PENGENDALI JARAK JAUH ARAH DAN KECEPATAN PUTAR MOTOR DC VIA SMS BERBASIS MIKROKONTROLER AT90S2313

  

PENGENDALI JARAK JAUH ARAH DAN

KECEPATAN PUTAR MOTOR DC VIA SMS

BERBASIS MIKROKONTROLER AT90S2313

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

disusun oleh :

ANDREAS HENDRA STIAWAN

NIM : 025114014

  

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

  

DC MOTOR DIRECTION AND VELOCITY

REMOTE CONTROLLER USING SMS BASED ON

AT90S2313 MICROCONTROLLER

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

to Obtain the SARJANA TEKNIK Degree

in Electrical Engineering

by :

  

ANDREAS HENDRA STIAWAN

STUDENT NUMBER : 025114014

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2007

MOTO DAN PERSEMBAHAN

  

When things go wrong

As they sometimes will,

When the road you’re trudging

Seems all uphill,

  

When the funds are low

And the debts are high,

And you want to smile

But you have to sigh,

  

When care is pressing you down a bit,

Rest if you must but don’t you quit

• -author Unknown-

  Kupersembahkan Karya ini : Unt uk Tuhan Yesus Kr i st us Unt uk Bapak, Ibu, Apl hi dan Ti ka yang sangat kuci nt ai Unt uk Venyku t er sayang Unt uk Semua t eman dan sahabat ku Ter i makasi h at as segal a dukungan, kasi h dan ci nt a yang sel al u di ber i kan pada penul i s.

  INTISARI

  Telepon seluler sudah menjadi kebutuhan pokok pada saat ini. Penggunaan fasilitas SMS (Short Message Service) pada telepon seluler merupakan salah satu fasilitas paling populer yang banyak digunakan oleh masyarakat. Perpaduan antara teknologi elektronika dan teknologi komunikasi dapat digunakan untuk pengembangan sistem kontrol. Aplikasi dari penggunaan telepon seluler yang memanfaatkan fasilitas SMS dari operator dapat digunakan sebagai sistem kendali jarak jauh.

  Pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC dengan fasilitas SMS berbasis mikrokontroler AT90S2313 adalah suatu alat yang dirancang sebagai pengendali jarak jauh yang memanfaatkan fasilitas SMS. Mikrokontroler digunakan sebagai antar muka telepon seluler dan motor DC. Setelah dapat membaca dan menerjemahkan isi pesan SMS perintah maka mikrokontroler akan memutar motor DC sesuai arah dan kecepatan putar yang diinginkan. Pengaturan kecepatan putar motor DC pada mikrokontroler memanfaatkan fasilitas PWM (Pulse Width

  

Modulation ) yang tersedia pada mikrokontroler AT90S2313. Sebagai driver motor

  DC digunakan IC (Integrated Circuit) L293D. Sedangkan sensor pendeteksi kecepatan putarnya digunakan optocoupler dan piringan bercelah.

  Pada tugas akhir ini, perangkat pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC via SMS berbasis mikrokontroler AT90S2313 telah berhasil dibuat. Alat ini mampu memutar motor DC dengan perintah berupa SMS sesuai arah dan kecepatan yang diinginkan dan mampu mengirimkan hasil pantauan arah dan kecepatan putar dari motor DC tersebut Kata kunci : SMS (Short Message Service), mikrokontroler AT90S2313, PWM (Pulse

  Width Modulation )

  

ABSTRACT

  Cell Phone has already became the main needs nowaday. The use of SMS (Short Message Service) on cell phone is the most popular facility on the society. The mixing between electrical technology and communication technology can used for the control system development. The application from used of cell phone which is facilitating SMS from the operator can be use as remote control system.

  DC motor direction and velocity remote controller using SMS based on AT90S2313 microcontroller is the devices which is plan as remote controller using SMS facilities. Microcontroller used as interface between cell phone and DC motor.

  After reading and translating the contain of command message, microcontroller will rotate DC motor as the same as direction and velocity by the request. Set up of motor DC velocity in the microcontroller use PWM (Pulse Width Modulation) facility. As motor DC driver used IC (Integrated Circuit) L293D. Detection sensor direction and velocity rotation used optocoupler and code disk.

  On this final task, the device of remote for direction and velocity of rotation DC motor controller with SMS based on microcontroller could be made successfully. This device can rotate DC motor by the command SMS as the same as direction and velocity which is wanted and can be send direction and velocity of rotate DC motor report. Key words : SMS (Short Message Service), microcontroller AT90S2313, PWM

  (Pulse Width Modulation)

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala kasih karunia, anugerah, dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini dengan baik.

  Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini, penulis mendapatkan banyak bantuan dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati dan penuh hormat, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  1. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,MSC Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

  2. Bapak A. Bayu Primawan, S.T., M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta dan selaku pembimbing II yang membimbing dan mengarahkan dalam penyusunan tugas akhir ini.

  3. Bapak Martanto, S.T, M.T selaku pembimbing I atas segala pemikiran, waktu dan tenaganya dalam membimbing dan mengarahkan penulis dari awal hingga akhir.

  4. Seluruh dosen di Fakultas Teknik Elektro yang tidak dapat di sebutkan satu persatu, yang telah mendidik dan membimbing penulis dalam memperdalam dunia Teknik Elektronika.

  5. Seluruh Staf & Laboran Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma: Pak Jito, Mas Mardi, Mas Suryono, Mas Hardi, Mas Broto yang sudah memberikan bantuan selama proses pembuatan karya tugas akhir ini.

  6. Kedua orang tua penulis yang telah memberikan doa, dorongan moril maupun material, kasih dan kesabaran yang tak pernah putus sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  7. Kedua adikku Alphi dan Tika yang telah memberi doa dan pengharapan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Terima kasih atas kesabarannya menunggu komputer.

  8. Kekasihku Veny dan keluarga yang memberi dukungan doa, semangat, waktu, cinta kasihnya dan kesabarannya serta menjadi tempat peraduan dalam kepenatan.

  9. My Big Family Padepokan Pomahan : Mas Gede, Mbak Nyoman, Putu, Mas Alex, Mbak Ria, Mas Bowo, Mbak Yuli, Kang Ucup, Sumanto, Vita.

  Aku takkan melupakan kalian.. Kutunggu kalian di Jakarta..

  10. Ma Prend MARCOPOLO TEAM : Gepenk, Memet, Plenthonx, Andex, Deri, Nango, Lambe, Ahok, Nonox, Denny, Nova. I Love U ALL!! terima kasih atas canda, tawa dan segalanya prend. Jangan kebanyakan delit- delit!!

  11. Teman-teman teknik Elekro yang sudah membantu : Robby, Briatma, Iyok, Sinung, Lele, Tikus, Hari, Dwi, Eric, Spadic, Koten, Rina, Andis, Ido, Danny, Denny. Selalu semangat teman!!

  12. All Crew 95FM Radio Masdha Jogja : Eli, Gaga, Antok, Agung, to All DJ: Berli, Vio, Lia, Valen, Olga, Abel, Lexa, Marin, Rere, Radith, Tristan, Tita, Ghea, Liem, Noven, Ve, Zacky, Marcel, Catur, Galon, Septi, Reno, Rangga, Mae, Qinan, Flora, Yudith, to team produksi: Jun, Budi, I Rai, Lucky, dan team marketing: Puri, Sekar, Oposh, Anjar. Jangan sia-siakan perjuangan kalian di Masdha FM karena sungguh banyak dan besar apa yang akan kalian dapatkan nanti, terutama di dunia kerja yang menuntut totalitas, kedisiplinan dan attitude yang baik. Keep contact..

  13. Sohib-sohibku : Wawan, Katrek, Mbantul, Kriwul, Kobo, Harto, Berti Saat-saat dimana kita ngekek bareng adalah saat yang akan slalu dirindukan..Jangan lupakan persahabatan kita!! Selalu kumpul dan makan- makan cuy..

  14. Bapak kostku Pak Wakidi dan alm Ibu, Iksan, mas Yudi dan keluarga, dan segenap warga Paingan yang sudah seperti keluarga sendiri, terima kasih sudah menerima penulis dan berhubungan baik dengan penulis.

  15. Teman-teman mahasiswa jurusan Teknik Elekro dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu atas setiap bantuannya.

  Penulis menyadari bahwa masih banyak kelemahan dan kekurangan dari penulisan tugas akhir ini. Oleh karena itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.

  Akhir kata penulis berharap agar skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun pembaca semuanya.

  Yogyakarta,

  20 September 2007 Penulis

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ...................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING............................. iii

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................ iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................ v

  ............................................................. vi

  MOTO DAN PERSEMBAHAN

  ...................................................................................................... vii

  INTISARI

  ................................................................................................. viii

  ABSTRACT

KATA PENGANTAR ............................................................................... ix

DAFTAR ISI ................................................................................................ xii

  DAFTAR TABEL............................................................................................ xvi DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xvi

  ........................................................................ 1

  BAB I. PENDAHULUAN

  1.1 Judul…………………………………………………………………… 1

  1.2 Latar Belakang ....................................................................................... 1

  1.3 Tujuan Penelitian ................................................................................... 2

  1.4 Manfaat Penelitian ................................................................................. 3

  1.5 Rumusan Masalah................................................................................... 3

  1.6 Batasan Masalah .................................................................................... 4

  1.7 Metedologi Penelitian ............................................................................ 5

  1.8 Sistematika Penulisan ............................................................................ 5

  BAB II. DASAR TEORI ........................................................................... 7

  2.1 Pulse Width Modulation ........................................................................ 7

  2.2 Mikrokontroler AVR AT90S2313…………………………………..... 8

  2.2.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR AT90S2313………………… 9 2.2.2 Organisasi Memori…………………………………................

  10

  2.2.3 Hardware AT90S2313………………………………….......... 11

  2.2.4 Port I/O………………………………….................................. 12

  2.2.5 Instruksi Pada Mikrokontroler AVR AT90S2313…………… 15

  2.2.6 Mode Pengalamatan Memori Data………………………….... 15

  2.2.7 Pheripheral Mikrokontroler AVR AT90S2313……………… 16

  2.2.7.1 Timer/Counter ………………… ................................... 16

  2.2.7.2 Universal Asynchronous Receiver Transmitter ............ 17

  2.3 Motor DC.........................................……………………………………

  17 2.4 Siemens C35 ..........................................................................................

  19

  2.5 AT Command ......................................................................................... 21

  2.6 Short Message Service (SMS) ............................................................... 23

  2.7 Protocol Data Unit (PDU) .................................................................... 23

  2.7.1 SMS Deliver ................................................................................. 24

  2.7.2 SMS Submit .................................................................................. 25

  2.8 Rangkaian Sensor................................................................................... 26

  2.8.1 Optocoupler ................................................................................. 26

  2.8.2 Piringan Bercelah........................................................................... 27

  2.9 Rangkaian Inverter Menggunakan Transistor........................................ 28

  2.10 Persamaan Garis Lurus .......................................................................... 30

  BAB III PERANCANGAN PENELITIAN ................................... 31

  3.1 Diagram Blok ........................................................................................ 31 3.2 Perancangan Perangkat Keras ...............................................................

  33

  3.2.1 Mikrokontroler AVR AT90S2313 ........................................... 33

  a. Reset Eksternal...................................................................... 33

  b. Osilator.................................................................................. 35

  3.2.2 Driver Motor DC...................................................................... 36

  3.2.3 Karakteristik Motor DC ........................................................... 37 3.2.4 Rangkaian Sensor.....................................................................

  44

  a. Sensor Arah Putar................................................................. 44

  a. Sensor Kecepatan ................................................................. 47

  3.2.5 Transistor Sebagai Saklar......................................................... 48

  3.3 Perancangan Perangkat Lunak .............................................................. 50 3.3.1 Inisialisasi Periferal..................................................................

  50 3.3.2 Inisialisasi UART.....................................................................

  51

  3.3.3 Kerangka Utama Program........................................................ 52

  a. Program Baca SMS .............................................................. 55

  b. Program pengaturan kecepatan dengan PWM ..................... 56

  c. Program membaca hasil sensor ............................................ 59

  d. Program mengirim SMS ...................................................... 62

  BAB IV. HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN.......... 68

  4.1 Rangkaian Pengendali Arah dan Kecepatan Putar Motor DC... .......... 70

  4.2 Pengukuran Duty Cycle ........................................................................ 72

  4.3 SMS Pantauan Hasil Pengukuran Sensor ............................................ 75

  4.4 Pembacaan Perintah SMS .................................................................... 77 4.5 Rangkaian Sensor.................................................................................

  79 BAB V. Kesimpulan dan Saran ............................................................... 84 5.1 Kesimpulan ......................................................................................

  84 5.2 Saran ......................................................................................

  85 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

  1. Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port B .................................................. 13

  2. Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port D .................................................. 14

  3. Tabel 3.1 Tabel keadaan driver motor.............................................. 37

  4. Tabel 3.2 Hubungan antara duty cyle(%), tegangan motor DC dan kecepatan putar motor DC (RPM) ...................................................... 39

  5. Tabel 3.3 Hubungan rentang duty cycle, rentang kecepatan (RPM) Dan persamaan garis ............................................................................ 41

  6. Tabel 3.4 Hubungan kecepatan (RPM) dengan duty cycle (%) pada arah CW dan CCW ............................................................................. 43

  7. Tabel 3.5 Hubungan kecepatan putar (RPM) terhadap nilai data PWM........... ......................................................................................... 57

  8. Tabel 3.6 Konversi ASCII ke PDU .................................................. 66 9. Tabel 4.1 Pembacaan SMS terhadap beberapa operator telepon...... seluler.................................................................................................... 78

  10. Tabel 4.2 Tabel SMS perintah yang salah dan efeknya pada alat..... 79

  11. Tabel 4.3 Data hasil pengukuran rangkaian sensor .......................... 81

  DAFTAR GAMBAR

  11. Gambar 2.11 Format PDU untuk SMS submit ................................... 26

  18. Gambar 3.5 Rangkaian PWM dan kontrol motor DC dua arah........ 38

  17. Gambar 3.4 Kontrol motor DC dua arah .......................................... 36

  16. Gambar 3.3 Osilator kristal yang dihubung ke mikrokontroler AT90S2313..... ...................................................................................... 36

  15. Gambar 3.2 Rangkaian reset eksternal ............................................. 34

  14. Gambar 3.1 Diagram blok rancangan sistem pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC via sms berbasis mikrokontroler AT90S2313 .................................................................. 31

  13. Gambar 2.13 Rangkaian transistor sebagai saklar .............................. 28

  12. Gambar 2.12 Rangkaian optocoupler yang terdiri dari LED dan fototransistor ...................................................................................... 26

  10. Gambar 2.10 Format PDU untuk SMS deliver.................................... 25

  1. Gambar 2.1 Kontrol PWM ............................................................... 7

  9. Gambar 2.9 Pin eksternal Siemens C35 tampak bawah ................... 20

  8. Gambar 2.8 Telepon seluler Siemens C35 ....................................... 20

  7. Gambar 2.7 Jangkar yang berputar akibat adanya kesamaan kutub. 19

  6. Gambar 2.6 Gaya tarik dan gaya tolak magnet berhenti .................. 18

  5. Gambar 2.5 Putaran jangkar searah jarum jam................................. 18

  4. Gambar 2.4 Konfigurasi Pin mikrokontroler AT90S2313 ............... 11

  3. Gambar 2.3 Peta memori AVR AT90S2313 .................................... 11

  2. Gambar 2.2 Diagram Blok AT90S2313 .......................................... 10

  19. Gambar 3.6 Grafik hubungan duty cycle (%) dan kecepatan putar motor DC (RPM) ................................................................................... 40

  20. Gambar

  27. Gambar

  33. Gambar 4.5 Grafik error duty cycle hasil pengukuran terhadap

  32. Gambar 4.4 Bentuk gelombang yang dihasilkan PWM saat Ton pada mikrokontroler AT90S2313.......................................................... 73

  31. Gambar 4.3 Bentuk gelombang yang dihasilkan PWM saat Toff pada mikrokontroler AT90S2313.......................................................... 72

  30 Gambar 4.2 Grafik kecepatan putar motor DC berdasarkan pengukuran tachometer ......................................................................... 70

  29. Gambar 4.1 Alat pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC memanfaatkan fasilitas SMS ................................................ 68

  28. Gambar 3.15 Diagram alir program mengirim SMS .......................... 66

  3.14 Diagram alir program membaca hasil sensor kecepatan................. .............................................................................. 61

  26. Gambar 3.13 Diagram alir program membaca hasil sensor arah putar................................................................................. ...................... 59

  3.7 Rangkaian Sensor dengan motor DC, piringan bercelah dan tiga buah optocoupler....................................................... 44

  25. Gambar 3.12 Diagram alir program untuk pengaturan kecepatan putar motor DC...................................................................................... 58

  24. Gambar 3.11 Diagram alir program untuk membaca SMS ................ 55

  23. Gambar 3.10 Diagram alir sistem pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC via SMS ...................................................... 54

  22. Gambar 3.9 Rangkaian transistor sebagai saklar .............................. 48

  optocoupler ...................................................................................... 46

  3.8 Rangkaian sensor putaran motor menggunakan

  21. Gambar

  duty cycle hasil perancangan ................................................................. 74

  33. Gambar

  4.6 Grafik hubungan antara SMS pantauan hasil pengukuran rangkaian sensor dan kecepatan putar motor DC yang diukur dengan alat ukur tachometer ...................................................... 76

  34. Gambar 4.7 Rangkaian sensor menggunakan optocoupler .............. 80

  34. Gambar

  4.8 Tegangan pada output rangkaian sensor saat terhalang ...................................................................................... 81

  35. Gambar 4.7 Tegangan pada output rangkaian sensor saat tidak terhalang ...................................................................................... 82

BAB I Pendahuluan

  1.1. Judul

  Pengendali Jarak Jauh Arah dan Kecepatan Putar Motor DC via SMS Berbasis Mikrokontroler AT90S2313.

  1.2. Latar Belakang Masalah

  Teknologi elektronika dan komunikasi sudah berkembang sangat pesat. Telepon seluler merupakan salah satu contohnya. Penggunaan telepon seluler di Indonesia selalu meningkat dari tahun ke tahun. Penggunanya sudah menjangkau ke semua golongan baik golongan atas, menengah maupun golongan bawah.

  Telepon seluler banyak dipilih oleh masyarakat karena teknologinya yang sudah tidak lagi menggunakan kabel (wireless), jangkauan yang semakin luas serta fasilitas-fasilitas menarik yang disediakan oleh para operator. Salah satu fasilitas yang disediakan operator dan paling banyak digunakan para pengguna telepon seluler adalah fasilitas SMS (Short Message Service).

  Fasilitas SMS menjadi salah satu fasilitas yang paling populer digunakan karena harganya yang murah. Fasilitas SMS ini telah menggeser layanan utama dari sistem jaringan GSM (Global System for

  Mobile Communications ) yaitu layanan suara. Karena keberhasilan SMS inilah maka SMS dijadikan bagian utama dari layanan-layanan standar sistem komunikasi lain seperti CDMA dan telepon rumah.

  Berdasarkan pada hal-hal tersebut, maka pada penelitian ini akan dirancang sebuah alat yang memanfaatkan fasilitas SMS sebagai pengendali jarak jauh (wireless). Obyek yang akan dikendalikan oleh SMS adalah motor DC. Motor DC dipilih sebagai obyek yang dikendalikan karena melihat dari kegunaan yang dimiliki oleh motor DC. Motor DC banyak digunakan di dalam dunia industri maupun pendidikan.

  Untuk membuat pengendali jarak jauh ini maka fasilitas SMS akan dipadukan dengan mikrokontroler. Mikrokontroler digunakan sebagai antar muka telepon seluler dan motor DC. Selain itu penggunaan mikrokontroler bertujuan agar rangkaian alat ini menjadi lebih sederhana.

  Sebagai driver motor DC digunakan IC (Integrated Circuit) L293D. Untuk pengaturan kecepatan putar dari motor DC digunakan sistem Pulse Width Modulation (PWM) yang memanfaatkan pengaturan lebar pulsa.

  Sedangkan sensor pendeteksi arah dan kecepatan putarnya digunakan optocoupler dan piringan bercelah.

1.3. Tujuan Penulisan

  Tujuan yang akan dicapai yaitu merancang dan membuat suatu peralatan sebagai aplikasi mikrokontroler AT90S2313 yang berfungsi sebagai pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC dengan menggunakan SMS.

  1.4. Manfaat Penulisan

  1.4.1. Manfaat bagi masyarakat umum adalah:

  a. Menambah pengetahuan bahwa aplikasi mikrokontroler yang digabung dengan fasilitas SMS pada telepon seluler dapat digunakan sebagai pengendali jarak jauh.

  b. Masyarakat dapat menggunakan alat pengendali jarak jauh ini sebagai alternatif lain dari sistem kendali jarak jauh yang sudah ada.

  1.4.2. Manfaat bagi penulis adalah:

  a. Penulis dapat menguasai mikrokontroler terutama AT90S2313 secara baik dan dapat mengaplikasikannya dalam pembuatan alat pengendali jarak jauh arah dan kecepatan putar motor DC.

  b. Penulis dapat lebih mengetahui tentang sistem Pulse Width Modulation (PWM).

  c. Penulis dapat mengaplikasikan penggunaan fasilitas SMS dari operator seluler selain sebagai alat komunikasi yaitu sebagai pengendali jarak jauh pada motor DC.

  1.5. Rumusan Masalah

  Pesan yang dikirim oleh telepon seluler pengirim akan diterima oleh telepon seluler Siemens C35 yang terdapat pada alat. Telepon seluler Siemens C35 terhubung dengan kabel serial yang langsung terhubung ke mikrokontroler AT90S2313.

  Mikrokontroler ini berfungsi sebagai antar muka telepon seluler Siemens C35 dengan rangkaian motor DC. Mikrokontroler ini akan mengatur arah putar dari motor DC dan juga akan menangani sistem PWM yang berfungsi mengatur kecepatan dari motor DC sesuai perintah SMS. Untuk penggerak motor DC digunakan IC L293D.

  Setelah motor DC berputar maka arah dan kecepatan putarnya dideteksi oleh rangkaian sensor. Rangkaian sensor ini terdiri dari tiga buah

  optocoupler dan piringan bercelah. Setelah terdeteksi arah dan

  kecepatannya maka mikrokontroler akan menentukan arah putar dan menghitung kecepatannya. Selanjutnya data tersebut dikirimkan ke telepon seluler Siemens C35 yang ada pada alat. Telepon seluler tersebut secara otomatis langsung mengirimkan hasil pantauan arah dan kecepatan putar motor DC ke pengirimnya.

1.6. Batasan Masalah

  Pengendali jarak jauh arah putar dan kecepatan motor DC via SMS ini memiliki batasan masalah antara lain: a. Mengendalikan arah dan kecepatan putar motor DC lewat SMS.

  b. Memantau arah dan kecepatan putar motor DC lewat SMS.

  c. Aplikasi hanya digunakan pada motor DC 12 volt dengan kecepatan putar 400 RPM sampai 4000 RPM dengan peningkatan 100 RPM.

  d. Menggunakan telepon seluler Siemens C35.

  e. Menggunakan sistem Pulse Width Modulation (PWM).

  f. Mikrokontroler yang digunakan AVR AT90S2313.

  1.7. Metodologi Penelitian

  Penulis melakukan penelitian dengan melakukan metodologi sebagai berikut: a. Mengumpulkan referensi dan literatur dari perpustakaan dan internet.

  b. Menyusun referensi dan literatur yang ada dengan berkonsultasi dengan dosen pembimbing.

  c. Perancangan alat yang terkonsep meliputi perancangan perangkat lunak dan perangkat keras.

  d. Pembuatan alat berdasarkan pada hasil perancangan.

  e. Pengujian alat dan pengambilan data.

  f. Penarikan kesimpulan berdasarkan pengujian alat dan pengambilan data.

  g. Penyusunan laporan.

  1.8. Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan terdiri dari lima bab yaitu:

  BAB I : Bab pendahuluan yang membahas tentang latar belakang masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, rumusan masalah, batasan masalah dan metodologi penelitian.

  BAB II : Bab Dasar Teori yang membahas tentang landasan teori yang dipakai untuk mendukung penelitian ini. BAB III : Bab Perancangan yang membahas tentang perancangan perangkat keras (hardware) dan juga perancangan perangkat lunak (software) sebelum alat dibuat.

  BAB IV : Bab Pembahasan yang membahas tentang hasil pengujian alat dan analisa dari data hasil pengujian. BAB V : Bab Kesimpulan dan Saran yang membahas tentang kesimpulan dari penelitian yang dilakukan dan saran-saran penulis.

BAB II Dasar Teori

2.1.Pulse Width Modulation

  Pulse Width Modulation merupakan suatu sistem yang membandingkan antara tegangan segitiga yang konstan dengan tegangan DC yang berubah-ubah.

  Dari perbandingan tersebut didapatkan tegangan kotak yang memiliki duty cycle tertentu. Duty cycle adalah perbandingan periode saat gelombang tersebut ON (bernilai logika satu) dengan periode total untuk satu pulsa.

  Kontrol PWM [1].

Gambar 2.1 Kecepatan putar motor DC dapat diatur dengan menggunakan PWM.

  Kontrol pada PWM dapat dilihat pada gambar 2.1. Vr menunjukan tegangan segitiga, Vc menunjukan tegangan DC sedangkan Ar dan Ac menunjukan amplitudo tegangan segitiga dan tegangan DC.

  δm menunjukan lebar pulsa saat ON. Pengaturan kecepatan putar motor DC tersebut dilakukan dengan mengatur

  duty cycle dari tegangan kotak yang diberikan terhadap motor. Semakin besar duty cycle dari tegangan kotak semakin besar pula kecepatan motor yang dihasilkan.

  Begitu juga sebaliknya semakin kecil duty cycle dari tegangan kotak maka semakin lambat kecepatan putar motor DC tersebut.

  T _ON

  Duty Cycle (%) 100 % = × (2.1) _{ON OFF} + T T

  Dengan: T = saat pulsa PWM bernilai 1

  ON

  T OFF = saat pulsa PWM bernilai 0

2.2. Mikrokontroler AVR AT90S2313

  Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe, mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana, komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan input yang diterima dan program yang dikerjakan [2].

  Seperti umumnya komputer, mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksi-instruksi yang diberikan kepadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang panjang dari aksi-aksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang diinginkan oleh programmer.

2.2.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR AT90S2313

  Mikrokontroler AVR AT90S2313 merupakan mikrokontroler CMOS dengan daya rendah yang memiliki arsitektur AVR RISC (Reduced ) 8 bit. Arsitektur ini mendukung kemampuan

  Instruction Set Computer

  untuk melaksanakan eksekusi dalam satu siklus clock osilator. AVR memiliki fitur untuk menghemat konsumsi daya yaitu dengan mode sleep.

  

Mode sleep dalam mikrokontroler AVR ada dua macam yaitu mode idle dan

mode power-down [3].

  Mikrokontroler AVR memiliki model arsitektur Harvard di mana memori dan bus untuk program dan data dipisahkan. Dalam arsitektur AVR ini, 32 register umum terhubung langsung ke ALU processor. Hal ini yang membuat AVR memiliki kecepatan tinggi dalam mengeksekusi instruksi.

  Dalam satu siklus clock terdapat dua register independen yang dapat diakses oleh satu instruksi. Teknik yang digunakan adalah fetch during

  

execution atau memegang sambil mengerjakan. Hal ini berarti, dua operan

  dibaca dari dua register, dilakukan eksekusi operasi dan hasilnya disimpan kembali dalam satu register. Proses ini dilakukan dalam satu siklus clock.

  Blok diagram mikrokontroler AT90S2313 ditunjukan dalam gambar 2.2.

  Dari 32 register yang ada, enam register dapat digunakan untuk pengalamatan tak langsung 16 bit sebagai register pointer. Register tersebut memiliki nama-nama khusus yaitu: register X yang terdiri dari sepasang register R26:R27, register Y yang terdiri dari sepasang register R28:R29 dan register Z yang terdiri dari sepasang register R30:R31.

Gambar 2.2. Diagram Blok AT90S2313.

2.2.2 Organisasi memori

  Pada organisasi AVR, 32 register keperluan umum menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sedangkan untuk register- register khusus, untuk penanganan I/O dan kontrol terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat mulai dari $20 sampai $5F.

  Register-register ini merupakan register-register khusus yang digunakan untuk melakukan pengaturan fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler semacam kontrol register, timer/counter dan fungsi-fungsi I/O. Alamat memori berikutnya digunakan untuk SRAM 128 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai $DF. Peta memori AVR AT90S2313 ditunjukan pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. Peta memori AVR AT90S2313.

2.2.3 Hardware AT90S2313

  AT90S2313 beredar dalam dua jenis kemasan yaitu 20 DIP dan 20 SOIC. Kemasan ini tidak memerlukan instalasi kabel yang melibatkan banyak jalur sebagaimana pada mikrokontroler dengan jumlah pin diatas 40 buah. Konfigurasi pin pada mikrokontroler AT90S2313 ditunjukan pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. Konfigurasi Pin mikrokontroler AT90S2313 [3]. Fungsi dari masing-masing pin adalah: a.

   VCC untuk power supply

  b. GND untuk ground c.

  Port B (PB7-PB0) merupakan port I/O 8 bit bidirectional. Buffer port B dapat mencatu arus hingga 20 mA.

  d.

  Port D (PD6-PD0) merupakan tujuh buah pin I/O bidirectional.

  Seperti halnya port B, port D juga mampu mencatu arus hingga 20mA.

  e.

  RESET merupakan reset input. Reset akan aktif saat pin ini berada pada kondisi logika rendah “0” lebih dari 50ns.

  f.

  XTAL1 merupakan input untuk inverting oscillator amplifier dan input bagi clock internal.

  g.

  XTAL2 merupakan output untuk inverting oscillator amplifier.

2.2.4 Port I/O

  Mikrokontroler AVR AT90S2313 memiliki dua buah port I/O yaitu: a.

  Port B

  Port B merupakan port I/O 8 bit bidirectional yang masing-

  masing pinnya dapat dikonfigurasi secara individual. Masing-masing pin dalam port ini juga memiliki fasilitas berupa resistor pull-up yang berguna untuk memberikan kondisi yang tentu pada saat

  internal dikonfigurasi sebagai input tanpa harus memberi pull-up eksternal.

  Ada tiga buah alamat memori yang khusus digunakan untuk menangani fungsi port B yaitu: i. Data register (PORTB) yang berlokasi pada $18, register ini dapat ditulis maupun dibaca. ii.

  Data Direction register port B (DDRB) yang berlokasi pada $17, register ini dapat ditulis atau dibaca. iii.

  Port B input pin (PINB), berlokasi pada $16. PINB bukanlah suatu register, namun pin-pin fisik pada hardware mikrokontroler. Pin ini hanya dapat dibaca. Beberapa pin pada port B memiliki fungsi alternatif yang dapat digunakan sesuai kebutuhannya. Pin-pin tersebut adalah PB0, PB1,

  PB3, PB5 dan PB7. Fungsi-fungsi alternatif tersebut dapat ditunjukan pada tabel 2.1.

Tabel 2.1 Fungsi Alternatif Port B [3].

  Port Pin Fungsi Alternatif

  PB0 AIN0(Analog Comparator Positive Input) PB1 AIN0(Analog Comparator Negatif Input) PB3 OC1(Timer/Counter1 Output Compare Match Output) PB5 MOSI(Data Input Line for Memory Downloading) PB6 MISO(Data OutputLline for Memory Uploading) PB7 SCK (Serial Clock Input for Memory Programming) b.Port D

  Port D memiliki tiga buah lokasi memori yang berkaitan dengan

  Port Pin Fungsi Alternatif PD0

  PD4 T0 (Timer/Counter External Input) PD5 T1 (timer/Counter External Input) PD6

  INT1 (External Interrupt 1 Input)

  PD3

  INT0 (External Interrupt 0 Input)

  PD1 TXD (Transmit Data Output for the UART) PD2

  RXD (Receive Data Input for the UART)

  Fungsi alternatif Port D [3].

  penggunaanya sebagai port I/O. Memori-memori tersebut adalah: i.

  Tabel 2.2.

  Pin-pin pada Port D juga memiliki fungsi alternatif lain. Fungsi-fungsi alternatif lain tersebut ditunjukan pada tabel 2.2.

  Format Port D hampir sama dengan Port B dalam hal konfigurasi I/O dan dalam penggunaan resistor pull-up. Hal yang membedakan dengan Port B adalah jumlah pin yang bisa digunakan hanya 7 buah, karena sesuai dengan jumlah pin yang ada pada Port D.

  PIND (Port D Input Pins) berlokasi pada $10. PIND bukanlah register. PIND hanya dapat dibaca.

  DDRD (Data Direction Register port D) berlokasi pada $11. iii.

  PORTD (Data Direction) berlokasi pada $12. ii.

  ICP (Timer/Counter1 Capture Pin)

  2.2.5 Instruksi pada Mikrokontroler AVR AT90S2313

  AT90S2313 memiliki 118 instruksi yang dapat dikelompokkan dalam 4 bagian yaitu: 22 instruksi aritmatik dan logika, 34 instruksi percabangan, 31 instruksi transfer data, dan 31 buah instruksi operasi bit. Terdapat juga beberapa operasi skip yang dapat melewati sebuah instruksi setelah suatu instruksi tes dilakukan.

  Seluruh register dalam AT90S2313 dapat dipergunakan sebagai akumulator, setengah bagian bawah register file digunakan untuk nilai segera (immediate value). Hampir seluruh op code AT90S2313 mempunyai panjang 16-bit, hanya 2 instruksi mempunyai panjang 32-bit yaiu, LDS (Load Direct from Data Space) dan STS (Store Direct to Data Space).

  2.2.6 Mode Pengalamatan Memori Data

  Terdapat lima buah pengalamatan memori data yang dapat dilakukan yaitu :

  1. Pengalamatan Langsung (Direct Adressing).

  2. Pengalamatan tak Langsung (Indirect Adressing)

  3. Pengalamatan tak Langsung dengan Displacement (Indirect Adressing with Displacement)

  4. Pengalamatan tak Langsung dengan Post-increment (Indirect Adressing with Post-increment).

  5. Pengalamatan tak Langsung dengan Pre-decrement (Indirect Adressing with Pre-decrement).

  2.2.7 Peripheral Mikrokontroler AVR AT90S2313 Mikrokontroler AVR dilengkapi dengan beberapa peripheral utama yang meliputi Timer/Counter, Watchdog Timer, EEPROM, Analog dan UART. Untuk dapat mengkonfigurasi fungsi dari

  Comparator

peripheral-peripheral tersebut maka yang harus dilakukan adalah mengatur

  bit pada register kontrol yang bersangkutan. Beberapa peripheral

  setting

  yang digunakan pada penelitian ini adalah:

2.2.7.1 Timer/Counter

  AT90S2313 memiliki 2 buah timer/counter yang masing-masing mempunyai seleksi prescaler terpisah dari sebuah prescaler yang sama.

  Kedua timer/counter tersebut adalah timer/counter0 dan timer/counter1.

  Timer/Counter0 merupakan 8-bit Timer/Counter dapat dipergunakan

  sebagai timer dengan sumber clock diambil dari pin T0 (Fungsi lain dari D.4). Timer/Counter0 biasa dinamakan dengan TCNT0. Register-

  port

  register yang berhubungan dengan penggunaan Timer/Counter0 adalah TCCR0 (Timer/Counter0 Control Register), TIFR (Timer/Counter0

  

Interrupt Flag Register ) dan TIMSK (Timer/Counter0 Interrupt Mask

Register ).

  Timer/Counter1 merupakan 16-bit Timer/Counter yang dapat digunakan sebagai timer dengan sumber clock dari prescaler CK atau sebagai counter dengan sumber clock dari pin T1 (Fungsi lain dari Port D.5). Timer Counter1 dapat juga digunakan sebagai PWM (Pulse Width

  

Modulation). Penggunaaan Timer/Counter1 sebagai modul PWM akan melibatkan register OCR1. Register-register yang berhubungan dengan pengaturan Timer/Counter1 adalah TCCR1B, TIFR dan TIMSK.

2.2.7.2. Universal Asynchronous Receiver Transmitter

  AT90S2313 dilengkapi dengan Full Duplex Universal Asynchronous

  Transmitter (UART). Fasilitas komunikasi ini sangat bermanfaat agar sistem

  aplikasi AVR dapat berkomunikasi dengan sistem lain seperti PC atau jaringan sistem kendali lainnya. Selain itu UART ini memiliki kemampuan antara lain: 1.

  Baud Rate Generator yang dapat membangkitkan berbagai macam kecepatan pengiriman (baud rate-bps).

  2. Baud Rate yang tinggi pada kristal berfrekuensi rendah.

  3. Mode pengiriman data 8 atau 9 bit.

  4. Noise Filtering.

  5. Overrun Detection.

  6. Framming Error Detection.

  7. False Start Bit Detection.

  8. Tiga interupsi terpisah untuk TX complete, TX Data register Empty, dan RX complete.

2.3.Motor DC

  Motor listrik menggunakan energi listrik dan energi magnet untuk menghasilkan energi mekanis. Tujuan dari motor adalah menghasilkan gaya yang menggerakkan (torsi). Motor DC digunakan dimana kontrol torsi dan kecepatan dengan rentang yang lebar diperlukan untuk memenuhi kebutuhan aplikasi [4].