pengukuran, dan sebaliknya jika pin 1.1 diberi logika low (0) maka pin 1.0 akan berlogika high (1) sehingga membuat transistor akan aktif sehingga data hasil pengukuran dapat diterima. Fungsi resistor pada rangkaian adalah sebagai tahanan arus yang masuk ataupun yang keluar dari sensor, sehingga rangkaian tidak mengalami over current yang dapat merusak sensor dan komponen pendukung.

3.1.4 Perncangan Power Supply (PSA)

Rangkaian PSA ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada. Dikarenakan beberapa rangkaian memerlukan 2 besaran tegangan, maka PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :

Gambar 3.4 Rangkaian Power Supplay (PSA)

Trafo CT adalah trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC (arus bolak-balik) menjadi 12 volt AC (arus searah). 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 untuk keluaran yang dihasilkan setabil pada 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya, sementara LED hanya berfungsi sebagai indikator apabila PSA diaktifkan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.1.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Untuk dapat mengendalikan rangkaian yang mandiri diperlukan device yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan serta digunakan sebagai pemrosesan data. Mikrokontroller sudah cukup untuk menjadi pengelolaan data pada rangkaian

digital. Minimum sistem dari Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

Gambar.3.5 Rangkaian mikrokontroller AT89S51

Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51. dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke

tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yang dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up ( penaik tegangan ). Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3.. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.

Mikrokontroller AT89S51 memerlukan 12 clock untuk mengeksekusi 1 siklus perintah pada rangkaian. Hal ini diakibatkan karena mikrokontroller menggunakkan kristal yang besarnya 12 MHz, sehingga waktu yang dibutuhkan mengeksekusi 1

siklus mesin tersebut membutuhkakn waktu =12� ��

12MHz = 1mikrodetik.

3.1.6 Perancangan rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah

Data yang telah diproses pada mikrokontroller AT89S51 (mikrokontroller 1) akan dikirimkan melalui media transmisi data secara wireless yaitu dengan memanfaatkan LED infra merah sebagai jalur nirkabel. Rangkaian pemancar infra merah dapat dilihat pada gambar 3.6 berikut:

Untuk mengaktifkan LED infra merah pada port output pada mikrokontroller AT89S51 dapat dilakukan dengan memberikan logika High (1) yang akan mengeluarkan tegangan pada kisaran 4 s/d 5 Volt. Hal ini cukup untuk mengaktifkan base pada transistor C945, dimana transistor akan bekerja jika diberikan tegangan lebih dari 0,7 Volt. Sementara untuk memetikan LED infra mereh, pada port output diberikan logika (0) dimana base kekurangan tegangan. Tegangan pada port output jika diberikan logika (0) yaitu berkisar antara 0 s/d 0,009 Volt. Pada keadaan seperti ini menngakibatkan transistor tidak aktif.

Pada sistem pengiriman data dengan inframerah harus dipancarkan dengan frekwensi 38 s/d 40 KHz, hal ini dikarenakan frekwensi ini bebas dari gangguan frekwensi infra merah alam sehingga jarak pengiriman data dapat semakin jauh . Jika LED infra merah dipancarkan < 38KHz, maka pengiriman data akan terganggu oleh frekwensi-frekwensi inframerah dari alam seperti inframerah yang dipancarkan oleh matahari, tumbuhan dan bahkan frekwensi dari tubuh manusia.

Untuk memancarkan frekwensi 38KHz dari LED infra merah, langkah yang harus dilakukan yaitu mengkedipkan (menghidup dan matikan) pancaran dari LED dengan memberikan logika high dan low pada port output. Selang waktu (prioda) yang di perlukan untuk mengedipkan LED yaitu dengan rumus:

�

=

1

� ... [3.1]

Pada saat sistem penerima infra merah menerima pancaran dari pemancar, maka output dari penerima akan berlogika high (1) dan selanjutnya jika pemancaran inframerah dihentikan, maka penerima akan berlogika low (0) sesaat yaitu sekitar ±1200 µs kemudian akan menjadi aktif high (1) kembali walaupun tidak ada pancaran infra merah. Hal ini sudah merupakan karakteristik dari penerima infra merah yang digunakan (TSOP 1738). Pengirima data pada sistem ini dilakukan jika logika high (1) setelah logika low (0) sesaat itu lah yang dijadikan sebagai data, sehingga dengan mengatur lebar pulsa high (1) tersebut dengan suatu nilai tertentu dan menjadikan nilai tersebut sebagai data, maka pengiriman dapat dilakukan.

3.1.7 Perancangan rangkaian Penerima Data Infra Merah

Pengiriman data menggunakan Sinar infra merah yang dipancarkan oleh pemancar infra merah mempunyai aturan tertentu agar data yang dipancarkan dapat diterima dengan baik di penerima. Oleh sebab itu baik di pengirim infra merah maupun penerima infra merah harus mempunyai aturan yang sama dalam mengirim dan menerima sinyal yang membawa data tersebut dan kemudian mendekodekannya kembali menjadi data biner pada modul Receiver TSOP1738. Modul menerima infra merah ini merupakan komponen yang peka terhadap cahaya yaitu berupa photodioda atau. Photodioda ini akan merubah energi cahaya infra merah menjadi pulsa-pulsa sinyal listrik.

Komponen ini juga harus mampu mengumpulkan sinyal infra merah sebanyak mungkin sehingga pulsa-pulsa sinyal listrik yang dihasilkan kualitasnya cukup baik. Dalam penerimaan infra merah, sinyal ini merupakan sinyal infra merah yang termodulasi. Pemodulasian sinyal data dengan sinyal carrier pada frekuensi tertentu akan dapat memperjauh transmisi data sinyal infra merah. Semakin besar area penerimaan maka sudut penerimaannya juga semakin besar. Kelemahan area penerimaan yang semakin besar ini adalah noise yang dihasilkan juga semakin besar pula. Suatu penerima pada sistem komunikasi cahaya harus memenuhi syarat antara lain:

1. Sensitivitas yang tinggi.

Karena detektor cahaya digunakan pada suatu panjang gelombang tertentu, maka sensitivitas tertinggi ditempatkan pada daerah panjang gelombang yang dimaksud. 2. Diperlukan respon waktu yang cepat,

Dalam hal ini bertujuan agar sistem dapat dioperasikan pada kecepatan tinggi yang akan meningkatkan efisiensi sistem komunikasi. Jika waktu respon terlalu lama maka data carier yang dibawa dapat rusak atau dalam keadaan tidak utuh diksrenakan rugi-rugi dari noise frekwensi.

3. Noise internal yang dibangkitkan detektor harus sekecil mungkin.

Gambar 3.7 Rangkaian Penerima Data Infra Merah

Pada rangkaian di atas menggunakan resistor 100 Ohm yang berfungsi untuk membatasi arus yang masuk pada rangkaian, sementara resistor 10 K Ohm digunakan untuk membatasi arus yang menuju pin I/O pada mikrokontroller agar arus yang ada pada IC mikrokontroler sama dengan output dari modul rangkaian penerima infrared. Sedangkan kapasitpr 10 µF berfungsi untuk menstabilkan arus yang masuk pada IC TSOP 1738. IC ini mempunyai karakteristik yaitu akan mengeluarkan tegangan ±4,5 Volt jika keadaan logika high (1) pada outputnya jika terdeteksi adanya pancaran infra merah dalam rentang frekwensi 38 – 40 KHz, dan mengeluarkan tegangan ±0,109 Volt, jika terdapat logika low (0) pada output jika tidak mendeteksi adanya pancaran, namun jika keadaan low sesaat yaitu sekitar 1200µs, setelah itu outputnya akan kembali menjadi high. Kaadaan inilah yang akan dimanfaatkan untuk transmisi pengiriman data. Output dari rangkaian ini dihubungkan pada I/O pin mikrokontroller sehingga setiap kali IC ini mengeluatkan logika high (1) atau logika low (0) pada outputnya, mikrokontroller akan dapat mendeteksi mendeteksinya.

3.2 Perancangan Software

Secara garis besar perancangan sofware terbagi dalam dua bagian besar yakni perancangan software untuk minimum sistem mikrokontroller AT89S51 yanng memakai bahasa mesin (assembly) dan perancangan software untuk tampilan interface

3.2.1 Flow chart minimum sistem mikrokontroller

Alat pendeteksi banjir ini dirancang untuk mendeteksi kenaikan ketinggian air rata-rata permukaan air. Pendeteksian ketinggian air dilakukan oleh sensor ultrasonic, mengolah data pada mikrokontroller dan mengirimkan data tersebut ke PC sebagai

interface data akuisisi data. Secara umum flow chart program pendeteksi banjir dapat

dilihat pada gambar 3.8 berikut ini.

START AMBIL DATA

SENSOR KIRIM DATA Ir_Red , Tx_ MODE

TERIMA DATA Ir_Red, Rx_MODE

CEK DATA & TAMBAHKAN NILAI = + 10 CEK KONDISI N=170-175 ? CEK KONDISI N=176-180 ? CEK KONDISI N=181-185 ? CEK KONDISI N=190-200?

Tidak _{Tidak Tidak Tidak}

KONDISI STATUS NORMAL KONDISI STATUS AWAS KONDISI STATUS SIAGA KONDISI STATUS BANJIR

Ya Ya Ya Ya

HIDUPKAN BUZZER DAN LAMPU INDIKATOR DATA BASE AND

3.2.2 Perancangan permodelan sistem dengan Use Case Diagram

Permodelan sistem berfungsi untuk memperoleh prototipe atau gambaran yang jelas mengenai objek apa saja yang saling berinteraksi dengan sistem dan hal-hal apa saja yang akakn dilakukan oleh sistem sehingga sistem dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan fungsi dan tujuannya.

Perancangan fungsional perangkat lunak untuk dapat mengakuisisi data pengukuran dari hardware yang dapat dikembangkan dan di modelkan dengan diagram use case. Aktor yang akan berinteraksi dengan sistem adalah pengguna (user) dimana pengguna dikatagorikan sebagai entitas yang melakukan proses akuisisi data pengukuran tinggi muka air.

Ditinjau dari analisis kebutuhan sistem, beberapa hal yang nantinya harus dilakukan sistem adalah:

1. Melakukan koneksi port akuisisi data untuk menampilkan data hasil pengukuran tinggi muka air .

2. Melakukan penyimpanan hasil pengukuran tinggi muka air.

Berdasarkan informasi kebutuhan sistem serta aktor yang berperan di dalamnya, diagram use case berikut dirancang sebagai permodelan persyaratan sistem.

Mengoneksikan Data proses pengukuran

Tinggi muka air

Menampilkan data Hasil pengukuran Tinggi muka air

USER

Menyimpan data kedalam data base hasil pengukuran tinggi

mukaair <<U SES >> <<_U SES >>

PENDETEKSI BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

Jika dilihat pada diagram tersebut tampak bahwa seorang pengguna (user) hanya dapat mengakses Use Case sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air. Dengan demikian untuk menentukan proses apa saja yang nantinya dilakukan pada setiap tahapan sistem, maka ditentukanlah dokumentasi naratif untuk Use Case sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air, sehingga langkah demi langkah dapat berjalan dengan semestinya.

Berikut ini dokumen naratif untuk Use Case sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air dapat dilihat pada tabel.3.1 berikut.

Tabel 3.1 Dokumentasi Naratif Use Case sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air.

Nama Use Case

PENDETEKSI BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI

DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

Aktor User

Deskripsi

Use Case mendeskripsikan tentang fungsional sistem pengukuran ketinggian muka air kemudian menampilkan data hasil pengukuran tersebut pada user interface lalu menyimpan data tersebut ke dalam data base

Pre-condition

menerima data yang dikirimkan oleh sistem hardware (Microkontroller)

Typical course of event

Aksi Aktor Respon Sistem

Langkah 1 : User memilih tombol Acquisition pada menu utama.

Langkah 2 : Sistem akan merespon dengan memanggil program pada form

Acquisition Data Langkah 3 : User memilih

tombol koneksi port data pada form Acquisition Data.

Langkah 4 : Sistem akan merespon dengan memanggil program koneksi pada port data untuk menerima data hasil

pengukuran.

Langkah 5 : Sistem akan menampilkan data hasil pengukuran tinggi muka air

Langkah 6 : User akan memilih tombol simpan

Langkah 7 : Sistem akan melakukan fungsi untuk menyimpan data hasil penngukuran tinggi muka air

Alternate Course

Aksi Aktor Respon Sistem

- -

Activity diagram untuk Use Case kontrol sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air dapat dilihat pada gambar 3.10 .

User Sistem

Pilih Koneksi Port Mulai

Tampilkan form koneksi

port

Pilih boundrate dan port

Koneksikan port

Simpan Data Selesai Y

T

Pilih Aquisisi Data

Tampilkan form aquisisi data dan

hasil

Gambar 3.10 Activity diagram sistem akuisisi data pengukuran tinggi muka air.

3.2.3 Perancangan Data Flow Diagram (DFD)

Data flow diagram adalah alat pembuatan model network dengan menggunakan notasi-notasi untuk menggambarkan arus dari data sistem yang bertujuan untuk membantu memahami sistem secara logika, terstruktur dan jelas. Berdasarkan definisi diatas maka untuk perancangan software pada sistem pendeteksi banjir dapat terlihat dalam diagram DFD level 0.

3.2.3.1 DFD Level 0

User

0

Sistem akuisisidata penseteksi banjir Akses data tinggi muka Air

Tampilan data ketinggian air

Gambar 3.11 DFD Level 0 Proses Sistem Akuisisi Data Pendeteksi Banjir

3.2.3.2 DFD Level 1

User

1.0

Menampilkan Data Aquisition Tinggi muka air Akses data tinggi muka Air

Tampilan data ketinggian air

Data Base Data hasil pengukuran tinggi muka air

Data tinggi muka Air

Gambar 3.12 DFD Level 1 Proses Tampilan Data Tinggi Muka Air Dan Data Base

3.2.4 Perancangan Antar muka (Interface)

Perancangan Antar muka adalah perancangan suatu tampilan yang dapat menghubungkan pengguna (user), komputer, dan mikrokontroller dengan berbantuan program. Syarat untuk perancangan pembuatan antar muka adalah berorientasi pada

3.2.4.1 Rancangan Menu Utama

Rancangan menu utama yaitu sebuah tampilan yang pertama muncul pada saat system diaktifkan. Pada perancangan antar muka terdapat menu connection port yang berfungsi sebagai form untuk mengoneksikan port serial computer agar dapat menerima data, Aquisision Data yang berfungsi untuk menampilkan data ketinggian air yang telah didapat dari pengukuran serta About dan Exit. Berikut rancangan menu utama dapat dilihat pada gambar 3.13 berikut.

1

Connection Port

2

Acquisition Data

3

About

4

Exit

Judul Penelitian

Xxxxxxxxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

Xxxxxxxxxxxxxxx

5

Xxxxxxxxxxxxxxx xxxxxxxxxx Xxxxxxxxxxxxxxx

Xxxxxxx 6

Gambar 3.13 Rancangan Menu Utama

Keterangan :

1. Menu Connection Port berfungsi sebagai form untuk mengkoneksi data dari port serial.

2. Menu Acquisition Data berfungsi sebagai form yang menampilkan hasil pengukuran.

3. Menu About berfungsi sebagai menampilkan informasi atau cara pemakaian aplikasi.

4. Menu Exit berfungsi untuk menutup form menu utama dan keluar dari aplikasi. 5. Logo Universias Sumatera Utara

3.2.4.2 Rancangan Form Connection Port

Perencanaan form connection Port bertujuan untuk membuka atau menutup flow data dari port serial. Form ini juga berfungsi sebagai penyamaan bout rate data sinkron antara mikrokontroller sebagai pengirim data dan port serial sebagai media in flow

data. Berikut rancangan form untuk koneksi data pada port serial.

KONEKSI PORT SERIAL

BOUD RATE _{COMM PORT}

1 2

3

Connecting Disconnecting Exit

Gambar 3.14 Rancangan Form Koneksi Port Serial

Keterangan :

1. List box berfungsi untuk memilih besarnya kecepatan transfer data antar modul (mikrokontroller dan PC)

2. List box berfungsi untuk memilih port yang terhubung dengan port serial oleh mikrokontroller.

3. Label berisi keterangan tentang konektivitas yang terjadi.

3.2.4.3 Rancangan form hasil pengukuran Acquisition Data

Form Acquisition data berfungsi sebagai form yang menampilkan hasil pengukuran tinggi muka air pada daerah aliran sungai. Rancangan hasil pengukuran tinggi muka air dapat dilihat pada gambar 3.15 berikut ini.

cjne r0,#4,ke5 ljmp benar ke5:

cjne r0,#5,ke6 ljmp benar ke6:

cjne r0,#6,ke7 ljmp benar ke7:

cjne r0,#7,ke8 ljmp benar ke8:

cjne r0,#8,ke9 ljmp benar ke9:

cjne r0,#9,balik1 ljmp benar balik1:

ljmp Utama Benar:

mov r0,71h cjne r0,#0,ke11 ljmp benar1 ke11:

cjne r0,#1,ke21 ljmp benar1 ke21:

cjne r0,#2,ke31 ljmp benar1 ke31:

cjne r0,#3,ke41 ljmp benar1 ke41:

cjne r0,#4,ke51 ljmp benar1 ke51:

cjne r0,#5,ke61 ljmp benar1 ke61:

cjne r0,#6,ke71 ljmp benar1 ke71:

cjne r0,#7,ke81 ljmp benar1 ke81:

cjne r0,#8,ke91 ljmp benar1 ke91:

cjne r0,#9,balik11 ljmp benar1 balik11:

ljmp Utama benar1:

mov r0,72h cjne r0,#0,ke12 ljmp benar2 ke12:

cjne r0,#1,ke22 ljmp benar2 ke22:

cjne r0,#2,ke32 ljmp benar2 ke32:

cjne r0,#3,ke42 ljmp benar2 ke42:

cjne r0,#4,ke52 ljmp benar2 ke52:

cjne r0,#5,ke62 ljmp benar2 ke62:

cjne r0,#6,ke72 ljmp benar2 ke72:

cjne r0,#7,ke82 ljmp benar2 ke82:

cjne r0,#8,ke92 ljmp benar2 ke92:

cjne r0,#9,balik12 ljmp benar2

balik12:

ljmp Utama benar2:

mov a,72h mov b,#100 mul ab mov 77h,a mov a,71h mov b,#10 mul ab mov b,77h add a,b mov b,70h add a,b mov p1,a mov r0,70h acall konversi

mov 74h,r1 ;73h nilai satuan des mov r0,71h

acall konversi

mov 75h,r1 ;74h nilai puluhan des mov r0,72h

acall konversi

mov 76h,r1 ;75h nilai ratusan des acall kirim_disp

ljmp Utama balik:

ljmp Utama

konversi:

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

satu:

cjne r0,#01h,dua mov r1,#'1' ret

dua:

cjne r0,#02h,tiga mov r1,#'2'

ret tiga:

cjne r0,#03h,empat mov r1,#'3'

ret empat:

cjne r0,#04h,lima mov r1,#'4' ret

lima:

cjne r0,#05h,enam mov r1,#'5'

ret enam:

cjne r0,#06h,tujuh mov r1,#'6'

ret tujuh:

cjne r0,#07h,delapan mov r1,#'7'

ret delapan:

cjne r0,#08h,sembilan mov r1,#'8'

ret sembilan:

cjne r0,#09h,konversi mov r1,#'9'

ret kirim_disp:

mov sbuf,76h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,75h jnb ti,$ clr ti

mov sbuf,74h jnb ti,$ clr ti acall tunda acall tunda

acall tunda ret

tunda:

mov r7,#255 tnd:

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

hitung:

mov r7,#50 djnz r7,$ ret