Sistematika penulisan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

1.5 Manfaat pelaksanaan tugas akhir.

Terdapat dua manfaat dari pelaksanaan tugas akhir ini, yaitu yang bersifat umum dan khusus. 1. Manfaat secara umum Secara umum, pelaksanaan tugas akhir yang berjudul “Perancangan Sistem Pendeteksi dan Pengamanan Dini Kebocoran Gas LPG dengan kipas dan alarm” diharapkan dapat memberi kemudahan bagi konsumen gas LPG, khususnya bagi ibu-ibu rumah tangga yang pada umumnya menggunakan gas LPG sebagai bahan bakar untuk memasak. Jika terjadi kebocoran gas LPG maka perangkat ini dapat meminimalisir hal-hal yang tidak diinginkan seperti bahaya kebakaran dan ledakan akibat kebocoran gas LPG. 2. Manfaat secara khusus Dengan pelaksanaan tugas akhir ini dapat menambah wawasan dan pengalaman perancang dalam menerapkan ilmu yang dipelajari secara kreatif dan inovatif.

1.6 Sistematika penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat pendeteksi kebocoran gas LPG ini.

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisika mengenai latar belakang , Rumusan masalah, Tujuan tugas akhir, Metode pengumpulan data, Manfaat pelaksanaan tugas akhir serta sistematika penulisan. BAB 2 LANDASAN TEORI Landasan teori dalam bab ini meliputi arsitektur dan konstruksi mikrokontroler yang digunakan, selain ini juga membahas tentang sensor yang digunakan, ADC, PSA dan perangkat lunak yang digunakan. BAB 3 RANCANGAN SISTEM Meliputi cara kerja rangkaian pada tugas akhir. BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM Meliputi pembahasan rangkaian dan program yang dijalankan serta pengujian rangkaian. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN Mengenai kesimpulan yang didapat setelah merakit tugas akhir ini dan saran yang diberikan demi kesempurnaan dan pengembangan tugas akhir pada masa yang akan datang. BAB 2 TINJAUAN TEORITIS 2.1 Sensor TGS 2610 2.1.1 Gambaran umum Sensor TGS 2610 merupakan sensor yang umum digunakan untuk mendeteksi adanya kebocoran gas. Sensor ini merupakan suatu semikonduktor oksida-logam, lapisan sensornya terbentuk dari oksida aluminium substrat yang dapat mendeteksi atau merasakan. Sensor ini adalah suatu chip yang tergabung dengan suatu alat pemanas terintegrasi. Bila terdapat suatu gas, maka daya konduksi sensor akan meningkat, daya konduksi peningkatan sensor tergantung pada konsentrasi gas di udara. Suatu untai elektris sederhana dapat mengkonversi dalam perubahan daya konduksi untuk suatu isyarat keluaran yaitu sesuai dengan memasang gas konsentrasi. Sensor TGS 2610 memerlukan dua tegangan masukan yaitu pemanas voltase VH dan voltase sirkit VC. Alat pemanas Voltase VH diterapkan kepada alat pemanas yang terintegrasi dalam rangka mempertahankan ketetapan unsur yang merasakan temperatur spesifik yang mana kondisi optimal untuk merasakan saja. Sirkit Voltase VC yang diberlakukan untuk pengukuran voltase VRL kebagian suatu tahanan resistor RL yang dihubungkan secara urut dengan sensor. Suatu rangkaian umum digunakan untuk kedua-duanya VC dan VH untuk memenuhi kebutuhan elektrik sensor. Adapun nilainya tergantung pada tahanan resistor yang digunakan RL untuk bias divariasikan pada sensitivitas sensor terhadap detektor, sensitivitasnya dapat diketahui dengan P tentang semipenghantar di bawah suatu batas 15mW. Untuk pengukuran sensitivitas P untuk variasi paling tinggi ketika nilai R memadai sama dengan RL diatas ekspos untuk ketentuan kadar gas yang terdeteksi. TGS 2610 mempunyai kepekaan tinggi kepada sejenis metan dan sejenis gas hidrokarbon, pendeteksi yang sangat ideal untuk LPG sebagai monitoring. Dalam kaitan kepekaan rendahnya uap air alkohol suatu campur tangan pada gas dilingkungan yang lebih aman, sensor ini ideal untuk konsumen pasar dengan aplikasi output misalkan alarm.

2.1.2 Spesifikasi sensor TGS 2610

TGS 2610 merupakan suatu sensor untuk mengetahui kadar gas LPG diudara. Biasanya sensor ini digunakan untuk mendeteksi kebocoran dari gas LPG. Adapun spesifikasi dari sensor TGS 2610 ini adalah sebagai berikut: a. Target Gas : Butane LP Gas b. Output : Resistance tahanan c. Range pendeteksian : 500ppm - 10.000ppm d. Pemanasan tegangan : 5 0.2 DCAC e. Tegangan Rangkaian : 5 0.2 DCAC f. Daya keluaran : 15mW g. Tahanan sensor : 1KW - 5KW pada 1500ppm Gambar 2.1 Struktur dan dimensi TGS 2610 http:robotindonesia.comshopproduct_info.php?products_id=668action=notifyosC sid=7568b240f02c3da1f2fa9cba214c7951 2.2 Mikrokontroler AT89S51 2.2.1 Gambaran umum Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory PEROM. Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik. Atmel AT89S51 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang rendah untuk aplikasi sistem kendali. berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya. Ada beberapa jenis mirokontroler dan spesipikasinya antara lain dapat dilihat pada tabel 2.1 Tabel 2.1 Kapasitas Memory Mikrokontroler seri AT89X Type RAM Flash Memory EEPROM AT89C51 AT89S51 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak AT89C52 AT89S52 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak AT89S8252 8 X 256 byte 8 Kbyte 2 Kbyte Mikrokontroler AT89S51 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah : a Sesuai dengan produk-produk MCS-51. b Terdapat memori flash yang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali. c Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d Tiga tingkat kunci memori program. e Memiliki 256 x 8 bit RAM internal. f Terdapat 32 jalur masukankeluaran terprogram. g Tiga pewaktupencacah 6-bit untuk AT89S51 dua pewaktupencacah 16-bit untuk AT89S51 h Memiliki 8 sumber interupsiuntuk AT89S51 6 untuk AT89S51 i Kanal serial terprogram. j Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.2.2 Fungsi Pin-Pin pada mikrokontroler AT89S51

AT89S51 memiliki 40 buah kaki pin yang terintegrasi dalam 1 chip dapat dilihat pada Gbr 2.2. Adapun fungsi dari pin-pin tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pin 1 sampai pin 8 Pin 1 – 8 adalah port 1 yang merupakan saluran atau bus IO 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti mengendalikan empat input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat saat pemrograman dan verifikasi. 2. Pin 9 Merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me- reset mikrokontroler ini. 3. Pin 10 sampai pin 17 Pin 10 – pin 17 merupakan saluran atau bus IO 8 bit dua arah dengan internal pull- ups yang memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi. 4. Pin 18 dan pin 19 Pin-pin ini merupakan jalur masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Mikrokontroler ini memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada chip, kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuensi osilator. Oleh karena itu, pin 18 dan 19 ini sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 juga dapat digunakan sebagai input untuk inverting osilator amplifier dan input rangkaian internal clock, sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier. 5. Pin 20 Pin 20 merupakan ground sumber tegangan dan diberi simbol gnd. 6. Pin 21 sampai pin 28 Pin-pin ini adalah port 2 yang merupakan saluran atau bus IO 8 bit dua arah dengan internal pull-ups . Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit, port 2 berfungsi sebagai saluran bus alamat tinggi A8-A15. Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit, port 2 mengeluarkan isi P2 pada special function register. 7. Pin 29 Pin 29 merupakan program Store Enable PSEN merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program memori eksternal agar masuk ke dalam bus selama proses pemberianpengambilan instruksi fetching. 8. Pin 30 Pin 30 sebagai Adress Lacth Enable ALEPROG merupakan penahan alamat memori eksternal pada port 1 selama mengakses ke memori. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsasinyal input pemograman PROG selama proses pemograman. 9. Pin 31 Pin 31 adalah External Access Enable EA merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Apabila diset rendah L maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program eksternal, sedangkan jika diset tinggi H maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori program internal ketika isi program counter kurang dari 4096. Port ini juga berfungsi sebagai tegangan pemograman V pp =+12V selama proses pemograman. 10. Pin 32 sampai pin 39 Pin 32-pin 39 adalah port 0 yang merupakan saluran bus IO 8 bit open collector, dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemograman dan verifikasi, port 0 digunakan sebagai saluranbus data. Pull-up eksternal diperlukan selama proses verifikasi. 11. Pin 40 Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol V cc

2.2.3 Karakteristik mikrokontroler AT89S51

AT89S51 mempunyai memori yang terdiri dari RAM internal dan Special Function Register. RAM internal pada mikrokontroler AT89S51 memiliki ukuran 256 byte dan beralamatkan 00H-7FH serta dapat di akses menggunakan RAM address register . RAM internal terdiri dari delapan buah register R0-R7 yang membentuk register banks . Special Function Register yang berjumlah 21 buah berada di alamat 80H- FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan Flash PEROM dengan alamat 000H-7FFH. IC AT89S51 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar 2.2 berikut: Gambar 2.2 Konfigurasi pin kaki pada mikrokontroler AT89S51 Jika dilihat diagram blok-nya maka mikrokontroler AT89S51 terlihat jelas kesempurnaan fasilitas yang diberikannya. Berikut ini adalah diagaram blok dari mikrokontroler AT 89S52 : Pada diagram blok tersebut, terlihat bahwa terdapat 4 port untuk IO data dan tersedia pula akumulator , register, RAM, Stack Pointer, Arithmatic Logic Unit ALU, Pengunci Lacth, dan rangkaian osilasi yang membuat AT89S51 dapat beroperasi dengan sekeping IC. 2.3 ADC Analog To Digital Converter 0804 2.3.1 Gambaran umum Untuk mengubah data dalam bentuk analog kedalam bentuk digital, maka dibutuhkan suatu peralatan tambahan yang disebut Analog to Digital Converter ADC yang terkemas dalam bentuk chip IC. ADC berfungsi untuk mengubah sinyal analog menjadi sinyal digital. Umumnya digunakan ADC 0804 8 bit untuk mengubah rentang sinyal analog 0-5V menjadi level digital 0-255. Gambar 2.3 Diagram blok ADC 0804 Analog to Digital Converter ADC adalah sebuah piranti yang dirancang untuk mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital. IC ADC 0804 dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran, ketepatan dan waktu konversinya.

2.3.2 Karakteristik ADC 0804

Beberapa karakteristik dari ADC 0804 adalah sebagai berikut : a. Memiliki 2 masukan analog yaitu V in + dan V in - sehingga memperbolehkan masukan selisih difrensial. Dengan kata lain, tegangan masukan analog yang sebenarnya adalah selisih dari masukan kedua pin {analog V in = V in + – V in -}. Jika hanya satu masukan, maka V in - dihubungkan ke ground. Pada operasi normal, ADC menggunakan V cc = +5V sebagai tegangan referensi, dan masukan analog memiliki jangkauan dari 0 sampai 5 V pada skala penuh. b. Mengubah tegangan analog menjadi keluaran digital 8 bit. Sehingga resolusinya adalah 5V255 = 19,6mV. c. Memiliki pembangkit detak clock internal yang menghasilkan frekuensi F=11,1RC, dengan R dan C adalah komponen eksternal. d. Memiliki koneksi ground yang berbeda antara tegangan digital dan analog. Kaki 8 adalah ground analog. Kaki 10 adalah ground digital dapat dilihat pada Gbr 2.4 berikut: Gambar 2.4 Susunan pin kaki ADC 0804 Secara singkat prinsip kerja dari konverter AD adalah semua bit-bit diset kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran DA merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR. Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan sekalipun akan di mulai siklus konversi yang baru. BAB 3 PERANCANGAN DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN

3.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian yang dirancang. Rangkaian mikrokontroler gambar 3.1 berikut: Gambar 3.1 Rangkaian mikrokontroler AT89S51 Pin 31 External Access Enable EA diset high Hdapat dilihat pada Gbr 3.1. dilakukan karena mikrokontroler AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset aktif tinggi. Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroler ini. Pin 32 sampai 39 adalah port 0 yang merupakan saluranbus IO 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up penaik tegangan agar output dari mikrokontroler dapat men-trigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroler tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.

3.2 Rangkaian power supplay PSA