PINTU BUS OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252 PADA SISTEM IDENTIFIKASI TIKET PENUMPANG OTOMATIS

  

PINTU BUS OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S8252 PADA SISTEM

IDENTIFIKASI TIKET PENUMPANG OTOMATIS

  

Tugas Akhir

  Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

  Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh :

  

INDRA CHRISTIAWAN

NIM : 015114053

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

THE AUTOMATIC BUS DOOR BASED ON MICROCONTROLLER AT89S8252 OF AUTOMATIC PASSENGER TICKET

  IDENTIFICATION SYSTEM A Final Project

  Submitted For The Partial Fulfillment Of The Requirements For The Degree Of Electrical Engineering Of

  Electrical Engineering Program Study By :

  INDRA CHRISTIAWAN NIM : 015114053 ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2007

MOTTO DAN PERSEMBAHAN PERSEMBAHAN

  Kupersembahkan untuk seluruh keluarga yang telah mendukung segalanya, dan semua orang yang mau menghargai dan menghormati hasil karya orang lain

  MOTTO 1. Diam itu emas, cerewet itu sampah.

  2. Be cool, calm and confident.

  

PEMBUKA DAN PENUTUP PINTU BUS OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252 PADA

SISTEM IDENTIFIKASI TIKET PENUMPANG

OTOMATIS

Intisari

  Menutup dan membuka pintu bus seringkali terasa kurang nyaman dan sulit dilakukan seseorang saat akan menaiki alat transportasi tersebut, pembuka dan penutup pintu bus otomatis dapat menjadikan akses masuk ke bus menjadi lebih mudah dan nyaman.

  Mikrokontroler AT89S8252 berperan sebagai pengendali utama. Subsistem ini sebagai bagian dari sistem pengidentifikasi tiket penumpang otomatis mempergunakan penerapan motor DC sebagai penggerak. Sensor yang digunakan adalah fototransistor. Sensor ini berfungsi sebagai penerima rangsangan cahaya inframerah untuk kemudian diproses oleh mikrokontroler. Mikrokontroler mengatur proses pembukaan, penutupan pintu, serta indikator.

  Pembukaan dan penutupan pintu dapat dilakukan secara otomatis oleh penggerak berupa motor DC. Kata kunci : Otomatis, motor DC, mikrokontroler AT89S8252, sensor inframerah

  

THE AUTOMATIC BUS DOOR BASED ON

MICROCONTROLLER AT89S8252 OF

AUTOMATIC PASSENGER TICKET

IDENTIFICATION SYSTEM

  

Abstract

  Opening or closing a door when we ride a bus eventually feel hard and not comfortable doing by own self, an automatically bus door will make our access in to the bus easier and comfortable.

  AT89S8252 microcontroller has a role as the main controller. A dc motor applied as actuator in this subsystem which is a part of the automatic passenger ticket identification system. Phototransistor used as it sense. This censor takes place in receiver of the infrared light to be processed by microcontroller. The microcontroller have a job to process when opening, closing and also indicator lighting.

  Opening and closing the bus door can be done automatically by dc motor as the actuator. Keyword: Automatic, dc motor, microcontroller AT89S8252, infrared censor

  

KATA PENGANTAR

Puji Tuhan.

  Meskipun dengan hasil yang kurang memuaskan perangkat pendukung proyek APTIS yang berupa pintu otomatis ini dapat terselesaikan atas kerjasama berbagai pihak.

  Dengan selesainya tugas akhir serta proyek penelitian ini sudah sepantasnya penulis mengucapkan banyak terima kasih :

  1. Ibu dan Bapak yang telah mendukung dan membiayai segalanya.

  2. Bapak Ir. Iswanjono, M.T selaku pembimbing, atas segala bantuan dan bimbingannya dari awal hingga akhir pembuatan proyek ini.

  3. Adik dan kakak yang tercinta.

  4. Teman-teman seperjuangan dalam proyek APTIS ini dan teman-teman peserta proyek PHK yang lain.

  5. Mas Pinto yang meminjamkan downloadernya serta bantuan-bantuan lainnya.

  6. Teman-teman main simulasi bal-balan ketika jenuh dan teman-teman main bal-balan beneran.

  7. Teman–teman Teknik Elektro 2001 semoga sukses dalam kehidupan selanjutnya.

  8. Seluruh dosen Fakultas Teknik yang telah mengajarkan ilmunya selama kuliah di Universitas Sanata Dharma.

  9. Pak Petrus Setyo Prabowo S. T, selaku dosen Pembimbing Akademis TE’01.

  10. Bapak A. Bayu Primawan, S.T.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

  11. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

  12. Dan semua pihak yang tidak tersebutkan.

  Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan dan penulisan tugas akhir ini masih banyak kelemahan dan kekurangan. Karena itu kritik dan saran dari semua pihak sangat diharapkan.

  Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, Tuhan beserta kita.

  Yogyakarta, Maret 2007 Penulis

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

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

  ..................................................... iv

  HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ v

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

  MOTO DAN PERSEMBAHAN

  

INTISARI ....................................................................................................... vii

ABSTRACT .................................................................................................... viii

  .................................................................................... ix

  KATA PENGANTAR

DAFTAR ISI ................................................................................................... xi

  .......................................................................................... xiv

  DAFTAR TABEL

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xv

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

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1

  1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian .............................................................. 1

  1.3 Batasan Masalah .................................................................................... 1

  1.4 Metodologi Penelitian............................................................................ 2

  1.5 Sistematika Penulisan ............................................................................ 2 ................................................................................ 4

  BAB II DASAR TEORI

  2.1 Diagram Blok ........................................................................................ 4

  2.2 Mikrokontroler AT89S8252 ................................................................. 4

  2.2.1 Fasilitas yang dimiliki AT89S8252…………………………… 5

  2.2.2 Organisasi memori AT89S8252………………………………. 5

  2.8.2 Gaya Lorentz…………………………………………………. 14

  3.1.5 Solenoid ……………………………………………………… 24

  3.1.4 Sensor………………………………………………………… 22

  3.1.3 LED Infrared…………………………………………………. 21

  3.1.2 Mikrokontroler AT89S8252…………………………………. 20

  3.1.1 Perancangan otomatisasi pintu ………………………………. 18

  3.1 Perancangan perangkat keras.................................................................. 17

  

BAB III PERANCANGAN .......................................................................... 17

  2.10 Gerak rotasi............................................................................................. 16

  2.9 Motor DC ................................................................................................ 14

  2.8.1 Induksi magnetik pada solenoid………………………………. 13

  2.2.3 Register AT89S8252………………………………………….. 5

  2.8 Medan Magnetik ..................................................................................... 12

  2.7 Phototransistor ........................................................................................ 12

  2.6 LED Inframerah ...................................................................................... 11

  2.5 LED (Light Emitting Diode) ................................................................... 11

  2.4 Rangkaian pembanding........................................................................... 10

  2.3 Transistor sebagai saklar......................................................................... 8

  2.2.4 Register Timer/Counter ………………………………………. 7

  2.2.3.3 Register Khusus (SFR) ……………………………… 6

  2.2.3.2 Register Serba Guna ………………………………… 6

  2.2.3.1 Register Dasar………………………………………. 6

  3.1.6 Indikator ……………………………………………………… 25

  3.1.7 Penggerak ……………………………………………………. 26

  3.1.8 Sensor limit ………………………………………………….. 28

  3.2 Konstruksi Peralatan ………………………………………………… 28

  3.3 Diagram Alir ………………………………………………………… 30 ...................................... 33

  BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

  4.1 Pengamatan Terhadap Tegangan Keluaran Pada Catu Daya.................. 35

  4.2 Pengamatan Sensor ................................................................................. 35

  4.3 Pengamatan Pada Motor ......................................................................... 37

  4.4 Pengamatan Pewaktuan Pada Saat Pintu Membuka dan Menutup......... 37

  4.5 Pengamatan Pewaktuan Lamanya Pintu Terbuka................................... 38

  4.6 Pengamatan Kerja Mikrokontroler Berdasarkan Simulasi ..................... 39 ........................................................................................ 43

  BAB IV PENUTUP

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 43

  5.2 Saran ...................................................................................................... 43

  

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 44

  .................................................................................................... 45

  LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL

  1. Tabel 3.1 Penggunaan Port Pada Mikrokontroler................................. 20

  2. Tabel 4.1 Bagian Utama Pada Pembuka dan Penutup Pintu Bus Otomatis.................................................................................................. 35

  3. Tabel 4.2 Pengamatan Catu Daya......................................................... 35

  4. Tabel 4.3 Pengamatan Level Tegangan Sensor .................................... 36

  5. Tabel 4.4 Pengamatan Perubahan Tegangan Sensor ............................ 37

  6. Tabel 4.5 Pengamatan Tegangan Motor ............................................... 37

  7. Tabel 4.6 Pengamatan Waktu Perubahan Kondisi................................ 38

  8. Tabel 4.7 Pengamatan Pewaktuan Mikrokontroler............................... 38

  DAFTAR GAMBAR

  1. Gambar 2.1 Diagram Blok Peralatan Otomatisasi Pintu ........................ 4

  2. Gambar 2.2 Rangkaian Dasar Transistor ................................................ 8

  3. Gambar 2.3 Kurva Tegangan-arus Transistor Dengan Garis Beban ...... 9

  4. Gambar 2.4 Transistor Bekerja Sebagai Inverter.................................... 9

  5. Gambar 2.5 Rangkaian Pembanding....................................................... 10

  6. Gambar 2.6 Rangkaian Dasar LED ........................................................ 11

  7. Gambar 2.7 Rangkaian LED Infrared..................................................... 12

  8. Gambar 2.8 Rangkaian Dasar Fototransistor .......................................... 12

  9. Gambar 2.9 Solenoid Berinti Bahan Ferromagnetik............................... 13

  10. Gambar 2.10 Arah Gaya Lorentz............................................................ 14

  11. Gambar 2.11 Kontruksi Motor DC ......................................................... 15

  12. Gambar 2.12 Perpaduan Antara Dua Buah Gerak Rotasi....................... 16

  13. Gambar 3.1 Diagram Blok Otomatisasi Pintu Berbasis Mikrokontroler AT89S8252............................................................................................. 17

  14. Gambar 3.2 Perancangan Otomatisasi Pintu........................................... 20

  15. Gambar 3.3 Diagram Blok Penggunaan Port Mikrokontroler AT89S8252 Pada Rancangan Otomatisasi Pintu ........................................................ 21

  16. Gambar 3.4 Rangkaian LED Infrared..................................................... 22

  17. Gambar 3.5 Rangkaian Dasar Fototransistor Terhalang OFF ................ 23

  18. Gambar 3.6 Rangkaian Pembanding....................................................... 24

  19. Gambar 3.7 Rangkaian Solenoid ............................................................ 25

  20. Gambar 3.8 Rangkaian LED Indikator ................................................... 26

  21. Gambar 3.9 Rangkaian Driver Motor ..................................................... 27

  22. Gambar 3.10 Rangkaian Sensor Limit Switch......................................... 28

  23. Gambar 3.11 Konstruksi Pintu................................................................ 29

  24. Gambar 3.12 Konstruksi Penggerak Pintu.............................................. 29

  25. Gambar 4.1 Bentuk Fisik Model Pintu ................................................... 33

  26. Gambar 4.2 Konstruksi Pergerakan Pintu............................................... 34

  27. Gambar 4.3 Posisi Penggerak Pintu........................................................ 34

  28. Gambar 4.4 Antarmuka software Pinnacle 52........................................ 39

  29. Gambar 4.5 Kondisi Awal Port Mikrokontroler ..................................... 39

  30. Gambar 4.6 Langkah ke-1....................................................................... 40

  31. Gambar 4.7 Langkah ke-2....................................................................... 40

  32. Gambar 4.8 Langkah ke-3....................................................................... 40

  33. Gambar 4.9 Jalannya Timer .................................................................... 41

  34. Gambar 4.10 Langkah ke-4..................................................................... 41

  35. Gambar 4.11 Langkah ke-5..................................................................... 42

  36. Gambar 4.12 Langkah Terakhir.............................................................. 42

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar belakang masalah

  Pada Sistem Identifikasi Tiket Penumpang Bus Otomatis yang bertujuan untuk membuat suatu perangkat yang dapat digunakan sebagai alat pengidentifikasi tiket penumpang perlu adanya sebuah bagian keluaran yang mendukungnya. Maka dari itu dibuat model keluaran berupa membuka dan menutupnya pintu secara otomatis. Supaya dapat berjalan otomatis diperlukan bantuan mikrokontroler. Mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S8252 sebagai pemroses input / output serta pengendali gerak pintu otomatis. Dan untuk penggeraknya menggunakan motor DC.

  1.2 Tujuan dan Manfaat dari Penelitian

  Tujuan yang akan dicapai dalam perancangan dan pembuatan alat ini yaitu menjadikan buka-tutup pintu bus lebih mudah dan nyaman tanpa mengubah fungsi utama dari pintu tersebut.

  Manfaat yang dapat dicapai dalam penelitian ini yaitu menjadikan mikrokontroler sebagai perangkat elektronis yang mudah diaplikasikan sebagai pengendali pada berbagai kasus dan bidang kehidupan, memberikan kenyamanan bagi pemakai pintu, dan tersedianya literatur tentang perancangan peralatan otomatisasi.

  1.3 Batasan Masalah

  Dalam pembuatannya alat dibatasi dengan hal-hal sebagai berikut :

  1. Alat dirancang dengan metode-metode perancangan menggunakan mikrokontroler AT89S8252.

  2. Menggunakan inframerah dan penerimanya berupa fototransistor sebagai sensor benda.

  3. Menggunakan motor DC sebagai penggerak

  4. Alat yang dibuat dikhususkan hanya pintu depan saja untuk aplikasi pada bus dengan dua pintu penumpang depan dan belakang, depan untuk masuk dan belakang untuk keluar, sehingga mungkin kurang cocok untuk diaplikasikan pada kendaraan lain atau diperlukan beberapa modifikasi jika diterapkan pada kendaraan lain.

  1.4 Metodologi Penelitian

  Adapun langkah-langkah yang dipakai dalam penelitian adalah sebagai berikut : 1. pencarian literatur dan bahan yang sesuai dan mencukupi, serta dasar teori yang mencakup dan mendukung semua yang berhubungan dengan alat. 2. perancangan pembuatan alat secara sistematis, serta perancangan pembuatan program. 3. pencarian komponen dan perakitan alat secara terstruktur dan pengetesan alat. 4. pengambilan data melalui pengamatan. 5. pembuatan laporan dengan penyajian data melalui tabel dan gambar.

  1.5 Sistematika Penulisan

  Sistematika penulisan terdiri dari 5 bab, yaitu :

  BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penelitian.

  BAB II DASAR TEORI Bab ini berisi mengenai dasar teori yang mendukung perancangan dari sistem, diantaranya mikrokontroler AT89S8252, motor DC, solenoid, transistor, serta rangkaian pembanding.

  BAB III PERANCANGAN Bab ini berisi tentang perancangan perangkat keras, perancangan perangkat lunak, rangkaian sensor, konstruksi peralatan, serta flowchart perangkat lunak.

  BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi mengenai pengamatan hasil akhir beserta pembahasannya.

  BAB V PENUTUP Bab ini berisikan beberapa kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

  2.1 Diagram blok

  Urutan kerja dari proses buka tutup pintu otomatis dimulai dengan diberinya masukan pada pengendali untuk membuka kunci pintu kemudian mengakses penggerak. Kemudian pengendali akan melakukan prosesnya yang berfungsi mengendalikan penggerak untuk memutar baik searah jarum jam atau kebalikan arah jarum jam yang selanjutnya akan menggerakkan mekanik sehingga seolah olah pintu bisa membuka atau menutup secara otomatis. Untuk lebih jelasnya tentang prinsip kerja dan perancangannya, dapat dilihat pada bab selanjutnya. Diagram blok dari peralatan otomatisasi pintu dapat dilihat pada gambar 2.1.

  SENSOR PENGENDALI PENGGERAK

  INDIKATOR Gambar 2.1. Diagram blok peralatan otomatisasi pintu.

  2.2 Mikrokontroler AT89S8252

  Mikrokontroler AT89S8252 merupakan jenis mikrokontroler 8 bit yang dibuat dengan teknologi non-volatile memory hasil dari pabrikan ATMEL. Mikrokontroler ini dilengkapi dengan 8 Kbyte flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only

  

Memory ) serta ditambah dengan 2 Kbyte EEPROM (Electrically Erasable

Programmable Read Only Memory ) yang terintegrasi didalamnya.

  Teknologi flash memory ini memungkinkan untuk penyimpanan program dalam media penyimpanan internal, pembacaan program yang telah disimpan, penghapusan maupun pemrograman kembali dengan lebih mudah dan cepat. Seperti pada keluarga MCS-51 lainnya mikrokontroler ini juga dapat dikunci pengaksesan memorinya untuk kepentingan keamanan dan kerahasiaan isi program. Dengan kemampuan tulis atau hapus sebanyak kurang lebih seribu kali, membuat mikrokontroler ini fleksibel untuk dipakai dalam berbagai sistem. Sedangkan teknologi EEPROM yang ditanamkan didalamnya dapat digunakan untuk media penyimpanan data dengan kemampuan seratus ribu kali tulis atau hapus.

  2.2.1 Fasilitas yang dimiliki AT89S8252

  Fasilitas yang dimiliki mikrokontroler ini antara lain 8 kbyte Downloadable flash

  

memory , 256 byte RAM internal, 2 kbyte EEPROM, 3 level program memory lock, 4

  buah I/O port masing-masing 8 bit, 3 buah timer/counter 16 bit, SPI serial interface,

  

programmable UART, programmable watchdog timer, dual data pointer . Diagram blok

  bagian-bagian mikrokontroler AT89S8252 dan hubungan antar bagian secara terinci dapat dilihat pada lampiran data sheet.

  2.2.2 Organisasi memori AT89S8252

  Memori mikrokontroler AT89S8252 dibagi menjadi memori program dan memori data. Memori program atau ROM digunakan untuk menyimpan program yang dibuat oleh pemrogram. Isi ROM dapat diubah oleh pemrogram dan tidak akan hilang selama mikrokontroler mendapatkan sumber daya kecuali jika sudah dikunci pengaksesannya. ROM menempati ruang dengan alamat heksadesimal 0000h-FFFFh dan untuk AT89S8252 dengan kapasitas memori on-chip 8 kbyte menempati 0000h-1FF0h. Sedangkan EEPROM menempati ruang dengan alamat 2000h-27F0h. Ruang sisanya digunakan untuk ekspansi sebagai memori eksternal.

  Memori data digunakan untuk menyimpan data yang diolah mikrokontroler selama proses kerjanya berlangsung. Data ini akan hilang jika mikrokontroler tidak mendapatkan sumber daya.

  2.2.3 Register AT89S8252 Dalam keluarga mikrokontroler MCS 51, register ditempatkan secara terpisah.

  Register PC ditempatkan dalam inti prosesor, register serba guna (R -R ) di dalam ruang

  7 memori data, dan register yang lain di dalam SFR.

2.2.3.1 Register Dasar

  Mikrokontroler AT89S8252 juga memiliki register dasar atau register pokok untuk keperluan penulisan program. Register-register tersebut adalah Program Counter (PC), Accumulator (A), Stack Pointer (SP), dan Program Status Register. Sedangkan register dasar yang menjadi ciri khas keluarga mikrokontroler MCS 51 adalah Register

B, Data Pointer High Byte (DP H ) dan Data Pointer Low Byte (DP L ).

  Regiter B sebagai register 8 bit, bersama accumulator berfungsi dalam menjalankan instruksi perkalian dan pembagian. Sedangkan register DP H dan DP L yang masing-masing berkapasitas 8 bit, dapat digunakan sebagai dua register 8 bit atau sebagai Data Pointer Register (DPTR) 16 bit.

  2.2.3.2 Register Serba Guna

  Register serba guna (General Purpose Register) berkapasitas 32 byte dan dibagi dalam 4 bank register, masing-masing terdiri dari 8 register (R -R

  7 ). Keempat register

  tersebut tidak bisa digunakan secara bersamaan, namun bank register 0 aktif setelah reset. Untuk memilih bank register yang digunakan, diatur dalam register Program

  Status Word (PSW). Khusus untuk register R dan R 1 dapat digunakan untuk menampung alamat dalam mode indirect memory addressing.

  2.2.3.3 Register Khusus (SFR)

  Register ini untuk mengatur perilaku mikrokontroler yang berhubungan dengan

  port paralel P -P 3 dan sarana I/O lainnya serta tidak untuk menyimpan data. Sebagian

  register dasar diletakkan dalam SFR, seperti accumulator dan register B. register-register dalam SFR antara lain : a. Register penampung data masukan/keluaran yang berhubungan dengan port paralel P , P

  1 , P 2 , dan P 3 .

  b.

  TL0/TH0 (Timer 0 Low/High), TL1/TH1 (Timer 1 Low/High) yang membentuk Timer 0 dan Timer 1 sebagai pencacah naik, dan juga bisa dipakai sebagai sumber clock pencacah. Perilaku timer ini diatur melalui register TMOD dan TCON.

  c.

  TMOD (Timer Mode), merupakan register untuk mengendalikan kerja timer, dan digunakan sebagai timer 16 bit, 13 bit atau dua buah timer 8 bit yang terpisah pada masing-masing timer. Selain itu TMOD juga mengatur agar proses pencacahan dapat dikendalikan dari luar dan dapat mendeteksi sinyal dari luar IC AT89S8252.

  d.

  TCON (Timer Control), untuk mengendalikan timer dalam memulai dan menghentikan proses pencacahan, sekaligus mengawasi proses pencacahan itu sendiri dan terjadinya overflow. Dalam register ini juga ada bit yang mengatur permintaan interupsi dari INTO (pin 12) dan INTI (pin 13).

  e.

  IE (Interrupt Enable), untuk mengatur agar interupsi aktif atau tidak aktif.

  f.

  IP (Interrupt Control), digunakan untuk mengatur prioritas dari masing - masing sumber interupsi.

  g.

  PCON (Power Control), untuk mengatur mode pemakaian daya oleh mikrokontroler misalnya pada saat sistem dalam keadaan stand by. Daya listrik yang digunakan sistem dapat direduksi sehingga menjadi hemat, terutama sistem yang menggunakan baterai sebagai sumber daya listrik.

  Selain register-register diatas AT89S8252 juga memiliki SFR tambahan meliputi : T2CON(timer 2 register dengan alamat 0C8h), T2MOD(timer 2 mode dengan alamat

  0C8h), WMCON(watchdog and memory control register dengan alamat 96h), SPCR(SPI

  

control register dengan alamat D5h), SPSR(SPI status register dengan alamat AAh),

SPDR(SPI data register dengan alamat 86h).

2.2.4 Register Timer/Counter

  Mikrokontroler AT89S8252 mempunyai tiga register timer/counter 16 bit yaitu

  

timer 0 , timer 1 dan timer2. Ketiganya dapat diatur untuk bekerja sebagai timer atau

counter , dan setiap timer 16 bit dapat diatur untuk bekerja dalam mode timer 16 bit, 13

  bit, dan 8 bit auto-reload. Perilaku timer diatur oleh register TCON,T2CON,TMOD dan T2MOD melalui pemrograman.

  Pada mode 0, 1, dan 2, timer 0,1, dan timer 2 masing-masing bekerja sendiri, artinya dapat terjadi pada timer 0 bekerja pada mode 1 dan timer 1 bekerja pada mode 2, atau kombinasi lainnya sesuai dengan keperluan. Sedangkan pada mode 3, TL0, TH0, TL1, dan TH1 digunakan secara bersama-sama untuk menyusun sistem timer yang terpadu.

2.3 Transistor sebagai saklar

  Transistor pada penerapannya dapat difungsikan sebagai saklar. Transistor ini mampu bekerja pada dua keadaan, yakni saturasi sebagai kondisi ON (closed switch) dan cut-off sebagai kondisi OFF (open switch). Keunggulan transistor sebagai saklar yakni lebih baik dalam hal kecepatan penyaklaran dan dapat dilakukan secara otomatis dalam perangkat elektronika. _{Re Vs Ib} Ie Vb _{Rb PNP Rc Ic}

Gambar 2.2 Rangkaian dasar transistor

  Pada gambar 2.2, arus kolektor (Ic) menjadi arus saklar dan Vs menjadi tegangan saklar sedangkan Vb menjadi tegangan yang mengendalikan penyaklaran tersebut. Kontrol tegangan Vb tersebut memberikan dua keadaan, yakni bila tegangan Vb rendah maka akan memberikan Ib

  ≠ 0 yang menyebabkan transistor dalam keadaan saturasi, sedangkan bila tegangan Vb tinggi maka akan memberikan Ib = 0 yang menyebabkan transistor dalam keadaan cut-off. Ic Ib

  ≠ 0 Closed

  Vs R e

  Open Ib = 0

  Vec Vec Vec

  sat

Gambar 2.3 Kurva tegangan-arus untuk transistor sebagai saklar dengan garis beban

  Ketika Vb bernilai rendah, Ie ≈ 0 menyebabkan Ve bernilai tinggi. Sedangkan ketika Vb bernilai tinggi maka,

  Ie ≈ Vs

  R e (2.1) menyebabkan Ve bernilai rendah. Hal ini dapat diperjelas seperti pada gambar 2.4 berikut :

  Vb Vs

  5V

  5V Transistor sebagai saklar

  0V

  0V t t

Gambar 2.4 Transistor bekerja sebagai inverter

2.4 Rangkaian pembanding

  Rangkaian pembanding merupakan rangkaian aplikasi dari OP AMP (operational

  

amplifier ). Rangkaian pembanding digunakan untuk membandingkan tegangan masukan

  dengan tegangan acuan (referensi). Bila tegangan masukan lebih kecil (dianggap OFF) dari tegangan acuan, maka OP AMP akan memberikan keluaran LOW (logika 0), sedangkan bila tegangan masukan lebih tinggi (dianggap ON) dari tegangan acuan, maka OP AMP memberikan sinyal keluaran HIGH (logika 1). Rangkaian pembanding dapat dilihat pada gambar 2.5.

  Rumus dasar untuk rangkaian pembanding adalah sebagai berikut :

  R . Vcc

  Vref = (2.2)

• R Rpot

  VCC _{4 A}

  3 _{1 P0.7 + - 2 LM324} B _{POT R}

  V ref ₁₁ Gambar 2.5 Rangkaian pembanding Tegangan pada A dibandingkan dengan tegangan acuan yang dihubungkan ke kaki inverting dari OP AMP. Apabila V lebih kecil daripara V maka output OP AMP

  A REF

  akan 0V, demikian pula sebaliknya apabila V A lebih besar daripada V REF maka output OP AMP akan menjadi V SAT .

  2.5 LED (Light Emiting Diode) LED adalah salah satu alat optoelektronika yang dapat menghasilkan cahaya.

  Dengan menggunakan unsur-unsur seperti galium, arsenat dan fosfor pabrik dapat menghasilkan LED yang memancarkan cahaya merah, hijau, kuning, biru, jingga hingga inframerah. Led membutuhkan tegangan antara 1,5 sampai 3 volt dan arus antara 10 sampai 30mA agar dapat menghasilkan cahaya yang cukup.

  Dalam dasar teori ini LED digunakan sebagai indikator aktif tidaknya motor DC yang dibangkitkan melalui mikrokontroler AT89S8252 secara langsung. Gambar 2.6 memperlihatkan rangkaian dasar LED dan rumus perhitungan pada arus pada LED : _VCC

  Vs _R

  I _LED

Gambar 2.6 Rangkaian dasar LED

  Besar arus LED dapat dihitung yaitu : _LED

  Vs −

  V I = (2.3) R

  Dengan : I = arus LED Vs = tegangan sumber V = tegangan LED

  LED

  R = resistansi sumber

  2.6 LED Inframerah

  Led inframerah adalah peralatan elektronik yang dapat menghasilkan cahaya inframerah. Cahaya inframerah tidak dapat dlihat oleh mata manusia melainkan hanya dapat ditangkap oleh penerima inframerah saja. LED inframerah banyak digunakan sebagai komponen utama remote control. LED inframerah seperti halnya LED biasa membutuhkan arus dan tegangan tertentu untuk menghasilkan cahaya inframerah yaitu sekitar 1,5 sampai 3 volt untuk tegangan dan 10 sampai 30 mA untuk arusnya.

  Rangkaian dasar LED inframerah ditunjukkan pada gambar 2.7 berikut ini: _{VCC Resistor}

LED INFRAMERAH

Gambar 2.7 Rangkaian LED infrared

  2.7 Phototransistor

  Fototransistor merupakan salah satu detektor optis. Fototransistor hanya memiliki 2 buah pin yaitu pin kolektor dan pin emiter. Prinsip kerja dari fototransistor sama halnya dengan transistor yaitu arus kolektor dikuatkan sebesar

  β (beta) kali dari arus basis, yang menjadi perbedaannya arus basis pada phototransistor dihasilkan dari intensitas cahaya yang diterima oleh detektor optis pada phototransistor. _VCC

  f oto transistor _R

_A

Gambar 2.8 Rangkaian dasar foto transistor

  2.8 Medan magnetik

  Kekuatan dan arah dari medan magnetik di sekitar kawat berarus dinyatakan dengan besaran magnetik atau lebih dikenal dengan induksi magnetik. Induksi magnetik tersebut dapat dinyatakan dengan garis-garis induksi. Arah garis gaya magnetik dapat dinyatakan dengan kaidah tangan kanan pertama yang berbunyi, “Bila kita

  

menggenggam penghantar berarus dengan tangan kanan, sedemikian sehingga ibu jari

menunjukkan arah arus listrik, maka arah lipatan keempat jari lainnya menyatakan arah

putaran garis-garis gaya magnetik. ”

2.8.1 Induksi magnetik pada solenoid

  Kumparan solenoidal adalah deretan seri lilitan kawat melingkar yang pada saat dialiri arus listrik akan menjadi sumber medan magnet seperti yang dihasilkan oleh batang magnet. Gambar 2.9 memperlihatkan bentuk dari solenoid berinti bahan ferromagnetik yang mampu menambah kuat medan magnet dengan pola lilitan saling berdekatan.

  inti ferromagnetik

  i Ga mbar 2.9. Solenoid berinti bahan ferrom agnetik

  Sebuah solenoid dengan panjang (L) dan banyak lilitan (N) dialiri arus (i) akan menghasilkan induksi magnetik (B) sesuai dengan rumus di bawah ini : Pada pusat solenoid :

  μ i N B = (2.4)

  L

  Pada ujung solenoid : μ i N

  B = (2.5)

2 L

  dengan :

• 2

  B = besar induksi magnetik (Wb m = Tesla), N = banyak lilitan solenoid, i = kuat arus (A), L = panjang solenoid (m),

• 7 -1 -1 o = permeabilitas udara ruang hampa (4 Wb A m ).

  μ π . 10

2.8.2 Gaya Lorentz

  Jika sebuah penghantar yang dialiri arus listrik berada dalam medan magnet, maka penghantar tersebut digerakan oleh sebuah gaya yang disebut gaya Lorentz. Gaya Lorentz adalah gaya yang timbul pada sebuah kawat penghantar berarus pada suatu medan magnetik. Besarnya gaya dirumuskan dengan persamaan :

  F = B I L sin θ (2.6)

  Keterangan : F = Gaya Lorentz (Newton[N]) B = Medan Magnet (Weber[w]) I = Arus Listrik (Ampere[A]) L = Panjang koil (Meter[m]) θ = Sudut antara arah arus i dan arah medan magnetik B.

  Arah gaya Lorentz dapat dinyatakan dengan kaidah tangan kanan kedua yang berbunyi, “Bila tangan kanan dibuka dengan ibu jari menunjukkan arah arus i dan keempat jari

  

lain yang dirapatkan menunjukkan arah medan magnetik B maka arah gaya Lorentz ke

  ” Hal ini memberi makna bahwa arah gaya Lorentz luar tegak lurus dari telapak tangan. tegak lurus dengan arah medan magnetik dan arah arus listrik. Gambar 2.10 memperlihatkan arah gaya Lorentz.

  F B θ i

Gambar 2.10. Arah gaya Lorentz terhadap arah medan magnet B dan arah arus i.

2.9 DC Motor

  Motor adalah peralatan listrik yang menghasilkan gerak mekanis dengan prinsip elektromagnetis. Salah satu tipe yang sering dijumpai adalah motor arus searah atau motor DC (direct current). Motor DC merupakan perubah gaya listrik menjadi gaya gerak yang berupa putaran. Motor DC membutuhkan tegangan DC untuk bekerja. Arah putarannya dapat diatur dengan merubah kutub positif-negatifnya atau dengan merubah arah arusnya. Bila arah putarnya CW dengan merubah arah arusnya maka arah putarnya akan berubah menjadi CCW. Untuk kecepatan putarnya semakin besar arus yang diberikan maka akan semakin kencang pula putarannya.

  Prinsip kerja motor DC didasarkan pada hukum Lorentz seperti yang telah dijelaskan pada sub bab diatas.

  Struktur Motor DC Magnet permanen rotor

Gambar 2.11 Kontruksi motor DC

  Keuntungan pemakaian motor DC :

• mudah untuk mengontrol kecepatan
• mudah untuk mengontrol torsi
• mudah untuk mengontrol arah putar Kerugian pemakaian motor DC :
• tidak dapat menghasilkan pergerakan yang presisi
• tidak mudah dikendalikan untuk putaran yang sangat rendah

2.10 Gerak rotasi

  Apabila sebuah benda tegak yang memiliki bentuk lingkaran berputar pada porosnya, maka jika dihubungkan dengan bentuk lingkaran lain secara langsung maka arah putarannya akan saling berkebalikan. Hubungan perpindahan gerak rotasi antar dua buah benda dapat diperjelas dengan gambar 2.12.

  Gerak rotasi 1 Gerak rotasi 2

Gambar 2.12 Perpaduan antara dua buahgerak rotasi

BAB III PERANCANGAN Perancangan peralatan ini menjadi hal terpenting dalam pembuatan peralatan baik

  perangkat keras maupun perangkat lunak karena perancangan merupakan dasar kerja dari pembuatan alat. Perancangan peralatan yang dibuat meliputi penyusunan diagram blok, rancangan perangkat keras, konstruksi peralatan, dan bagan alir program (flow chart).

3.1 Perancangan perangkat keras

  LIMIT SENSOR

  2 SENSOR INFRARED MIKROKONTROLER SOLENOID

  2

  2

  2 DRIVER/ PENGGERAK

  INDIKATOR

Gambar 3.1. Diagram blok otomatisasi pintu berbasis mikrokontroler AT89S8252

  Penjelasan tentang diagram blok peralatan otomatisasi pintu adalah sebagai berikut :

  1. LED inframerah LED inframerah digunakan sebagai sumber cahaya untuk memberi masukan pada sensor. Untuk mengaktifkannya langsung melalui mikrokontroler.

  2. Sensor inframerah Sensor yang digunakan berupa foto transistor. Foto transistor ini akan mendeteksi adanya tembakan cahaya inframerah yang berfungsi mengetahui ada tidaknya benda/orang yang menghalangi, jika tembakan inframerah terhalang maka diartikan ada benda/sesuatu dan jika tidak maka diartikan sebaliknya. Hal ini memberi pengertian sensor hanya aktif jika menerima cahaya dari LED inframerah saja. Untuk itu penempatan sensor untuk dapat menangkap cahaya inframerah menjadi hal yang penting.

  3. Limit sensor Sensor limit switch digunakan untuk penentu batas pintu membuka maksimal dan batas pintu tertutup rapat.

  4. Mikrokontroler Mikrokontroler digunakan sebagai pengatur kerja motor, solenoid dan pengatur tampilan indikator, pengatur lamanya pintu terbuka dengan memanfaatkan fasilitas timer pada mikrokontroler, dan sebagai pemroses masukan dari sensor..

  5. Penggerak Motor DC digunakan sebagai penggerak pada mekanik untuk melakukan proses membuka atau menutup pintu. Jika motor berputar CW (clock wise) maka mekanik akan menjalankan proses membuka pintu, sedangkan jika motor berputar CCW (counter clock wise ) maka mekanik akan menjalankan proses menutup pintu.

6. Solenoid Solenoid digunakan sebagai penggerak mekanik untuk penguncian pintu.

  7. Indikator Indikator yang digunakan adalah LED. Indikator hanya untuk menegaskan pada saat pintu membuka atau menutup maka LED akan menyala.

3.1.1 Perancangan otomatisasi pintu Perancangan bentuk perangkat keras otomatisasi pintu tampak pada gambar 3.2.

  Otomatisasi pintu ini memiliki mekanisme atau cara kerja yang dapat digambarkan dengan langkah-langkah dibawah ini. Urutan kerjanya yaitu : 1.

  Catu daya dihidupkan mikrokontroler mulai menjalankan program dan mengolah data.

  2. Mikrokontroler memberikan sinyal pada transistor untuk mengaktifkan solenoid sehingga kunci pintu terbuka.

  3. Kemudian mikrokontroler memberikan arus pada transistor sehingga mengaktifkan motor, motor menggerakkan mekanik sehingga pintu terbuka,

  output mikrokontroler memberikan sinyal rendah sehingga LED indikator menyala.

  4. Sensor batas pintu maksimal tercapai, mikrokontroler memberikan sinyal keluaran sehingga indikator LED berhenti menyala.

  5. Mikrokontroler mengolah data dan mengaktifkan timer pertama.

  6. LED inframerah menembakkan cahaya ke sensor.

  7. Sensor akan aktif (ON) jika terkena cahaya dari LED inframerah.

  8. Sinyal keluaran sensor diolah komparator agar dapat menghasilkan sinyal keluaran bertegangan +5v (logika 1) atau 0v (logika 0).

  9. Mikrokontroler menerima sinyal dari comparator. Keluaran komparator menghasilkan sinyal rendah (logika 0) jika sensor terkena cahaya dan sinyal tinggi (logika 1) jika sensor tidak terkena cahaya. Mikrokontroler mengolah data dan mengaktifkan timer kedua jika ada sinyal rendah.

  10. Mikrokontroler menerima sinyal tinggi. Mikrokontroler memberikan arus pada transistor sehingga mengaktifkan motor, motor menggerakkan mekanik sehingga pintu tertutup, keluaran mikrokontroler mengeluarkan sinyal rendah sehingga LED indikator menyala.

  11. Sensor batas pintu tertutup rapat tercapai, mikrokontroler memberikan sinyal keluaran sehingga indikator LED berhenti menyala.

  12. Mikrokontroler menghentikan pemberian arus pada transistor sehingga pengunci pintu aktif kembali.

  13. Proses selesai dan menunggu proses berjalan kembali.

  Kondisi pintu I Kondisi pintu II Kondisi pintu III Pola perubahan gerakan pintu dari kondisi I ke III kemudian kembali ke kondisi II dan I.

Gambar 3.2 Perancangan otomatisasi pintu.

3.1.2 Mikrokontroler AT89S8252

  Perancangan ini menggunakan mikrokontroler AT89S8252 buatan ATMEL karena mikrokontroler ini mudah untuk diterapkan pada berbagai perancangan alat elektronika. Hal lain yang mendukung adalah port masukan–keluaran yang dapat digunakan adalah sebanyak 4 buah, dan mudah men-download program maupun data .

  Mikrokontroler AT89S8252 memiliki 4 port yang dapat dipakai untuk input maupun output. Port yang dipakai untuk peralatan ini dapat dilihat pada tabel 3.1. Penggunaan port mikrokontroler juga dapat dijelaskan dengan diagram blok yang dapat dilihat pada gambar 3.3.

Tabel 3.1 Penggunaan port pada mikrokontroler

  Port Fungsi Keterangan P0.0-0.1 Pembangkit Inframerah Keluaran P0.2-0.3 LED indikator Keluaran P0.6-0.7 Penggerak Motor DC Keluaran P2.0-2.1 Sensor Inframerah Masukan P2.2-2.3 Sensor limit Masukan

  P0.5 Penggerak Solenoid Keluaran

  Catu Daya Sensor inframerah

  Inframerah P2.0-2.1

  P0.0-0.1

AT 89S8252

  Sensor limit LED indikator

  P2.2-2.3 P0.2-0.3

  Penggerak Solenoid Penggerak Motor DC P0.5

  P0.6-0.7 OSC

Gambar 3.3. Diagram blok penggunaan port mikrokontroler AT89S8252 pada rancangan otomatisasi pintu

3.1.3 LED Infrared