RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALI KADAR ASAP PADA SMOKING AREA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 8535.
RANCANG BANGUN SISTEM PENGENDALI
KADAR ASAP PADA SMOKING AREA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Disusun oleh :
MUHAMAD HUDI
NPM. 0834010188
J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN" J AWA TIMUR
SURABAYA
2012
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT atas
segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun
dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem
Pengendali Kadar Asap Pada Smoking Ar ea Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA 8535” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas untuk
memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan,
terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun,
penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu
penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk
pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, 14 Desember 2012
(Penyusun)
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................i
KATA PENGANTAR ......................................................................................ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................xi
BAB I
: PENDAHULUAN ........................................................................1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................1
1.2 Rumusan Masalah.......................................................................2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................3
1.4 Tujuan ........................................................................................3
1.5 Manfaat ......................................................................................3
1.6 Metodologi Penelitian .................................................................4
1.7 Sistematika Penulisan .................................................................6
BAB II
: TINJ AUAN PUSTAKA...............................................................7
2.1 Kebutuhan Hardware ...............................................................7
2.1.1 Pengenalan Mikrokontroler .......................................7
2.1.2 Sensor Gas MQ-135 ..................................................16
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display) ...................................21
2.1.4 Fan DC ......................................................................22
2.1.5 Alarm ........................................................................23
v
2.2 Kebutuhan Software ...............................................................24
2.2.1 Code Vision AVR .....................................................24
2.2.2 Compiler atau Penerjemah .........................................27
2.2.3 Bahasa Pemrogaman C ..............................................27
2.2.4 Diptrace PCB ............................................................28
2.3 Tinjauan Umum .......................................................................29
2.3.1 Asap Rokok...............................................................29
2.3.2 Karbonmonoksida dan Dampaknya ...........................33
BAB III
: ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ............................35
3.1
3.2
Analisis Sistem ......................................................................35
Diagram blok penelitian ........................................................35
3.2.1. Blok Masukan ........................................................37
3.2.2. Blok Proses ............................................................37
3.2.3. Blok Keluaran ........................................................37
3.3
3.4
Perancangan Sistem ............................................................. 37
3.3.1
Kebutuhan Perangkat Keras .................................. ..38
3.3.2
Kebutuhan Perangkat Lunak .................................. .39
Perancangan Perangkat Keras ............................................. 40
3.4.1
Mikrokontroler Atmega8535...................................40
3.5
Perancangan Perangkat Lunak ............................................ 42
3.6
Perancangan Maket.............................................................. 44
vi
BAB IV
: IMPLEMENTASI SISTEM .......................................................45
4.1.
Alat-alat yang Digunakan ...................................................45
4.1.1. Perangkat Keras ........................................................ 45
4.1.2. Perangkat Lunak ....................................................... 45
4.2.
Implementasi Hardware .....................................................46
4.2.1. Rangkaian Minimum Mikrokontroler Atmega8535.. 46
4.2.2. Implementasi Maket Smoking Area ...........................47
4.2.3. Implementasi Fan DC ............................................... 48
4.2.4. Implementasi Alarm ............................. ...................49
4.2.5. Implementasi LCD........................................... ..........49
4.2.6. Implementasi Sensor ................................................ 50
4.3
Implementasi Software di Mikrokontroler ............................ 50
4.3.1. USB ISP MkII dan Mikrokontroler pada AVR Studio.50
4.3.2. Listing Program.............................................................53
BAB V
: PENGUJ IAN DAN ANALISIS…………………………..59
5.1.
Pengujian Alat .............................................................. ....59
5.1.1. Pengujian Mikrokontroler Atmega8535 ...................59
5.2.
Pengujian Simulasi Sistem ............................................. .. ..60
5.2.1. Uji Coba Fan 1 ................................................... .. ..60
5.2.2. Uji Coba Fan 2 .................................................... .. ..61
5.2.3. Uji Coba Alarm ................................................... .. ..62
5.3.
Analisis Alat Secara Keseluruhabn ................................ ….63
5.4.
Hasil Pengujian ............................................................. .. ..64
vii
BAB VI
: PENUTUP ....................................................................................66
6.1.
Kesimpulan ........................................................................66
6.2.
Saran ..................................................................................67
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xii
viii
J UDUL
PENYUSUN
DOSEN PEMBIMBING I
DOSEN PEMBIMBING II
: Rancang Bangun Sistem Pengendali Kadar Asap Pada
Smoking Ar ea Ber basis Mikr okontr oler ATMEGA 8535
: Muhamad Hudi
: Basuki Rahmat, Ssi. MT
: Har ianto, S.Kom. M.Eng.
ABSTRAK
Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi berkembang
sangat pesat, salah satu perkembangan itu terjadi pada teknologi informatika,
teknologi informatika banyak sekali diaplikasikan pada peralatan-peralatan
elektronika yang digunakan setiap hari. Dengan kemajuan itulah di bidang ilmu
pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju
lebih baik.
Merokok selain merusak diri sendiri juga mebahayakan orang lain yang
ikut menghirup asapnya. Kawasan bebas asap rokok di Negara ini masih sangat
minim terlebih dengan sangat minimnya hukuman bagi pelanggar. Tujuan utama
perancangan alat ini adalah untuk memberikan kenyamanan bagi orang yang
merokok dalam suatu ruangan . Alat ini dirancangan agar dapat
mengendalikan zat-zat beracun yang dikeluarkan oleh asap rokok dengan
jalan memperlancar sirkulasi udara dalam suatu ruangan serta dapat
mengembalikan kesegaran ruangan akibat asap rokok.
Alat pengendali polusi asap rokok ini, bekerja dengan cara mengeluarkan
asap rokok pada suatu ruangan, kemudian dengan sistem otomatis dapat
mengembalikan kesegaran udara pada ruangan tersebut. Masukan dari sistem
ini adalah sensor MQ-135 yang mendeteksi asap rokok sehingga menghasilkan
tegangan output dan kemudian diolah dalam mikroprosessor ATMEGA 8535.
Kemudian Mikrokontroler memerintahkan driver untuk mengaktifkan fan
pembuangan dan alarm.
Alat ini diharapkan dapat digunakan oleh masyarakat dan pemerintah
untuk mengendalikan zat beracun yang dikeluarkan melalui asap rokok
dengan jalan mengendalikan asap rokok pada smoking area.
Kata Kunci : Smoking area , Mikrokontroler, Sensor gas MQ-135
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kondisi pencemaran udara karena asap rokok sangat berpengaruh bagi kesehatan
manusia. Pengaruh yang paling utama berupa penularan penyakit bersifat airborne
diseases (penyakit yang ditularkan melalui udara). Pencemaran udara ini akan
berpengaruh terhadap angka kesakitan (morbidity) dan angka kematian (mortality) dari
berbagai jenis penyakit.
Analisis WHO (World Health Organization), badan organisasi kesehatan dunia
menunjukan bahwa efek buruk asap rokok lebih besar bagi perokok pasif dibandingkan
perokok aktif. Ketika perokok membakar sebatang rokok dan menghisapnya, asap yang
dihisap oleh perokok disebut asap utama (mainstream) dan asap yang keluar dari ujung
rokok (bagian yang terbakar) dinamakan asap sampingan (side steam). Asap sampingan
ini terbukti mengandung lebih banyak hasil pembakaran tembakau dibandingkan pada
asap utama. Asap ini mengandung Karbon Monoksida 5 kali lebih besar, Tar dan Nikotin
3 kali lipat, Amonia 46 kali lipat, Nikel 3 kali lipat, dan Nitrosamina (zat penimbul
kanker) yang kadarnya mencapai 50 kali lebih besar pada asap sampingan dibanding
dengan kadar pada asap utama. Demikian juga zat-zat racun lainnya dengan kadar yang
lebih tinggi terdapat pada asap sampingan.
Salah satu cara untuk mengurangi asap rokok agar tidak mengganggu orang lain
yang tidak merokok, terutama dalam ruangaan merokok / smooking area, dibuatlah suatu
alat yang dapat membantu membersihkan udara dalam ruangan terhadap polusi asap
1
2
rokok. Alat ini diharapkan dapat mengatasi solusi tentang masalah polusi asap rokok
yang terdapat dalam suatu ruangan.
Penelitian
ini
diilhami
oleh
penelitian
sebelumnya
yang
berjudul
“PERANCANGAN SISTEM PENDETEKSI ASAP ROKOK DAN GAS LPG
BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega16”
(Ganef Saputro: STMIK
Amikom Yogyakarta 2011), Dengan merujuk dari referensi sebelumnya, maka dalam
penelitian selanjutnya akan dikembangkan alat berjudul “Rancang Bangun Sistem
Pengendali Kadar Asap Pada Area Merokok Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535”.
Perencanaan sistem kerja alat tersebut diharapkan dapat membantu mengembalikan
kesegaran udara terhadap polusi asap rokok dalam suatu ruangan dan memberikan
kenyamanan pada semua orang yang berada dalam ruangan tersebut serta menghemat
biaya listrik dengan system otomatisasi penggunaan fan pembuangan asap rokok.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai
berikut:
a.
Bagaimana merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap
rokok
b.
dalam ruang tertutup?
Bagaimana sistem kerja dari sensor asap yang digunakan pada alat pengendali asap
rokok berbasis mikrokontroler?
c.
Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pusat control alat pengendali
asap
rokok?
3
1.3 BATASAN MASALAH
Agar masalah dalam penelitian tidak meluas, maka permasalahan dibatasi
sebagai berikut:
a. Hanya membahas sistem kerja dan karakteristik dari sensor gas .
b. Tidak membahas internal sensor secara detail maupun tingkat ketahanan sensor.
c. Tidak membahas fan dan alarm yang akan digunakan secara detail.
d. Tidak membahas peletakan alat pada ruangan secara detail.
e. Tidak membahas waktu yang dibutuhkan alat untuk membersihkan asap rokok
dari ruangan secara detail.
1.4 TUJ UAN
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu instrumentasi
yaitu:
a.
Merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap rokok dalam
ruang tertutup.
b.
Mengetahui sistem kerja dari sensor suhu dan sensor asap yang digunakan pada alat
pengendali asap rokok berbasis mikrokontroler ATMEGA8535.
c.
Mengaplikasikan mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pusat kontrol alat
pengendali asap rokok.
1.5 MANFAAT
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah:
4
a. Melatih kemampuan mahasiswa untuk memecahkan suatu permasalahan yang ada,
yaitu membuat perangkat elektronik sistem pengendali kadar asap untuk membantu
kerja manusia,
b. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu mengatur sirkulasi udara di sebuah
smooking area pada gedung perkantoran atau instansi dan di tempat-tempat umum yang
menyediakan tempat untuk merokok dengan menggunakan blower dengan kontrol otomatis,
sehingga pengguna merasa nyaman berada di tempat tersebut.
c.
Dengan adanya otomatisasi penggunaan blower
maka biaya listrik dapat ditekan
seminimal mungkin tergantung penggunaan.
1.6 METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
a. Metode pustaka
Mencari data-data yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat, dari literatur bukubuku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika dan situs-situs intenet untuk
mampelajari hal-hal sebagai berikut:
1) Karakterisitik mikrokontroler ATMEGA8535 termasuk cara pemrograman dan
interface-nya .
2) Karakterisitik sensor gas MQ-135
b. Metode perencanaan dan pembuatan alat
Untuk membuat alat ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1) Mencoba-coba alat/rangkaian sesuai dengan data-data yang telah diperoleh sesuai
spesifikasi alat yang diinginkan.
5
2) Melaksanakan perencanaan tiap-tiap blokdiagram dari hasil coba-coba yang
dianggap rangkaian paling efektif yang kemudian digabungkan sehingga menjadi
satu sistem.
c. Mempersiapkan komponen yang diperlukan
Antara lain sebagai berikut:
1) Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pengendali sistem. Komponen ini dipakai
karena mudah diperoleh dipasaran dengan harga yang relatif murah, bisa
digunakan untuk berbagai macam keperluan serta mudah memrogramnya karena
mamiliki fitur ISP (In-System Programming).
2) Sensor gas MQ-135 sebagai suatu piranti yang mengubah suatu besaran
(Isyarat/energi) fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke
bentuk besaran elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas
MQ-135.
3) LCD sebagai penampil kadar asap yang terdapat dalam suatu ruangan, selain itu
juga berfungsi sebagai tanda peringatan ketika kadar asap sudah melebihi batas.
4) Fan DC, kipas angin 5 volt DC berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran
sirkulasi udara.
5) Alarm sebagai penanda jika kadar asap sudah melebihi batas yg telah ditetapkan.
d. Pembuatan alat
Perakitan tiap-tiap blok dan penggabungan tiap-tiap blok menjadi satu sistem.
e. Pengujian alat
6
pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah bekerja
dengan baik. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap blok, kemudian dilakukan pengujian
sistem secara keseluruhan.
f.
Konsultasi
dengan
dosen
pembimbing
serta mencari
sumber
informasi yang
berhubungan dengan pembuatan tugas akhir.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah :
a. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan,
manfaat, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
b. BAB II LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dibahas mengenai teori dasar yang mendukung dalam perencanaan
sistem serta penjelasan tentang komponen- komponen yang menunjang perealisasian alat.
c. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang realisasi perangkat keras dan diagram alir perangkat
lunak.
d. BAB IV PENGUJIAN SISTEM
Bab ini membahas tentang cara pengujian dan hasil pengujian sistem yang telah
direalisasikan.
e. BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran pengembangan lebih lanjut dari alat
tersebut.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
Bab ini akan menjelaskan dari bagian – bagian peralatan yang digunakan
yang menyangkut kebutuhan hardware dan kebutuhan software dalam pembuatan
alat untuk Pengontrolan kadar asap pada smooking area berbasis mikrokontroler.
2.1
Kebutuhan Hardware
Dalam pembuatan sistem pengendali kadar asap pada smooking area ini
dibutuhkan suatu kebutuhan. Kebutuhan ini menyangkut kebutuhan hardware dan
kebutuhan software untuk mendukungnya. Dan kebutuhan tersebut sangat
mempengaruhi dalam pembuatan sistem pengontrolan portal.
Adapun hardware yang digunakan dalam perancangan sistem pengendali
kadar asap pada smooking area yaitu mikrokontroler tipe ATMEGA8535, sensor
gas MQ-135, LCD, Fan DC, Alarm.. Kebutuhan ini nantinya akan berpengaruh
dalam sistemnya.dan kebutuhan perangkat keras tersebut mudah di temui di
pasaran.
Tanpa adanya kebutuhan ini maka sistem tidak akan berjalan dan tidak
dapat difungsikan. Beberapa penjelasan tentang kebutuhan perangkat keras yang
mendukung pembuatan sistem keamanan ini akan di jelaskan dibawah ini.
2.1.1 Pengenalan Mikrokontroler
Pada saat ini penggunaan mikrokontroler dapat kita temui di berbagai
peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telepon digital,
7
8
microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dll.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk
pengendalian, otomasi industri, telekomunikasi, dan lain-lain. Keuntungan
menggunakan mikrokontroler yaitu harganya murah, dapat di program berulang
kali, dan dapat kita program sesuai dengan keinginan kita. Saat ini banyak
mikrokontroler yang ada dipasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS 51), Motorola
68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu
mikrokontroler AVR, AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set
Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada
tahun 1996. AVR mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and
Vegard’s Riscproessor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegia Institute
of Technology (NTH), yaitu alf-Egil Bogen danVegard Wollan.
AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain,
keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi
program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1
siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang
memiliki
arsitektur
CISC
(Complex
Intruction
Set
Compute)
dimana
mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1
intruksi. Selain itu, mikrokontroler AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC
Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O,
Komunikasi Serial, Komparator, I2C, dll), sehingga dengan fasilitas yang lengkap
ini, programmer dan desainer dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi
system elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan
9
berbagai keperluan lain. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan
menjadi 3 kelompok, yaitu Tiny AVR, AVR, dan MegaAVR seperti yang dapat
dilihat pada tabel 1.1 berikut.
Tabel 1.1. Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori
Microcontroler AVR
Memori (byte)
Jenis
Paket IC
Flash
EEPROM
SRAM
Tiny AVR
8-32 pin
1-2 K
61-128
0-128
AVR (classic AVR)
20-44 pin
1-8 K
128-312
0-1K
Mega AVR
32-64 pin
8-128 K
312-4K
312-4K
Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level
language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, Java, dll)
tergantung compiler yang digunakan. Bahasa Assembler mikrokontroler AVR
memiliki kesamaan intruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis mikrokontroler
AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman
keseluruhan mikrokontroler jenis AVR, namun bahasa assembler relative lebih
sulit dipelajari dari pada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan
memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan
Bahasa C memiliki keunggulan disbanding bahasa assembler yaitu independent
terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani project yang besar. Bahasa
C memiliki keuntungan-keuntungan yang dipunyai oleh bahasa mesin (assembly),
hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa mesin, dapat dilakukan
oleh bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah.
(Wardana lingga, 2006)
10
2.1.1.1 Fitur-fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail ATmega8535 adalah sebagai berikut
a. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
b. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. Memiliki ADC (Analog Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit
sebanyak 8 saluran.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
e. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.
( Wardana lingga, 2006)
2.1.1.2 Arsitektur mikrokontroler ATmega8535
Gambar 2.1 blok diagram AVR ATmega8535
11
Dari gambar 2.1 blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535
memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
a.
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D
b.
CPU yang memiliki 32 buah register
c.
SRAM sebesar 512 byte
d.
Flash memory sebesar 8kb yang memiliki kemampuan Read While Write
e.
EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram selama beroperasi
f.
Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding
g.
Two wire serial Interface
h.
Port antarmuka SPI
i.
Unit interupsi internal dan eksternal
j.
Port USART untuk komunikasi serial
k.
ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
l.
Watchdog Timer dengan osilator internal
m. Antarmuka komparator analog (Wardana lingga, 2006)
2.1.1.3 Konfigurasi pin ATMega8535
IC mikrokontroler dikemas (packging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada
dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk
IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut.
12
Gambar 2.2 konfigurasi pin ATmega8535
Berikut ini adalah penjelasan fungsi tiap kaki :
a.
Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat
memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum
Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A
yang bersesuaian sebagai input, ataudiisi 1 jika sebagai output. Selain itu,
kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D
converter.
b.
Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat
member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B
digunakan. Bit-bit DDRB di isi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang
13
bersesuaian sebagai input, atau di isi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga
memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus.
c.
Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat member
arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C
digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port
C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternative sebagai oscillator untuk
timer/counter.
d.
Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat
memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum
Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D
yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin
port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus seperti yang dapat
dilihat dalam table berikut.
e.
VCC dan RESET
Merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya, sedangkan
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low
14
selama
g.
minimal
2
machine
cycle
maka
sistem
akan
di-reset.
XTAL1 dan XTAL2
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke
internal clock operating circuit, sedangkan XTAL2 adalah output dari inverting
oscillatoramplifier.
i.
AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus
secara
j.
eksternal
terhubung
keVcc
melalui
lowpass
filter.
AREF dan GND
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk
operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc diberikan
kekaki ini sedangkan GND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini
ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
(Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.1.4 Organisasi Memori
ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program
yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori
untuk penyimpanan data.
a. Memori Data
Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register
I/O,dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada
alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani
I/O dan control terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai
15
dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk
mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi–fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan
untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori
data ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 peta memori data AVR ATmega8535
b. Memori Program
ATmega8535 berisi 8K bytes On-Chip di dalam system Memori flash
Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi
adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x16.Untuk keamanan
perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian,
bagian boot program dan bagian aplikasi program dengan alamat mulai dari $000
sampai $FFF. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya
10,000write/erase Cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bit
lebar, alamat ini 4K lokasi program memori. (Sumber : Heryanto dan Adi : 2008)
16
Gambar 2.4 peta memori program AVR ATmega8535
2.1.1.5 Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi
yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU
mikrokontroler.
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
Bit7 -->I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable
semua jenis interups. (Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.2 Sensor Gas MQ-135
Sensor adalah suatu piranti yang mengubah suatu besaran (Isyarat/energi)
fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke bentuk besaran
elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas MQ-135.
(http://www.thaieasyelec.net/index.php/Sensors/GAS/Air-Quality-Control-GasSensor-MQ-135/p_155.html)
17
Gambar 2.6 : sensor gas MQ135
Dt-sense lpg sensor merupakan modul sensor yang berbasiskan MQ-135,
yaitu sensor yang bereaksi terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG
dalam
udara.
Modul
ini
desain hardwareminimalis
yang
implementasinya. Dt-sense
lpg
memiliki
akan
keluaran
data
digital
memudahkan user untuk
sensor cocok
digunakan
untuk
serta
proses
aplikasi
pendeteksian serta penanggulangan kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga
maupun industri. Dt-sense lpg sensor didesain menggunakan komponen SMD
berkualitas agar dapat digunakan pada aplikasi yang memerlukan performa handal
serta kebutuhan space yang minimal. Pada sisi antarmuka, tersedia dua buah
pilihan untukuser yaitu UART TTL dengan baud rate 38400 bps atau I2C yang
memungkinkan modul untuk di-cascade hingga 8 buah.
Sensor ini memiliki panjang 5,6 cm, lebar 4 cm dan tinngi 3,4 cm. berikyt
adalah spesifikasi sensor gas MQ-135 :
1.
Tegangan kerja : 5 VDC.
2.
Target gas : LPG, iso-butana, propana dan LNG.
18
3.
Range deteksi : 200 - 10000 ppm.
4.
Antarmuka :
a.
UART TTL : 38400 bps, 8-bit data, 1-bit stop, no parity, no flow
control.
b.
I2C : dapat di-cascade hingga 8 buah modul dalam satu jalur
komunikasi.
5.
Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari sensor.
6.
Memiliki output berupa data digital dengan nilai 0 - 1023 (hasil konversi
ADC).
7.
Terdapat 1 buah variable resistor untuk pengaturan nilai threshold secara
manual.
8.
Disediakan beberapa jumper untuk konfigurasi pull-up I2C, resistor beban,
serta variable resistor threshold.
9.
Memiliki
fitur
kendali on/off dengan
2
mode
kerja
pilihan
yaitu hysterisis dan window.
10. Pin I/O yang kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.
11. Memiliki 2 buah LED sebagai indikator.
12. Dilengkapi dengan rangkaian EMI filter untuk mengurangi gangguan
elektromagnetik.
13. Kompatibel dengan sensor gas :
a.
MQ-3 (alkohol).
b.
MQ-4 (metana).
c.
MQ-6 (LPG).
d.
MQ-7 (karbon monoksida).
19
e.
MQ-135 (kualitas udara).
f.
MG-811 (karbon dioksida).
Rangkaian dasar sensor gas ini disajikan pada gambar 2.7.
Tegangan (Vc) digunakan memberi energi elemen sensor yang
mempunyai hambatan (Rs) antara dua elektroda sensor dan terhubung
secara serial dengan resistor (RL). Sinyal sensor
diukur secara tidak
langsung melalui perubahan tegangan yang melewati hambatan RL. Nilai
Rs diperoleh dari persamaan berikut:
Dalam hal ini,
RL
= hambatan antara kedua elektroda pada sensor (Ohm)
VC = tegangan rangkaian (Volt)
Vout = tegangan keluaran (Volt)
RS
= hambatan variabel sensor (Ohm).
Sensor ini mempunyai nilai hambatan Rs yang akan berubah
bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang
digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi
udara luar. Tegangan pada hambatan RL diambil sebagai masukan
untuk mikroprosesor. Nilai hambatan RL dipilih agar konsumsi daya.
Rangkaian sensor Asap Rokok dan grafik karasteristik sensor dapat
dilihat pada Gambar 2.7 dan gambar 2.8 di bawah ini:
20
Gambar 2.7 Skema Rangkaian Sensor Asap
Gambar 2.8. Karakteristik Sensitifitas
21
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD
adalah
merupakan
komponen
optoelektronik
yaitu
komponenkomponen yang dikerjakan atau dipengaruhi oleh sinar (optolistrik),
komponen-komponen pembangkit cahaya (light emiting) dan komponenkomponen yang mempengaruhi akan mengubah sinar. LCD terbuat dari bahan
kristal cair yang merupakan suatu komponen organik yang mempunyai sifat optic
seperti benda padat meskipun bahan tetap cair. Contoh komponen itu adalah
Kolesteril nonanoat dan P azoxyanisole. Sel kristal cair terdiri dari selapis bahan
kristal cair yang diapit antara gelas tipis dengan elektroda lapisan logam
transparan yang diendapkan (deposited) pada bagian dalam gelas. Kedua keping
gelas juga transparan. Sel ini disebut sel tipe transmitif. Bila hanya sebuah lapisan
gelas yang transparan sedang yang lain mempunyai lapisan reflektif, sel ini
disebut tipe reflektif . Bila tidak diaktifkan, tipe transmitif maka sel itu
meneruskan sinar dari belakang atau dari pinggir dalam garis lurus. Dalam hal ini
sel tidak nampak cemerlang. Bila diaktifkan, sinar yang dating dipendarkan
kedepan dan difusi sel nampak cemerlang dibawah cahaya kamar yang terang.
Untuk penggunaan LCD harus diinisialisikan terlebih dahulu menurut instruksi
yang terdapat di LCD. Display difungsikan sebagai alamat yang dihubungkan
dengan bus data, dan dengan bantuan software maka dapat ditampilkan karakter
yang diinginkan pada display seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.9 dibawah
ini. (sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com)
22
Gambar 2.9: LCD 2x16
2.1.4 Fan DC
Kipas angin 5 volt DC atau fan 5 volt DC berfungsi untuk mengatur
kecepatan aliran sirkulasi udara. Bagian utama penyusun fan adalah motor DC.
Prinsip kerja motor pada fan DC pada dasarnya adalah sama dengan prinsip kerja
motor DC umumnya, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.10 berikut ini.
(sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com)
Gambar 2.10: Fan DC
23
2.1.5 Alarm Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk
mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja
buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan
yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau
keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan
menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah
selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm), seperti yang bisa
dilihat pada Gambar 2.11 dibawah ini . (Sumber : http://elektronikaelektronika.blogspot.com/2007/04/buzzer.html)
Gambar 2.11 Buzzer
24
2.2 kebutuhan Software
Software atau perangkat lunak adalah program-program yang diperlukan
untuk menjalankan perangkat kerasnya (hardware) dan merupakan komponen di
dalam suatu sistem data berupa instruksi untuk mengontrol suatu sistem. Fungsi
dari software sendiri yaitu :
a. Mengidentifikasi data
b. Menyampaikan aplikasi program sehingga seluruh device di dalam sistem
dapat terkontrol.
c. Mengatur pekerjaan atau job secara efisien.
2.2.1
CodeVision AVR
Code Vision AVR merupakan salah satu software kompiler yang khusus
digunakan untuk mikrokontroler keluarga. Meskipun CodeVision AVR termasuk
software komersial, namun kita tetap dapat menggunakan-nya dengan mudah
karena terdapat versi evaluasi yang tersedia secara gratis walaupun dengan
kemampuan yang dibatasi. Code Vision AVR sebuah cross-compiler C, Integrated
Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang
didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat
dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP, 7.
CodeVisionAVR merupakan hak cipta dari Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
Berikut adalah tampilan dari CodeVisionAVR, seperti yang dapat dilihat pada
Gambar 2.12.
25
Gambar 2.12 CodeVision AVR
CodeVision AVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan
kompiler \u 2013 kompiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki
oleh CodeVision AVR antara lain :
a.
Menggunakan IDE (intergrated Development Environment).
b.
Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, mengompile
program,
mendownload program) serta tampilanya yang terlihat
menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur settingan editor
sedemikian rupa sehingga membantu memudahkan kita dalam
penulisan program.
c.
Mampu membangkitkan kode program secara otomatis dengan
menggunakan fasilitas CodeWizard AVR.
d.
Memiliki fasilitas untuk mendownload program langsung dari
CodeVision AVR dengan menggunakan hardware khusus seperti Atmel
STK500, Kanda Sysrem STK200+ / 300 dan beberapa hardsware lain
yang telah didefinisikan oleh CodeVision AVR.
26
e.
Memiliki fasilitas debugger sehingga dapat menggunakan software
compiler lain untuk mengecek kode assembler-nya, contohnya AVR
Studio.
f.
Memiliki terminal komukasi serial yang terintregasi dalam CodeVision
AVR sehingga dapat digunakan untuk membantu pengecekan program
yang telah dibuat khususnya yang menggunakan fasilitas komunikasi
serial UART.
Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu
untuk modul LCD alphanumeric, Bus I2C dari Philips, Sensor Suhu LM75 dari
National Semiconductor, Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips,
DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor, Protokol 1-Wire dari
Maxim/Dallas Semiconductor, Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20
dari
Maxim/Dallas
Semiconductor,
Termometer/Termostat
DS1621
dari
Maxim/Dallas Semiconductor, EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas
Semiconductor, SPI, Power Management, Delay, Konversi ke Kode Gray
CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama Code
Wizard AVR . instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut:
a) Set-up akses memori eksternal
b) Identifikasi sumber reset untuk chip
c) Inisialisasi port input/output
d) Inisialisasi interupsi eksternal
e) Inisialisasi Timer/Counter
f) Inisialisasi Watchdog-Timer
27
g) Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang
digerakkan oleh interupsi
h) Inisialisasi Pembanding Analog
i) Inisialisasi ADC
j) Inisialisasi Antarmuka SPI
k) Inisialisasi Antarmuka Two-Wire
l) Inisialisasi Antarmuka CAN
m) Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat
DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307
n) Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20
o) Inisialisasi modul LCD
(Agus bejo, 2008)
2.2.2 Compiler atau Penerjemah
(compiler) adalah sebuah program komputer yang berguna untuk
menerjemahkan program komputer yang ditulis dalam bahasa pemrograman
tertentu menjadi program yang ditulis dalam bahasa pemrograman lain.
2.2.3 Bahasa Pemrograman C
Bahasa pemrograman c merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi
satu bahasa pemrograman komputer, itu dikarenakan bahasa c dapat dimengerti
dan dipelajari dengan mudah karena kedekatanya dengan bahasa manusia. Tapi
banyak orang juga mengatakan bahwa bahasa c adalah medium level progamming
language karena bahasa c juga dapat digunakan untuk memasukkan program ke
28
mesin. Bahasa C dirancang oleh Dennis M. Ritchie pada tahun 1972 di AT&T
Bell Labs. Bahasa C dikembangkan dari bahasa BPCL (Basic Combined
Programming Language ) dan bahasa B. Bahasa BPCL di kembangkan oleh
Martin Richard pada tahun 1967 sebagai bahasa system operasi dan compiler. Ken
Thompson pada tahun 1970 telah merancang bahasa B dengan memasukkan
feature BPCL. Bahasa B dirancang untuk membuat system operasi UNIX/LINUX
untuk computer DEC PDP-7 pada Bell Laboratories. (Bayu, 2011)
2.2.4 DipTrace PCB
Diptrace adalah desain PCB aplikasi perangkat lunak canggih yang terdiri
dari 4 modul: Layout PCB dengan efisien-router auto, Schematic Capture,
Komponen dan Editors Pola yang memungkinkan Anda untuk merancang
komponen perpustakaan Anda sendiri. Selain sangat sederhana untuk belajar,
yang cukup merupakan keberhasilan bagi sebuah paket software desain PCB,
solusi ini memiliki antarmuka pengguna yang sangat intuitif dan fitur inovatif
banyak. Sebagai contoh, sebuah skematik dapat dikonversi ke PCB dengan satu
klik
mouse. Advanced
manual
penempatan
dan
fitur
auto-penempatan
memungkinkan untuk mendapatkan penempatan diterima dalam beberapa
menit.Perancang board dapat langsung memperbaharui PCB dari versi update dari
skematis dan menjaga semua pekerjaan sebelumnya tanpa perubahan. PCB dan
skematis dapat dibandingkan pada setiap tahap desain untuk memastikan mereka
identik. DipTrace memiliki router otomatis kuat. Hal ini dapat rute lapisan tunggal
dan papan sirkuit berlapis, dan ada pilihan untuk autoroute papan single layer
dengan kabel jumper, jika diperlukan. Diptrace juga menyediakan dukungan
29
autorouter eksternal. alat manual Smart routing memungkinkan pengguna untuk
menyelesaikan desain dan untuk mendapatkan hasil yang mereka inginkan dalam
sekejap mata. tembaga Akurat bentuk berbasis sistem tuangkan dengan mengisi
jenis yang berbeda mungkin dan termal dapat digunakan untuk membuat pesawat
atau untuk mengurangi biaya produksi. Fitur penting lainnya adalah Peraturan
Periksa Listrik (ERC), Desain Peraturan Check (DRC) dan Net Konektivitas
Periksa - fungsi yang memeriksa sambungan di skematis oleh aturan yang berbeda
(pin jenis, hubung singkat, dll), jarak antara obyek tata letak, yang memastikan
akurasi papan, dan konektivitas dari semua jaring tidak tergantung pada
bagaimana mereka berhubungan (dengan jejak, termal atau bentuk). modul
DipTrace memungkinkan Anda untuk skema pertukaran, layout dan perpustakaan
dengan EDA lain dan paket CAD. DipTrace Schematic Capture dan PCB Layout
juga mendukung format netlist populer dan rempah-rempah. format Output adalah
DXF, Gerber, Drill dan G-kode. perpustakaan standar meliputi 50.000 +
komponen.
(Suryo, 2011)
2.3 Tinjauan Umum
2.3.1 Asap Rokok
Asap rokok mengandung ribuan bahan kimia beracun dan bahan-bahan
yang dapat menimbulkan kanker (karsinogen). Bahan berbahaya dan racun dalam
rokok tidak hanya mengakibatkan gangguan kesehatan pada orang yang
merokok (perokok aktif), namun juga pada orang-orang disekitarnya yang
tidak merokok (perokok pasif), yang sebagian besar adalah bayi, anak-anak
30
dan ibu-ibu, yang terpaksa menjadi perokok pasif karena ayah atau suami
mereka merokok di rumah. Perokok pasif mempunyai resiko lebih tinggi untuk
menderita kanker paru-paru dan penyakit jantung iskhemia. Sedangkan pada
janin, bayi dan anak-anak, mempunyai resiko lebih besar untuk menderita
bronchitis, pneumonia, berat badan rendah, infeksi rongga telinga dan asma.
Ada dua macam asap rokok yang mengganggu kesehatan, yaitu asap
utama (main stream) dan asap sampingan (side stream). Asap utama (main
stream) adalah asap yang dihisap oleh si perokok. Asap sampingan (side stream)
adalah asap yang merupakan pembakaran dari ujung rokok yang kemudian
menyebar ke udara. Asap sampingan memiliki konsentrasi yang lebih tinggi,
karena tidak melalui proses penyaringan yang cukup, dengan demikian
pengisap asap sampingan memiliki resiko yang lebih tinggi untuk menderita
gangguan kesehatan akibat rokok (Tjandra, 2002).
Beberapa racun utama yang terdapat pada asap rokok adalah sebagai berikut :
Gambar 2.13 Kandungan Zat-Zat Berbahaya Dalam Asap Rokok
31
a. Tar
Tar adalah kumpulan dari beribu-ribu bahan kimia dalam komponen padat
asap rokok, dan bersifat karsinogen. Pada saat rokok dihisap, tar masuk ke
dalam rongga mulut sebagai uap padat. Setelah dingin, akan menjadi padat
dan membentuk endapan berwarna cokelat pada permukaan gigi, saluran
pernapasan, dan paru-paru. Pengendapan ini bervariasi antara 3-40 mg per
batang rokok, sementara kadar tar dalam rokok berkisar 24 – 45 mg.
b. Nikotin
Zat yang paling sering dibicarakan dan diteliti orang, meracuni saraf
tubuh, meningkatkan tekanan darah, menimbulkan penyempitan pembuluh
darah tepi, dan menyebabkan ketagihan dan ketergantungan pada pemakainya.
Kadar nikotin 4-6 mg yang diisap oleh orang dewasa setiap hari sudah bisa
membuat seseorang ketagihan. Di Amerika Serikat, rokok putih yang beredar
di pasaran memiliki kadar 8-10 mg nikotin per batang, sementara di Indonesia
berkadar nikotin 17 mg per batang..
c. Karbon monoksida (CO)
Karbon Monoksida memiliki kecenderungan yang kuat untuk berikatan
dengan hemoglobin dalam sel-sel darah merah. Seharusnya, hemoglobin ini
berikatan dengan oksigen yang sangat penting untuk pernapasan sel-sel tubuh,
tapi karena gas CO lebih kuat daripada oksigen, maka gas CO ini merebut
tempatnya “di sisi” hemoglobin. Jadilah, hemoglobin bergandengan dengan
gas CO. Kadar gas CO dalam darah bukan perokok kurang dari 1 persen,
sementara dalam darah perokok mencapai 4 – 15 persen. Berlipat-lipat.
32
d. Hidrogen Sianida (HCN)
Hidrogen sianida
merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan tidak memiliki rasa. Zat ini merupakan zat yang paling ringan,
mudah terbakar dan sangat efisien untuk menghalangi pernapasan dan
merusak saluran pernapasan. Sianida
adalah
mengandung
berbahaya. Sedikit
racun
yang
sangat
salah
satu
zat
saja
yang
sianida
dimasukkan langsung ke dalam tubuh dapat mengakibatkan kematian.
e. Metana
Sebagai komponen utama gas alam, metana adalah sumber bahan
bakar utama. Metana terkandung dalam asap kebakaran hutan, kenalpot
mobil, asap tembakau.
Metana dapat merusak ozon yang dapat merusak
kesehatan manusia. Apabila gas
metana tinggi, dapat mengurangi kadar
oksigen di atmosfer di bawah 19,5% sehinga akan menyebabkan sesak nafas.
f.
Timahhitam
Timah hitam yang dihasilkan oleh sebatang rokok sebanyak 0,5 ug.
Sebungkus rokok (isi 20 batang) yang habis diisap dalam satu hari akan
menghasilkan 10 ug. Sementara ambang batas bahaya timah hitam yang
masuk ke dalam tubuh adalah 20 ug per hari. Bisa dibayangkan, bila seorang
perokok berat menghisap rata-rata 2 bungkus rokok per hari, berapa banyak
zat berbahaya ini masuk ke dalam tubuh
(sumber : Jusuf,2003:16)
33
2.3.2 Karbon monoksida dan dampaknya terhadap kesehatan
Karbonmonoksida atau CO adalah suatu gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan juga tidak berasa. Gas CO dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah 129OC. Gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan fosil dengan udara,
berupa gas buangan. Secara alamiah gas CO juga dapat terbentuk, walaupun
jumlahnya relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi
dan lain-lain. Karbon monoksida (CO) apabila terhisap ke dalam paru-paru akan
ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang akan
dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun
metabolisme, ikut bereaksi secara metabolisme dengan darah. Seperti halnya
oksigen, gas CO bereaksi dengan darah (hemoglobin) :
Hemoglobin + O2 –> O2Hb (oksihemoglobin)
Hemoglobin + CO –> COHb (karboksihemoglobin)
Konsentrasi gas CO sampai dengan 100 ppm masih dianggap aman kalau waktu
kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila dihisap manusia selama
8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan mual. Pengaruh karbon monoksida
(CO) terhadap tubuh manusia ternyata tidak sama dengan manusia yang satu
dengan yang lainnya. Konsentrasi gas CO disuatu ruang akan naik bila di ruangan
itu ada orang yang merokok. Orang yang merokok akan mengeluarkan asap rokok
yang mengandung gas CO dengan konsentrasi lebih dari 20.000 ppm yang
kemudian menjadi encer sekitar 400-5000 ppm selama dihisap. Konsentrasi gas
CO yang tinggi didalam asap rokok menyebabkan kandungan COHb dalam darah
orang yang merokok jadi meningkat. Keadaan ini sudah barang tentu sangat
membahayakan kesehatan orang yang merokok. Orang yang merokok dalam
34
waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi CO-Hb dalam darahnya
sekitar 6,9%. Hal inilah yang menyebabkan perokok berat mudah terkena
serangan jantung.
Gas CO mempunyai kemampuan mengikat hemoglobin (Hb) yang
terdapat dalam sel darah merah (eritrosit) lebih kuat dibanding oksigen, sehingga
setiap ada asap rokok disamping kadar oksigen udara yang sudah berkurang,
ditambah lagi sel darah merah akan semakin kekurangan oksigen, oleh karena
yang diangkut adalah CO dan bukan O2 (oksigen).Sel tubuh yang menderita
kekurangan oksigen akan berusaha meningkatkan yaitu melalui kompensasi
pembuluh darah dengan jalan menciut atau spasme. (sumber:http://www.chem-istry.org/ karbonmonoksida-dan-dampaknya-terhadap-kesehatan/)
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan system
pengendali asap rokok pada smooking area. Proses pembuatan sistem dalam subbab ini akan dibagi menjadi beberapa tahap antara lain : analisa sistem dan
perancangan system meliputi perancangan perangkat keras, perancangan
perangkat lunak.
3.1
Analisis Sistem
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang terdapat dalam
bab sebelumnya dapat diketahui perancangan yang dilakukan adalah membuat
simulasi sistem pengendali asap rokok pada smooking area.
Sistem pengendali asap rokok pada smooking area ini diterapkan dengan
menjalankan program yang dibangun dengan menggunakan Codevision AVR pada
mikrokontroler ATMEGA 8535 sedangkan untuk bagian pembuatan perangkat
keras yang meliputi perangkat mekanik serta perangkat elektronik. Pembuatan
perangkat mekanik terdiri dari desain mengenai miniatur itu sendiri yaitu
pembuatan box asap yang disertai dengan jendela fan. Sedangkan pembuatan
pembuatan perangkat keras elektronik terdiri dari pembuatan rangkaian sistem
mikrokontroler ATMEGA8535.
3.2
Diagram Blok Penelitian
Pada suatu system pengendali asap rokok pada smooking area akan dibuat
35
36
gambaran umumnya dimulai dari sensor asap bekerja untuk mendeteksi asap
dalam suatu ruangan. Adanya asap mengakibatkan perubahan nilai resistansi pada
sensor sedemikian sehingga menghasilkan perubahan nilai tegangan output pada
sensor. Nilai tegangan output pada sensor tersebut diproses oleh rangkaian
pengondisi sinyal (RPS) kemudian diumpankan ke A/D untuk diubah kedalam
sinyal
digital.
Sinyal
digital
yang
sudah
didapat
kemudian
diproses
mikroprosessor untuk memperoleh suatu output yang diinginkan yaitu
mengendalikan fan.
Dalam pembuatan alat ini terdiri dari dua fan yang berfungsi untuk
mengeluarkan asap dalam suatu ruangan dan satu alarm buzzer yang berfungsi
untuk memberikan bunyi peringatan ketika kadar asap dalam ruangan tersebut
sudah terlalu banyak. Cara kerja alat ini adalah apabila kadar asap dalam suatu
ruangan mencapai kisaran 25-50 ppm maka fan1 akan bekerja dengan membuang
asap keluar ruangan. Jika kadar asap dalam suatu ruangan mencapai > 50ppm
maka maka fan1 dan fan2 akan bekerja serta alarm buzzer akan memberikan
bunyi per
KADAR ASAP PADA SMOKING AREA BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMEGA 8535
SKRIPSI
Disusun oleh :
MUHAMAD HUDI
NPM. 0834010188
J URUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL "VETERAN" J AWA TIMUR
SURABAYA
2012
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillaahi rabbil ‘alamin terucap ke hadirat Allah SWT atas
segala limpahan Kekuatan-Nya sehingga dengan segala keterbatasan waktu,
tenaga, pikiran dan keberuntungan yang dimiliki penyusun, akhirnya penyusun
dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Rancang Bangun Sistem
Pengendali Kadar Asap Pada Smoking Ar ea Berbasis Mikrokontroler
ATMEGA 8535” tepat waktu.
Skripsi dengan beban 4 SKS ini disusun guna diajukan sebagai salah satu
syarat untuk menyelesaikan program Strata Satu (S1) pada jurusan Teknik
Informatika, Fakultas Teknologi Industri, UPN ”VETERAN” Jawa Timur.
Melalui Skripsi ini penyusun merasa mendapatkan kesempatan emas untuk
memperdalam ilmu pengetahuan yang diperoleh selama di bangku perkuliahan,
terutama berkenaan tentang penerapan teknologi perangkat bergerak. Namun,
penyusun menyadari bahwa Skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu
penyusun sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca untuk
pengembangan aplikasi lebih lanjut.
Surabaya, 14 Desember 2012
(Penyusun)
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAK ........................................................................................................i
KATA PENGANTAR ......................................................................................ii
DAFTAR ISI ...................................................................................................iv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ............................................................................................xi
BAB I
: PENDAHULUAN ........................................................................1
1.1 Latar Belakang ...........................................................................1
1.2 Rumusan Masalah.......................................................................2
1.3 Batasan Masalah .........................................................................3
1.4 Tujuan ........................................................................................3
1.5 Manfaat ......................................................................................3
1.6 Metodologi Penelitian .................................................................4
1.7 Sistematika Penulisan .................................................................6
BAB II
: TINJ AUAN PUSTAKA...............................................................7
2.1 Kebutuhan Hardware ...............................................................7
2.1.1 Pengenalan Mikrokontroler .......................................7
2.1.2 Sensor Gas MQ-135 ..................................................16
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display) ...................................21
2.1.4 Fan DC ......................................................................22
2.1.5 Alarm ........................................................................23
v
2.2 Kebutuhan Software ...............................................................24
2.2.1 Code Vision AVR .....................................................24
2.2.2 Compiler atau Penerjemah .........................................27
2.2.3 Bahasa Pemrogaman C ..............................................27
2.2.4 Diptrace PCB ............................................................28
2.3 Tinjauan Umum .......................................................................29
2.3.1 Asap Rokok...............................................................29
2.3.2 Karbonmonoksida dan Dampaknya ...........................33
BAB III
: ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM ............................35
3.1
3.2
Analisis Sistem ......................................................................35
Diagram blok penelitian ........................................................35
3.2.1. Blok Masukan ........................................................37
3.2.2. Blok Proses ............................................................37
3.2.3. Blok Keluaran ........................................................37
3.3
3.4
Perancangan Sistem ............................................................. 37
3.3.1
Kebutuhan Perangkat Keras .................................. ..38
3.3.2
Kebutuhan Perangkat Lunak .................................. .39
Perancangan Perangkat Keras ............................................. 40
3.4.1
Mikrokontroler Atmega8535...................................40
3.5
Perancangan Perangkat Lunak ............................................ 42
3.6
Perancangan Maket.............................................................. 44
vi
BAB IV
: IMPLEMENTASI SISTEM .......................................................45
4.1.
Alat-alat yang Digunakan ...................................................45
4.1.1. Perangkat Keras ........................................................ 45
4.1.2. Perangkat Lunak ....................................................... 45
4.2.
Implementasi Hardware .....................................................46
4.2.1. Rangkaian Minimum Mikrokontroler Atmega8535.. 46
4.2.2. Implementasi Maket Smoking Area ...........................47
4.2.3. Implementasi Fan DC ............................................... 48
4.2.4. Implementasi Alarm ............................. ...................49
4.2.5. Implementasi LCD........................................... ..........49
4.2.6. Implementasi Sensor ................................................ 50
4.3
Implementasi Software di Mikrokontroler ............................ 50
4.3.1. USB ISP MkII dan Mikrokontroler pada AVR Studio.50
4.3.2. Listing Program.............................................................53
BAB V
: PENGUJ IAN DAN ANALISIS…………………………..59
5.1.
Pengujian Alat .............................................................. ....59
5.1.1. Pengujian Mikrokontroler Atmega8535 ...................59
5.2.
Pengujian Simulasi Sistem ............................................. .. ..60
5.2.1. Uji Coba Fan 1 ................................................... .. ..60
5.2.2. Uji Coba Fan 2 .................................................... .. ..61
5.2.3. Uji Coba Alarm ................................................... .. ..62
5.3.
Analisis Alat Secara Keseluruhabn ................................ ….63
5.4.
Hasil Pengujian ............................................................. .. ..64
vii
BAB VI
: PENUTUP ....................................................................................66
6.1.
Kesimpulan ........................................................................66
6.2.
Saran ..................................................................................67
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ xii
viii
J UDUL
PENYUSUN
DOSEN PEMBIMBING I
DOSEN PEMBIMBING II
: Rancang Bangun Sistem Pengendali Kadar Asap Pada
Smoking Ar ea Ber basis Mikr okontr oler ATMEGA 8535
: Muhamad Hudi
: Basuki Rahmat, Ssi. MT
: Har ianto, S.Kom. M.Eng.
ABSTRAK
Pada era globalisasi seperti saat ini perkembangan teknologi berkembang
sangat pesat, salah satu perkembangan itu terjadi pada teknologi informatika,
teknologi informatika banyak sekali diaplikasikan pada peralatan-peralatan
elektronika yang digunakan setiap hari. Dengan kemajuan itulah di bidang ilmu
pengetahuan dan teknologi menghasilkan inovasi baru yang berkembang menuju
lebih baik.
Merokok selain merusak diri sendiri juga mebahayakan orang lain yang
ikut menghirup asapnya. Kawasan bebas asap rokok di Negara ini masih sangat
minim terlebih dengan sangat minimnya hukuman bagi pelanggar. Tujuan utama
perancangan alat ini adalah untuk memberikan kenyamanan bagi orang yang
merokok dalam suatu ruangan . Alat ini dirancangan agar dapat
mengendalikan zat-zat beracun yang dikeluarkan oleh asap rokok dengan
jalan memperlancar sirkulasi udara dalam suatu ruangan serta dapat
mengembalikan kesegaran ruangan akibat asap rokok.
Alat pengendali polusi asap rokok ini, bekerja dengan cara mengeluarkan
asap rokok pada suatu ruangan, kemudian dengan sistem otomatis dapat
mengembalikan kesegaran udara pada ruangan tersebut. Masukan dari sistem
ini adalah sensor MQ-135 yang mendeteksi asap rokok sehingga menghasilkan
tegangan output dan kemudian diolah dalam mikroprosessor ATMEGA 8535.
Kemudian Mikrokontroler memerintahkan driver untuk mengaktifkan fan
pembuangan dan alarm.
Alat ini diharapkan dapat digunakan oleh masyarakat dan pemerintah
untuk mengendalikan zat beracun yang dikeluarkan melalui asap rokok
dengan jalan mengendalikan asap rokok pada smoking area.
Kata Kunci : Smoking area , Mikrokontroler, Sensor gas MQ-135
i
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Kondisi pencemaran udara karena asap rokok sangat berpengaruh bagi kesehatan
manusia. Pengaruh yang paling utama berupa penularan penyakit bersifat airborne
diseases (penyakit yang ditularkan melalui udara). Pencemaran udara ini akan
berpengaruh terhadap angka kesakitan (morbidity) dan angka kematian (mortality) dari
berbagai jenis penyakit.
Analisis WHO (World Health Organization), badan organisasi kesehatan dunia
menunjukan bahwa efek buruk asap rokok lebih besar bagi perokok pasif dibandingkan
perokok aktif. Ketika perokok membakar sebatang rokok dan menghisapnya, asap yang
dihisap oleh perokok disebut asap utama (mainstream) dan asap yang keluar dari ujung
rokok (bagian yang terbakar) dinamakan asap sampingan (side steam). Asap sampingan
ini terbukti mengandung lebih banyak hasil pembakaran tembakau dibandingkan pada
asap utama. Asap ini mengandung Karbon Monoksida 5 kali lebih besar, Tar dan Nikotin
3 kali lipat, Amonia 46 kali lipat, Nikel 3 kali lipat, dan Nitrosamina (zat penimbul
kanker) yang kadarnya mencapai 50 kali lebih besar pada asap sampingan dibanding
dengan kadar pada asap utama. Demikian juga zat-zat racun lainnya dengan kadar yang
lebih tinggi terdapat pada asap sampingan.
Salah satu cara untuk mengurangi asap rokok agar tidak mengganggu orang lain
yang tidak merokok, terutama dalam ruangaan merokok / smooking area, dibuatlah suatu
alat yang dapat membantu membersihkan udara dalam ruangan terhadap polusi asap
1
2
rokok. Alat ini diharapkan dapat mengatasi solusi tentang masalah polusi asap rokok
yang terdapat dalam suatu ruangan.
Penelitian
ini
diilhami
oleh
penelitian
sebelumnya
yang
berjudul
“PERANCANGAN SISTEM PENDETEKSI ASAP ROKOK DAN GAS LPG
BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMega16”
(Ganef Saputro: STMIK
Amikom Yogyakarta 2011), Dengan merujuk dari referensi sebelumnya, maka dalam
penelitian selanjutnya akan dikembangkan alat berjudul “Rancang Bangun Sistem
Pengendali Kadar Asap Pada Area Merokok Berbasis Mikrokontroler ATMEGA8535”.
Perencanaan sistem kerja alat tersebut diharapkan dapat membantu mengembalikan
kesegaran udara terhadap polusi asap rokok dalam suatu ruangan dan memberikan
kenyamanan pada semua orang yang berada dalam ruangan tersebut serta menghemat
biaya listrik dengan system otomatisasi penggunaan fan pembuangan asap rokok.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang tersebut maka dapat dirumuskan permasalahan sebagai
berikut:
a.
Bagaimana merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap
rokok
b.
dalam ruang tertutup?
Bagaimana sistem kerja dari sensor asap yang digunakan pada alat pengendali asap
rokok berbasis mikrokontroler?
c.
Bagaimana mengaplikasikan mikrokontroler sebagai pusat control alat pengendali
asap
rokok?
3
1.3 BATASAN MASALAH
Agar masalah dalam penelitian tidak meluas, maka permasalahan dibatasi
sebagai berikut:
a. Hanya membahas sistem kerja dan karakteristik dari sensor gas .
b. Tidak membahas internal sensor secara detail maupun tingkat ketahanan sensor.
c. Tidak membahas fan dan alarm yang akan digunakan secara detail.
d. Tidak membahas peletakan alat pada ruangan secara detail.
e. Tidak membahas waktu yang dibutuhkan alat untuk membersihkan asap rokok
dari ruangan secara detail.
1.4 TUJ UAN
Tujuan dari penelitian ini adalah merancang dan membuat suatu instrumentasi
yaitu:
a.
Merancang dan membuat suatu alat yang dapat mengendalikan asap rokok dalam
ruang tertutup.
b.
Mengetahui sistem kerja dari sensor suhu dan sensor asap yang digunakan pada alat
pengendali asap rokok berbasis mikrokontroler ATMEGA8535.
c.
Mengaplikasikan mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pusat kontrol alat
pengendali asap rokok.
1.5 MANFAAT
Manfaat yang didapat dari penelitian ini adalah:
4
a. Melatih kemampuan mahasiswa untuk memecahkan suatu permasalahan yang ada,
yaitu membuat perangkat elektronik sistem pengendali kadar asap untuk membantu
kerja manusia,
b. Dengan perancangan alat ini diharapkan dapat membantu mengatur sirkulasi udara di sebuah
smooking area pada gedung perkantoran atau instansi dan di tempat-tempat umum yang
menyediakan tempat untuk merokok dengan menggunakan blower dengan kontrol otomatis,
sehingga pengguna merasa nyaman berada di tempat tersebut.
c.
Dengan adanya otomatisasi penggunaan blower
maka biaya listrik dapat ditekan
seminimal mungkin tergantung penggunaan.
1.6 METODOLOGI PENELITIAN
Metodologi yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
a. Metode pustaka
Mencari data-data yang berkaitan dengan alat yang akan dibuat, dari literatur bukubuku, jurnal-jurnal, majalah-majalah elektronika dan situs-situs intenet untuk
mampelajari hal-hal sebagai berikut:
1) Karakterisitik mikrokontroler ATMEGA8535 termasuk cara pemrograman dan
interface-nya .
2) Karakterisitik sensor gas MQ-135
b. Metode perencanaan dan pembuatan alat
Untuk membuat alat ini dilakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1) Mencoba-coba alat/rangkaian sesuai dengan data-data yang telah diperoleh sesuai
spesifikasi alat yang diinginkan.
5
2) Melaksanakan perencanaan tiap-tiap blokdiagram dari hasil coba-coba yang
dianggap rangkaian paling efektif yang kemudian digabungkan sehingga menjadi
satu sistem.
c. Mempersiapkan komponen yang diperlukan
Antara lain sebagai berikut:
1) Mikrokontroler ATMEGA8535 sebagai pengendali sistem. Komponen ini dipakai
karena mudah diperoleh dipasaran dengan harga yang relatif murah, bisa
digunakan untuk berbagai macam keperluan serta mudah memrogramnya karena
mamiliki fitur ISP (In-System Programming).
2) Sensor gas MQ-135 sebagai suatu piranti yang mengubah suatu besaran
(Isyarat/energi) fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke
bentuk besaran elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas
MQ-135.
3) LCD sebagai penampil kadar asap yang terdapat dalam suatu ruangan, selain itu
juga berfungsi sebagai tanda peringatan ketika kadar asap sudah melebihi batas.
4) Fan DC, kipas angin 5 volt DC berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran
sirkulasi udara.
5) Alarm sebagai penanda jika kadar asap sudah melebihi batas yg telah ditetapkan.
d. Pembuatan alat
Perakitan tiap-tiap blok dan penggabungan tiap-tiap blok menjadi satu sistem.
e. Pengujian alat
6
pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang dibuat telah bekerja
dengan baik. Pengujian dilakukan pada tiap-tiap blok, kemudian dilakukan pengujian
sistem secara keseluruhan.
f.
Konsultasi
dengan
dosen
pembimbing
serta mencari
sumber
informasi yang
berhubungan dengan pembuatan tugas akhir.
1.7 SISTEMATIKA PENULISAN
Adapun sistematika penulisan tugas akhir ini adalah :
a. BAB I PENDAHULUAN
Bab ini berisi latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan penulisan,
manfaat, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
b. BAB II LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dibahas mengenai teori dasar yang mendukung dalam perencanaan
sistem serta penjelasan tentang komponen- komponen yang menunjang perealisasian alat.
c. BAB III PERANCANGAN SISTEM
Bab ini membahas tentang realisasi perangkat keras dan diagram alir perangkat
lunak.
d. BAB IV PENGUJIAN SISTEM
Bab ini membahas tentang cara pengujian dan hasil pengujian sistem yang telah
direalisasikan.
e. BAB V PENUTUP
Bab ini berisi kesimpulan dan saran-saran pengembangan lebih lanjut dari alat
tersebut.
BAB II
TINJ AUAN PUSTAKA
Bab ini akan menjelaskan dari bagian – bagian peralatan yang digunakan
yang menyangkut kebutuhan hardware dan kebutuhan software dalam pembuatan
alat untuk Pengontrolan kadar asap pada smooking area berbasis mikrokontroler.
2.1
Kebutuhan Hardware
Dalam pembuatan sistem pengendali kadar asap pada smooking area ini
dibutuhkan suatu kebutuhan. Kebutuhan ini menyangkut kebutuhan hardware dan
kebutuhan software untuk mendukungnya. Dan kebutuhan tersebut sangat
mempengaruhi dalam pembuatan sistem pengontrolan portal.
Adapun hardware yang digunakan dalam perancangan sistem pengendali
kadar asap pada smooking area yaitu mikrokontroler tipe ATMEGA8535, sensor
gas MQ-135, LCD, Fan DC, Alarm.. Kebutuhan ini nantinya akan berpengaruh
dalam sistemnya.dan kebutuhan perangkat keras tersebut mudah di temui di
pasaran.
Tanpa adanya kebutuhan ini maka sistem tidak akan berjalan dan tidak
dapat difungsikan. Beberapa penjelasan tentang kebutuhan perangkat keras yang
mendukung pembuatan sistem keamanan ini akan di jelaskan dibawah ini.
2.1.1 Pengenalan Mikrokontroler
Pada saat ini penggunaan mikrokontroler dapat kita temui di berbagai
peralatan, misalnya peralatan yang terdapat di rumah, seperti telepon digital,
7
8
microwave oven, televisi, mesin cuci, sistem keamanan rumah, PDA, dll.
Mikrokontroler dapat kita gunakan untuk berbagai aplikasi misalnya untuk
pengendalian, otomasi industri, telekomunikasi, dan lain-lain. Keuntungan
menggunakan mikrokontroler yaitu harganya murah, dapat di program berulang
kali, dan dapat kita program sesuai dengan keinginan kita. Saat ini banyak
mikrokontroler yang ada dipasaran yaitu Intel 8048 dan 8051(MCS 51), Motorola
68HC11, Microchip PIC, Hitachi H8, dan Atmel AVR.
Salah satu mikrokontroler yang banyak digunakan saat ini yaitu
mikrokontroler AVR, AVR adalah mikrokontroler RISC (Reduce Instruction Set
Compute) 8 bit berdasarkan arsitektur Harvard, yang dibuat oleh Atmel pada
tahun 1996. AVR mempunyai kepanjangan Advanced Versatile RISC atau Alf and
Vegard’s Riscproessor yang berasal dari nama dua mahasiswa Norwegia Institute
of Technology (NTH), yaitu alf-Egil Bogen danVegard Wollan.
AVR memiliki keunggulan dibandingkan dengan mikrokontroler lain,
keunggulan mikrokontroler AVR yaitu AVR memiliki kecepatan eksekusi
program yang lebih cepat karena sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1
siklus clock, lebih cepat dibandingkan dengan mikrokontroler MCS51 yang
memiliki
arsitektur
CISC
(Complex
Intruction
Set
Compute)
dimana
mikrokontroler MCS51 membutuhkan 12 siklus clock untuk mengeksekusi 1
intruksi. Selain itu, mikrokontroler AVR memiliki fitur yang lengkap (ADC
Internal, EEPROM Internal, Timer/Counter, Watchdog Timer, PWM, Port I/O,
Komunikasi Serial, Komparator, I2C, dll), sehingga dengan fasilitas yang lengkap
ini, programmer dan desainer dapat menggunakannya untuk berbagai aplikasi
system elektronika seperti robot, otomasi industri, peralatan telekomunikasi, dan
9
berbagai keperluan lain. Secara umum mikrokontroler AVR dapat dikelompokkan
menjadi 3 kelompok, yaitu Tiny AVR, AVR, dan MegaAVR seperti yang dapat
dilihat pada tabel 1.1 berikut.
Tabel 1.1. Perbedaan seri AVR berdasarkan jumlah memori
Microcontroler AVR
Memori (byte)
Jenis
Paket IC
Flash
EEPROM
SRAM
Tiny AVR
8-32 pin
1-2 K
61-128
0-128
AVR (classic AVR)
20-44 pin
1-8 K
128-312
0-1K
Mega AVR
32-64 pin
8-128 K
312-4K
312-4K
Pemrograman mikrokontroler AVR dapat menggunakan low level
language (assembly) dan high level language (C, Basic, Pascal, Java, dll)
tergantung compiler yang digunakan. Bahasa Assembler mikrokontroler AVR
memiliki kesamaan intruksi, sehingga jika pemrograman satu jenis mikrokontroler
AVR sudah dikuasai, maka akan dengan mudah menguasai pemrograman
keseluruhan mikrokontroler jenis AVR, namun bahasa assembler relative lebih
sulit dipelajari dari pada bahasa C, untuk pembuatan suatu proyek yang besar akan
memakan waktu yang lama, serta penulisan programnya akan panjang. Sedangkan
Bahasa C memiliki keunggulan disbanding bahasa assembler yaitu independent
terhadap hardware serta lebih mudah untuk menangani project yang besar. Bahasa
C memiliki keuntungan-keuntungan yang dipunyai oleh bahasa mesin (assembly),
hampir semua operasi yang dapat dilakukan oleh bahasa mesin, dapat dilakukan
oleh bahasa C dengan penyusunan program yang lebih sederhana dan mudah.
(Wardana lingga, 2006)
10
2.1.1.1 Fitur-fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail ATmega8535 adalah sebagai berikut
a. Sistem mikrokontroler 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16
MHz.
b. Memiliki memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte dan EEPROM
(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512 byte.
c. Memiliki ADC (Analog Digital Converter) internal dengan ketelitian 10 bit
sebanyak 8 saluran.
d. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2,5 Mbps.
e. Enam pilihan mode sleep, untuk menghemat penggunaan daya listrik.
( Wardana lingga, 2006)
2.1.1.2 Arsitektur mikrokontroler ATmega8535
Gambar 2.1 blok diagram AVR ATmega8535
11
Dari gambar 2.1 blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535
memiliki bagian-bagian sebagai berikut :
a.
Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu port A, port B, port C, dan port D
b.
CPU yang memiliki 32 buah register
c.
SRAM sebesar 512 byte
d.
Flash memory sebesar 8kb yang memiliki kemampuan Read While Write
e.
EEPROM sebesar 512 byte dapat diprogram selama beroperasi
f.
Tiga buah timer/counter dengan kemampuan pembanding
g.
Two wire serial Interface
h.
Port antarmuka SPI
i.
Unit interupsi internal dan eksternal
j.
Port USART untuk komunikasi serial
k.
ADC 10 bit sebanyak 8 saluran
l.
Watchdog Timer dengan osilator internal
m. Antarmuka komparator analog (Wardana lingga, 2006)
2.1.1.3 Konfigurasi pin ATMega8535
IC mikrokontroler dikemas (packging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada
dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu bentuk
IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut.
12
Gambar 2.2 konfigurasi pin ATmega8535
Berikut ini adalah penjelasan fungsi tiap kaki :
a.
Port A
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat
memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum
Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A
yang bersesuaian sebagai input, ataudiisi 1 jika sebagai output. Selain itu,
kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan sinyal analog bagi A/D
converter.
b.
Port B
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat
member arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B
digunakan. Bit-bit DDRB di isi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang
13
bersesuaian sebagai input, atau di isi 1 jika sebagai output. Pin-pin port B juga
memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus.
c.
Port C
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat member
arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data
Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port C
digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang
bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, dua pin port
C (PC6 dan PC7) juga memiliki fungsi alternative sebagai oscillator untuk
timer/counter.
d.
Port D
Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan
internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat
memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.
Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum
Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D
yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin
port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternative khusus seperti yang dapat
dilihat dalam table berikut.
e.
VCC dan RESET
Merupakan Pin yang berfungsi sebagai pin masukan catu daya, sedangkan
RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan low
14
selama
g.
minimal
2
machine
cycle
maka
sistem
akan
di-reset.
XTAL1 dan XTAL2
XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke
internal clock operating circuit, sedangkan XTAL2 adalah output dari inverting
oscillatoramplifier.
i.
AVcc
Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus
secara
j.
eksternal
terhubung
keVcc
melalui
lowpass
filter.
AREF dan GND
AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk
operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc diberikan
kekaki ini sedangkan GND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini
ke GND, kecuali jika board memiliki analog ground yang terpisah.
(Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.1.4 Organisasi Memori
ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program
yang terpisah. Sebagai tambahan, ATmega8535memiliki fitur suatu EEPROM Memori
untuk penyimpanan data.
a. Memori Data
Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 register umum, 64 buah register
I/O,dan 512 byte SRAM Internal. Register keperluan umum menempati space data pada
alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu, register khusus untuk menangani
I/O dan control terhadap mikrokontroler menempati 64 alamat berikutnya, yaitu mulai
15
dari $20 hingga $5F. Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk
mengatur fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroler, seperti kontrol register,
timer/counter, fungsi–fungsi I/O, dan sebagainya. Alamat memori berikutnya digunakan
untuk SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F. Konfigurasi memori
data ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 peta memori data AVR ATmega8535
b. Memori Program
ATmega8535 berisi 8K bytes On-Chip di dalam system Memori flash
Reprogrammable untuk penyimpanan program. Karena semua AVR instruksi
adalah 16 atau 32 bits lebar, Flash adalah berbentuk 4K x16.Untuk keamanan
perangkat lunak, Flash Ruang program memori adalah dibagi menjadi dua bagian,
bagian boot program dan bagian aplikasi program dengan alamat mulai dari $000
sampai $FFF. Flash Memori mempunyai suatu daya tahan sedikitnya
10,000write/erase Cycles. ATmega8535 Program Counter (PC) adalah 12 bit
lebar, alamat ini 4K lokasi program memori. (Sumber : Heryanto dan Adi : 2008)
16
Gambar 2.4 peta memori program AVR ATmega8535
2.1.1.5 Register
Status register adalah register berisi status yang dihasilkan pada setiap operasi
yang dilakukan ketika suatu instruksi dieksekusi. SREG merupakan bagian dari inti CPU
mikrokontroler.
Gambar 2.5 Status Register ATMega8535
Bit7 -->I (Global Interrupt Enable), Bit harus di Set untuk mengenable
semua jenis interups. (Heryanto dan Adi, 2008)
2.1.2 Sensor Gas MQ-135
Sensor adalah suatu piranti yang mengubah suatu besaran (Isyarat/energi)
fisik menjadi besaran fisik lain, yang dalam hal ini pengubahan ke bentuk besaran
elektrik. Pada sistem ini digunakan sensor gas yaitu sensor gas MQ-135.
(http://www.thaieasyelec.net/index.php/Sensors/GAS/Air-Quality-Control-GasSensor-MQ-135/p_155.html)
17
Gambar 2.6 : sensor gas MQ135
Dt-sense lpg sensor merupakan modul sensor yang berbasiskan MQ-135,
yaitu sensor yang bereaksi terhadap kadar gas LPG, iso-butana, propana dan LNG
dalam
udara.
Modul
ini
desain hardwareminimalis
yang
implementasinya. Dt-sense
lpg
memiliki
akan
keluaran
data
digital
memudahkan user untuk
sensor cocok
digunakan
untuk
serta
proses
aplikasi
pendeteksian serta penanggulangan kebocoran gas pada lingkungan rumah tangga
maupun industri. Dt-sense lpg sensor didesain menggunakan komponen SMD
berkualitas agar dapat digunakan pada aplikasi yang memerlukan performa handal
serta kebutuhan space yang minimal. Pada sisi antarmuka, tersedia dua buah
pilihan untukuser yaitu UART TTL dengan baud rate 38400 bps atau I2C yang
memungkinkan modul untuk di-cascade hingga 8 buah.
Sensor ini memiliki panjang 5,6 cm, lebar 4 cm dan tinngi 3,4 cm. berikyt
adalah spesifikasi sensor gas MQ-135 :
1.
Tegangan kerja : 5 VDC.
2.
Target gas : LPG, iso-butana, propana dan LNG.
18
3.
Range deteksi : 200 - 10000 ppm.
4.
Antarmuka :
a.
UART TTL : 38400 bps, 8-bit data, 1-bit stop, no parity, no flow
control.
b.
I2C : dapat di-cascade hingga 8 buah modul dalam satu jalur
komunikasi.
5.
Menggunakan ADC 10-bit untuk konversi data analog dari sensor.
6.
Memiliki output berupa data digital dengan nilai 0 - 1023 (hasil konversi
ADC).
7.
Terdapat 1 buah variable resistor untuk pengaturan nilai threshold secara
manual.
8.
Disediakan beberapa jumper untuk konfigurasi pull-up I2C, resistor beban,
serta variable resistor threshold.
9.
Memiliki
fitur
kendali on/off dengan
2
mode
kerja
pilihan
yaitu hysterisis dan window.
10. Pin I/O yang kompatibel dengan level tegangan TTL dan CMOS.
11. Memiliki 2 buah LED sebagai indikator.
12. Dilengkapi dengan rangkaian EMI filter untuk mengurangi gangguan
elektromagnetik.
13. Kompatibel dengan sensor gas :
a.
MQ-3 (alkohol).
b.
MQ-4 (metana).
c.
MQ-6 (LPG).
d.
MQ-7 (karbon monoksida).
19
e.
MQ-135 (kualitas udara).
f.
MG-811 (karbon dioksida).
Rangkaian dasar sensor gas ini disajikan pada gambar 2.7.
Tegangan (Vc) digunakan memberi energi elemen sensor yang
mempunyai hambatan (Rs) antara dua elektroda sensor dan terhubung
secara serial dengan resistor (RL). Sinyal sensor
diukur secara tidak
langsung melalui perubahan tegangan yang melewati hambatan RL. Nilai
Rs diperoleh dari persamaan berikut:
Dalam hal ini,
RL
= hambatan antara kedua elektroda pada sensor (Ohm)
VC = tegangan rangkaian (Volt)
Vout = tegangan keluaran (Volt)
RS
= hambatan variabel sensor (Ohm).
Sensor ini mempunyai nilai hambatan Rs yang akan berubah
bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater) yang
digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasi
udara luar. Tegangan pada hambatan RL diambil sebagai masukan
untuk mikroprosesor. Nilai hambatan RL dipilih agar konsumsi daya.
Rangkaian sensor Asap Rokok dan grafik karasteristik sensor dapat
dilihat pada Gambar 2.7 dan gambar 2.8 di bawah ini:
20
Gambar 2.7 Skema Rangkaian Sensor Asap
Gambar 2.8. Karakteristik Sensitifitas
21
2.1.3 LCD (Liquid Crystal Display)
LCD
adalah
merupakan
komponen
optoelektronik
yaitu
komponenkomponen yang dikerjakan atau dipengaruhi oleh sinar (optolistrik),
komponen-komponen pembangkit cahaya (light emiting) dan komponenkomponen yang mempengaruhi akan mengubah sinar. LCD terbuat dari bahan
kristal cair yang merupakan suatu komponen organik yang mempunyai sifat optic
seperti benda padat meskipun bahan tetap cair. Contoh komponen itu adalah
Kolesteril nonanoat dan P azoxyanisole. Sel kristal cair terdiri dari selapis bahan
kristal cair yang diapit antara gelas tipis dengan elektroda lapisan logam
transparan yang diendapkan (deposited) pada bagian dalam gelas. Kedua keping
gelas juga transparan. Sel ini disebut sel tipe transmitif. Bila hanya sebuah lapisan
gelas yang transparan sedang yang lain mempunyai lapisan reflektif, sel ini
disebut tipe reflektif . Bila tidak diaktifkan, tipe transmitif maka sel itu
meneruskan sinar dari belakang atau dari pinggir dalam garis lurus. Dalam hal ini
sel tidak nampak cemerlang. Bila diaktifkan, sinar yang dating dipendarkan
kedepan dan difusi sel nampak cemerlang dibawah cahaya kamar yang terang.
Untuk penggunaan LCD harus diinisialisikan terlebih dahulu menurut instruksi
yang terdapat di LCD. Display difungsikan sebagai alamat yang dihubungkan
dengan bus data, dan dengan bantuan software maka dapat ditampilkan karakter
yang diinginkan pada display seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.9 dibawah
ini. (sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com)
22
Gambar 2.9: LCD 2x16
2.1.4 Fan DC
Kipas angin 5 volt DC atau fan 5 volt DC berfungsi untuk mengatur
kecepatan aliran sirkulasi udara. Bagian utama penyusun fan adalah motor DC.
Prinsip kerja motor pada fan DC pada dasarnya adalah sama dengan prinsip kerja
motor DC umumnya, seperti yang dapat dilihat pada Gambar 2.10 berikut ini.
(sumber : http://elektronika-elektronika.blogspot.com)
Gambar 2.10: Fan DC
23
2.1.5 Alarm Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk
mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja
buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan
yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus
sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau
keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan
dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan
diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan
menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah
selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm), seperti yang bisa
dilihat pada Gambar 2.11 dibawah ini . (Sumber : http://elektronikaelektronika.blogspot.com/2007/04/buzzer.html)
Gambar 2.11 Buzzer
24
2.2 kebutuhan Software
Software atau perangkat lunak adalah program-program yang diperlukan
untuk menjalankan perangkat kerasnya (hardware) dan merupakan komponen di
dalam suatu sistem data berupa instruksi untuk mengontrol suatu sistem. Fungsi
dari software sendiri yaitu :
a. Mengidentifikasi data
b. Menyampaikan aplikasi program sehingga seluruh device di dalam sistem
dapat terkontrol.
c. Mengatur pekerjaan atau job secara efisien.
2.2.1
CodeVision AVR
Code Vision AVR merupakan salah satu software kompiler yang khusus
digunakan untuk mikrokontroler keluarga. Meskipun CodeVision AVR termasuk
software komersial, namun kita tetap dapat menggunakan-nya dengan mudah
karena terdapat versi evaluasi yang tersedia secara gratis walaupun dengan
kemampuan yang dibatasi. Code Vision AVR sebuah cross-compiler C, Integrated
Development Environtment (IDE), dan Automatic Program Generator yang
didesain untuk mikrokontroler buatan Atmel seri AVR. CodeVisionAVR dapat
dijalankan pada sistem operasi Windows 95, 98, Me, NT4, 2000, dan XP, 7.
CodeVisionAVR merupakan hak cipta dari Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
Berikut adalah tampilan dari CodeVisionAVR, seperti yang dapat dilihat pada
Gambar 2.12.
25
Gambar 2.12 CodeVision AVR
CodeVision AVR merupakan yang terbaik bila dibandingkan dengan
kompiler \u 2013 kompiler yang lain karena beberapa kelebihan yang dimiliki
oleh CodeVision AVR antara lain :
a.
Menggunakan IDE (intergrated Development Environment).
b.
Fasilitas yang disediakan lengkap (mengedit program, mengompile
program,
mendownload program) serta tampilanya yang terlihat
menarik dan mudah dimengerti. Kita dapat mengatur settingan editor
sedemikian rupa sehingga membantu memudahkan kita dalam
penulisan program.
c.
Mampu membangkitkan kode program secara otomatis dengan
menggunakan fasilitas CodeWizard AVR.
d.
Memiliki fasilitas untuk mendownload program langsung dari
CodeVision AVR dengan menggunakan hardware khusus seperti Atmel
STK500, Kanda Sysrem STK200+ / 300 dan beberapa hardsware lain
yang telah didefinisikan oleh CodeVision AVR.
26
e.
Memiliki fasilitas debugger sehingga dapat menggunakan software
compiler lain untuk mengecek kode assembler-nya, contohnya AVR
Studio.
f.
Memiliki terminal komukasi serial yang terintregasi dalam CodeVision
AVR sehingga dapat digunakan untuk membantu pengecekan program
yang telah dibuat khususnya yang menggunakan fasilitas komunikasi
serial UART.
Selain library standar C, CodeVisionAVR juga mempunyai library tertentu
untuk modul LCD alphanumeric, Bus I2C dari Philips, Sensor Suhu LM75 dari
National Semiconductor, Real-Time Clock: PCF8563, PCF8583 dari Philips,
DS1302 dan DS1307 dari Maxim/Dallas Semiconductor, Protokol 1-Wire dari
Maxim/Dallas Semiconductor, Sensor Suhu DS1820, DS18S20, dan DS18B20
dari
Maxim/Dallas
Semiconductor,
Termometer/Termostat
DS1621
dari
Maxim/Dallas Semiconductor, EEPROM DS2430 dan DS2433 dari Maxim/Dallas
Semiconductor, SPI, Power Management, Delay, Konversi ke Kode Gray
CodeVisionAVR juga mempunyai Automatic Program Generator bernama Code
Wizard AVR . instruksi yang diperlukan untuk membuat fungsi-fungsi berikut:
a) Set-up akses memori eksternal
b) Identifikasi sumber reset untuk chip
c) Inisialisasi port input/output
d) Inisialisasi interupsi eksternal
e) Inisialisasi Timer/Counter
f) Inisialisasi Watchdog-Timer
27
g) Inisialisasi UART (USART) dan komunikasi serial berbasis buffer yang
digerakkan oleh interupsi
h) Inisialisasi Pembanding Analog
i) Inisialisasi ADC
j) Inisialisasi Antarmuka SPI
k) Inisialisasi Antarmuka Two-Wire
l) Inisialisasi Antarmuka CAN
m) Inisialisasi Bus I2C, Sensor Suhu LM75, Thermometer/Thermostat
DS1621 dan Real-Time Clock PCF8563, PCF8583, DS1302, dan DS1307
n) Inisialisasi Bus 1-Wire dan Sensor Suhu DS1820, DS18S20
o) Inisialisasi modul LCD
(Agus bejo, 2008)
2.2.2 Compiler atau Penerjemah
(compiler) adalah sebuah program komputer yang berguna untuk
menerjemahkan program komputer yang ditulis dalam bahasa pemrograman
tertentu menjadi program yang ditulis dalam bahasa pemrograman lain.
2.2.3 Bahasa Pemrograman C
Bahasa pemrograman c merupakan bahasa pemrograman tingkat tinggi
satu bahasa pemrograman komputer, itu dikarenakan bahasa c dapat dimengerti
dan dipelajari dengan mudah karena kedekatanya dengan bahasa manusia. Tapi
banyak orang juga mengatakan bahwa bahasa c adalah medium level progamming
language karena bahasa c juga dapat digunakan untuk memasukkan program ke
28
mesin. Bahasa C dirancang oleh Dennis M. Ritchie pada tahun 1972 di AT&T
Bell Labs. Bahasa C dikembangkan dari bahasa BPCL (Basic Combined
Programming Language ) dan bahasa B. Bahasa BPCL di kembangkan oleh
Martin Richard pada tahun 1967 sebagai bahasa system operasi dan compiler. Ken
Thompson pada tahun 1970 telah merancang bahasa B dengan memasukkan
feature BPCL. Bahasa B dirancang untuk membuat system operasi UNIX/LINUX
untuk computer DEC PDP-7 pada Bell Laboratories. (Bayu, 2011)
2.2.4 DipTrace PCB
Diptrace adalah desain PCB aplikasi perangkat lunak canggih yang terdiri
dari 4 modul: Layout PCB dengan efisien-router auto, Schematic Capture,
Komponen dan Editors Pola yang memungkinkan Anda untuk merancang
komponen perpustakaan Anda sendiri. Selain sangat sederhana untuk belajar,
yang cukup merupakan keberhasilan bagi sebuah paket software desain PCB,
solusi ini memiliki antarmuka pengguna yang sangat intuitif dan fitur inovatif
banyak. Sebagai contoh, sebuah skematik dapat dikonversi ke PCB dengan satu
klik
mouse. Advanced
manual
penempatan
dan
fitur
auto-penempatan
memungkinkan untuk mendapatkan penempatan diterima dalam beberapa
menit.Perancang board dapat langsung memperbaharui PCB dari versi update dari
skematis dan menjaga semua pekerjaan sebelumnya tanpa perubahan. PCB dan
skematis dapat dibandingkan pada setiap tahap desain untuk memastikan mereka
identik. DipTrace memiliki router otomatis kuat. Hal ini dapat rute lapisan tunggal
dan papan sirkuit berlapis, dan ada pilihan untuk autoroute papan single layer
dengan kabel jumper, jika diperlukan. Diptrace juga menyediakan dukungan
29
autorouter eksternal. alat manual Smart routing memungkinkan pengguna untuk
menyelesaikan desain dan untuk mendapatkan hasil yang mereka inginkan dalam
sekejap mata. tembaga Akurat bentuk berbasis sistem tuangkan dengan mengisi
jenis yang berbeda mungkin dan termal dapat digunakan untuk membuat pesawat
atau untuk mengurangi biaya produksi. Fitur penting lainnya adalah Peraturan
Periksa Listrik (ERC), Desain Peraturan Check (DRC) dan Net Konektivitas
Periksa - fungsi yang memeriksa sambungan di skematis oleh aturan yang berbeda
(pin jenis, hubung singkat, dll), jarak antara obyek tata letak, yang memastikan
akurasi papan, dan konektivitas dari semua jaring tidak tergantung pada
bagaimana mereka berhubungan (dengan jejak, termal atau bentuk). modul
DipTrace memungkinkan Anda untuk skema pertukaran, layout dan perpustakaan
dengan EDA lain dan paket CAD. DipTrace Schematic Capture dan PCB Layout
juga mendukung format netlist populer dan rempah-rempah. format Output adalah
DXF, Gerber, Drill dan G-kode. perpustakaan standar meliputi 50.000 +
komponen.
(Suryo, 2011)
2.3 Tinjauan Umum
2.3.1 Asap Rokok
Asap rokok mengandung ribuan bahan kimia beracun dan bahan-bahan
yang dapat menimbulkan kanker (karsinogen). Bahan berbahaya dan racun dalam
rokok tidak hanya mengakibatkan gangguan kesehatan pada orang yang
merokok (perokok aktif), namun juga pada orang-orang disekitarnya yang
tidak merokok (perokok pasif), yang sebagian besar adalah bayi, anak-anak
30
dan ibu-ibu, yang terpaksa menjadi perokok pasif karena ayah atau suami
mereka merokok di rumah. Perokok pasif mempunyai resiko lebih tinggi untuk
menderita kanker paru-paru dan penyakit jantung iskhemia. Sedangkan pada
janin, bayi dan anak-anak, mempunyai resiko lebih besar untuk menderita
bronchitis, pneumonia, berat badan rendah, infeksi rongga telinga dan asma.
Ada dua macam asap rokok yang mengganggu kesehatan, yaitu asap
utama (main stream) dan asap sampingan (side stream). Asap utama (main
stream) adalah asap yang dihisap oleh si perokok. Asap sampingan (side stream)
adalah asap yang merupakan pembakaran dari ujung rokok yang kemudian
menyebar ke udara. Asap sampingan memiliki konsentrasi yang lebih tinggi,
karena tidak melalui proses penyaringan yang cukup, dengan demikian
pengisap asap sampingan memiliki resiko yang lebih tinggi untuk menderita
gangguan kesehatan akibat rokok (Tjandra, 2002).
Beberapa racun utama yang terdapat pada asap rokok adalah sebagai berikut :
Gambar 2.13 Kandungan Zat-Zat Berbahaya Dalam Asap Rokok
31
a. Tar
Tar adalah kumpulan dari beribu-ribu bahan kimia dalam komponen padat
asap rokok, dan bersifat karsinogen. Pada saat rokok dihisap, tar masuk ke
dalam rongga mulut sebagai uap padat. Setelah dingin, akan menjadi padat
dan membentuk endapan berwarna cokelat pada permukaan gigi, saluran
pernapasan, dan paru-paru. Pengendapan ini bervariasi antara 3-40 mg per
batang rokok, sementara kadar tar dalam rokok berkisar 24 – 45 mg.
b. Nikotin
Zat yang paling sering dibicarakan dan diteliti orang, meracuni saraf
tubuh, meningkatkan tekanan darah, menimbulkan penyempitan pembuluh
darah tepi, dan menyebabkan ketagihan dan ketergantungan pada pemakainya.
Kadar nikotin 4-6 mg yang diisap oleh orang dewasa setiap hari sudah bisa
membuat seseorang ketagihan. Di Amerika Serikat, rokok putih yang beredar
di pasaran memiliki kadar 8-10 mg nikotin per batang, sementara di Indonesia
berkadar nikotin 17 mg per batang..
c. Karbon monoksida (CO)
Karbon Monoksida memiliki kecenderungan yang kuat untuk berikatan
dengan hemoglobin dalam sel-sel darah merah. Seharusnya, hemoglobin ini
berikatan dengan oksigen yang sangat penting untuk pernapasan sel-sel tubuh,
tapi karena gas CO lebih kuat daripada oksigen, maka gas CO ini merebut
tempatnya “di sisi” hemoglobin. Jadilah, hemoglobin bergandengan dengan
gas CO. Kadar gas CO dalam darah bukan perokok kurang dari 1 persen,
sementara dalam darah perokok mencapai 4 – 15 persen. Berlipat-lipat.
32
d. Hidrogen Sianida (HCN)
Hidrogen sianida
merupakan sejenis gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan tidak memiliki rasa. Zat ini merupakan zat yang paling ringan,
mudah terbakar dan sangat efisien untuk menghalangi pernapasan dan
merusak saluran pernapasan. Sianida
adalah
mengandung
berbahaya. Sedikit
racun
yang
sangat
salah
satu
zat
saja
yang
sianida
dimasukkan langsung ke dalam tubuh dapat mengakibatkan kematian.
e. Metana
Sebagai komponen utama gas alam, metana adalah sumber bahan
bakar utama. Metana terkandung dalam asap kebakaran hutan, kenalpot
mobil, asap tembakau.
Metana dapat merusak ozon yang dapat merusak
kesehatan manusia. Apabila gas
metana tinggi, dapat mengurangi kadar
oksigen di atmosfer di bawah 19,5% sehinga akan menyebabkan sesak nafas.
f.
Timahhitam
Timah hitam yang dihasilkan oleh sebatang rokok sebanyak 0,5 ug.
Sebungkus rokok (isi 20 batang) yang habis diisap dalam satu hari akan
menghasilkan 10 ug. Sementara ambang batas bahaya timah hitam yang
masuk ke dalam tubuh adalah 20 ug per hari. Bisa dibayangkan, bila seorang
perokok berat menghisap rata-rata 2 bungkus rokok per hari, berapa banyak
zat berbahaya ini masuk ke dalam tubuh
(sumber : Jusuf,2003:16)
33
2.3.2 Karbon monoksida dan dampaknya terhadap kesehatan
Karbonmonoksida atau CO adalah suatu gas yang tidak berwarna, tidak
berbau dan juga tidak berasa. Gas CO dapat berbentuk cairan pada suhu dibawah 129OC. Gas CO sebagian besar berasal dari pembakaran bahan fosil dengan udara,
berupa gas buangan. Secara alamiah gas CO juga dapat terbentuk, walaupun
jumlahnya relatif sedikit, seperti gas hasil kegiatan gunung berapi, proses biologi
dan lain-lain. Karbon monoksida (CO) apabila terhisap ke dalam paru-paru akan
ikut peredaran darah dan akan menghalangi masuknya oksigen yang akan
dibutuhkan oleh tubuh. Hal ini dapat terjadi karena gas CO bersifat racun
metabolisme, ikut bereaksi secara metabolisme dengan darah. Seperti halnya
oksigen, gas CO bereaksi dengan darah (hemoglobin) :
Hemoglobin + O2 –> O2Hb (oksihemoglobin)
Hemoglobin + CO –> COHb (karboksihemoglobin)
Konsentrasi gas CO sampai dengan 100 ppm masih dianggap aman kalau waktu
kontak hanya sebentar. Gas CO sebanyak 30 ppm apabila dihisap manusia selama
8 jam akan menimbulkan rasa pusing dan mual. Pengaruh karbon monoksida
(CO) terhadap tubuh manusia ternyata tidak sama dengan manusia yang satu
dengan yang lainnya. Konsentrasi gas CO disuatu ruang akan naik bila di ruangan
itu ada orang yang merokok. Orang yang merokok akan mengeluarkan asap rokok
yang mengandung gas CO dengan konsentrasi lebih dari 20.000 ppm yang
kemudian menjadi encer sekitar 400-5000 ppm selama dihisap. Konsentrasi gas
CO yang tinggi didalam asap rokok menyebabkan kandungan COHb dalam darah
orang yang merokok jadi meningkat. Keadaan ini sudah barang tentu sangat
membahayakan kesehatan orang yang merokok. Orang yang merokok dalam
34
waktu yang cukup lama (perokok berat) konsentrasi CO-Hb dalam darahnya
sekitar 6,9%. Hal inilah yang menyebabkan perokok berat mudah terkena
serangan jantung.
Gas CO mempunyai kemampuan mengikat hemoglobin (Hb) yang
terdapat dalam sel darah merah (eritrosit) lebih kuat dibanding oksigen, sehingga
setiap ada asap rokok disamping kadar oksigen udara yang sudah berkurang,
ditambah lagi sel darah merah akan semakin kekurangan oksigen, oleh karena
yang diangkut adalah CO dan bukan O2 (oksigen).Sel tubuh yang menderita
kekurangan oksigen akan berusaha meningkatkan yaitu melalui kompensasi
pembuluh darah dengan jalan menciut atau spasme. (sumber:http://www.chem-istry.org/ karbonmonoksida-dan-dampaknya-terhadap-kesehatan/)
BAB III
ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai proses perancangan system
pengendali asap rokok pada smooking area. Proses pembuatan sistem dalam subbab ini akan dibagi menjadi beberapa tahap antara lain : analisa sistem dan
perancangan system meliputi perancangan perangkat keras, perancangan
perangkat lunak.
3.1
Analisis Sistem
Berdasarkan latar belakang dan perumusan masalah yang terdapat dalam
bab sebelumnya dapat diketahui perancangan yang dilakukan adalah membuat
simulasi sistem pengendali asap rokok pada smooking area.
Sistem pengendali asap rokok pada smooking area ini diterapkan dengan
menjalankan program yang dibangun dengan menggunakan Codevision AVR pada
mikrokontroler ATMEGA 8535 sedangkan untuk bagian pembuatan perangkat
keras yang meliputi perangkat mekanik serta perangkat elektronik. Pembuatan
perangkat mekanik terdiri dari desain mengenai miniatur itu sendiri yaitu
pembuatan box asap yang disertai dengan jendela fan. Sedangkan pembuatan
pembuatan perangkat keras elektronik terdiri dari pembuatan rangkaian sistem
mikrokontroler ATMEGA8535.
3.2
Diagram Blok Penelitian
Pada suatu system pengendali asap rokok pada smooking area akan dibuat
35
36
gambaran umumnya dimulai dari sensor asap bekerja untuk mendeteksi asap
dalam suatu ruangan. Adanya asap mengakibatkan perubahan nilai resistansi pada
sensor sedemikian sehingga menghasilkan perubahan nilai tegangan output pada
sensor. Nilai tegangan output pada sensor tersebut diproses oleh rangkaian
pengondisi sinyal (RPS) kemudian diumpankan ke A/D untuk diubah kedalam
sinyal
digital.
Sinyal
digital
yang
sudah
didapat
kemudian
diproses
mikroprosessor untuk memperoleh suatu output yang diinginkan yaitu
mengendalikan fan.
Dalam pembuatan alat ini terdiri dari dua fan yang berfungsi untuk
mengeluarkan asap dalam suatu ruangan dan satu alarm buzzer yang berfungsi
untuk memberikan bunyi peringatan ketika kadar asap dalam ruangan tersebut
sudah terlalu banyak. Cara kerja alat ini adalah apabila kadar asap dalam suatu
ruangan mencapai kisaran 25-50 ppm maka fan1 akan bekerja dengan membuang
asap keluar ruangan. Jika kadar asap dalam suatu ruangan mencapai > 50ppm
maka maka fan1 dan fan2 akan bekerja serta alarm buzzer akan memberikan
bunyi per