IMPLEMENTASI PENGATURAN WAKTU OPERASI PERALATAN LISTRIK SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252 TUGAS AKHIR - Implementasi pengaturan waktu operasi peralatan listrik secara otomotis berbasis mikrokontroler AT89S8252 - USD Repository
IMPLEMENTASI PENGATURAN WAKTU OPERASI PERALATAN LISTRIK SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252 TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Elektro Disusun oleh:
I.V EKADE PRASETYO T NIM: 035114028 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2008
i
IMPLEMENTATION OF AUTOMATICAL TIME
CONTROLLING TO ELECTRICAL EQUIPMENT
BASED ON AT89S8252 MICROCONTROLER
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements To Obtain the Sarjana Teknik Degree
In Electrical Engineering Study Program By:
I.V EKADE PRASETYO T
Student Number: 035114028
ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2008
ii
HALAMAN PENGESAHAN OLEH PEMBIMBING
TUGAS AKHIR
IMPLEMENTASI PENGATURAN WAKTU OPERASI
PERALATAN LISTRIK SECARA OTOMATISBERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252
Disusun oleh:
I.V EKADE PRASETYO T
NIM : 035114028
Telah disetujui oleh: Pembimbing I
B. Wuri Harini S.T, M.T. Tanggal _______________ Pembimbing II Ir. Tjendro
Tanggal _______________ iii
HALAMAN PENGESAHAN OLEH PENGUJI
TUGAS AKHIR
IMPLEMENTASI PENGATURAN WAKTU OPERASI
PERALATAN LISTRIK SECARA OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252Disusun oleh:
I.V EKADE PRASETYO T
NIM : 035114028
Telah dipertahankan di depan panitia penguji Pada tanggal: 28 Oktober 2008 dan dinyatakan memenuhi syarat.
Susunan Panitia Penguji: Nama Lengkap Tanda Tangan Ketua : Ir. Th. Prima Ari Setiyani, S.T, M.T ………………….
Sekretaris : B. Wuri Harini, S.T, M.T …………………. Anggota : Ir. Tjendro …………………. Anggota : Pius Yozy Merucahyo,S.T, M.T ………………….
Yogyakarta,……………………………. Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanatha Dharma
Wakil Dekan 1 Yosef Agung Cahyana, S.T, M.T. iv
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
“Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.”
Yogyakarta, 8 November 2008 Penulis,
I.V Ekade Prasetyo T v
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO:
“Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun
juga, Tetapi nyatakanlah dalam segala halkeinginanmu kepada Allah dalam DOA dan
permohonan dengan ucapan syukur”
(Filipi 4 : 6)
MOTTO:
“Janganlah hendaknya kamu kuatir tentang apapun
juga, Tetapi nyatakanlah dalam segala hal
keinginanmu kepada Allah dalam DOA dan
permohonan dengan ucapan syukur”
(Filipi 4 : 6 )
Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk: Yesus Kristus atas segala kasih dan kebaikannya, Papa dan Mamaku dan segenap keluargaku yang selalu memberikan doa & dukungan Jemaat Gen-b Yogyakarta, Zona 2
Almamaterku Teknik Elektro USD
vi
INTISARI
Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang begitu pesat, manusia menginginkan sesuatu yang dapat digunakan untuk memudahkan pekerjaannya. Salah satunya adalah dengan membuat suatu alat atau sistem yang dapat mengatur waktu ON/OFF setiap peralatan listrik secara otomatis.
Implementasi pengaturan waktu operasi peralatan listrik secara otomatis adalah suatu sistem atau alat yang dapat digunakan untuk mengatur peralatan- peralatan listik seperti alat pemanas, lampu dan lain sebagainya. Sistem atau alat ini terdiri atas sebuah mikrokontroler AT89S8252 sebagai pusat pengendali, sebuah RTC (Real time clock) sebagai sistem pewaktuan, sebuah keypad untuk memasukan data yang mana data-data tersebut akan dibandingkan dengan data pada sistem pewaktuan. Bila waktu ON yang diprogram sama dengan waktu pada sistem pewaktuan maka
relay akan ON untuk menghidupkan peralatan listrik dan bila waktu OFF yang
diprogram sama dengan waktu pada sistem pewaktuan maka relay akan OFF. Data- data pada sistem pewaktuan kemudian ditampilkan pada LCD sehingga dapat dilihat pada setiap perubahan waktunya. Peralatan listrik yang bisa diatur untuk waktu ON/OFF adalah sebanyak 2 buah (2 output).
Dari hasil pengujian, dapat diketahui bahwa dengan sistem pewaktuan yang telah dirancang, peralatan listrik dapat ON/OFF sesuai dengan waktu yang diinginkan. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa alat ini dapat bekerja dengan baik dan peralatan-peralatan listrik dapat diatur secara otomatis.
Kata kunci: Sistem pewaktuan, Aplikasi Mikrokontroler dalam Bidang Industri. vii
ABSTRACT
The technology and science have developed so fast, so that human being needs something to help to do their jobs easier. One of the examples is by creating an equipment or system which is able to arrange the ON/OFF time to every electrical equipments automatically.
The implementation of operational time arrangement automatically for electrical equipments is a system which use to arranges the ON/OFF time schedule for electrical equipments such as heater, lamp, etc. This appliance consist of a microcontroller AT89S8252 as controller center, a RTC ( Real Time clock) as timing system, a keypad using for input of data is which the data will be compared to data of timing system. If the ON time is arranged to be equal with the timing system, the relay will be ON to start the electrical equipments, and if the OFF time is arranged to be equal with timing system, the relay will be OFF. The data in timing system will be displayed on LCD, so that the changing of time can be seen. There are two electrical equipments which can be arranged by time of ON/OFF.
From the result of the test, knowable that by using timing system which have been designed, the electrical equipments earned to be ON/OFF according to wished time. Therefore can be said that this appliance can work better and it can regulated electrical equipments automatically.
Keyword : Timing system, Application Microcontroller in Industrial. viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kepada Allah Bapa atas segala kasih karunia-Nya sehingga tugas akhir dengan judul “ IMPLEMENTASI
PENGATURAN WAKTU OPERASI PERALATAN LISTRIK SECARA
OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S8252 ” ini dapat
diselesaikan dengan baik. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana pada program studi Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
Dalam proses penulisan tugas akhir ini penulis menyadari bahwa ada begitu banyak pihak yang telah memberikan perhatian dan bantuan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Maka dari itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Tuhan Yesus Kristus, Juru selamat dan Penolongku.
2. Kedua orang tuaku tercinta M. Tupamahu dan Sih Rumanti atas segalanya yang telah diberikan, dan dikorbankan yang tak akan pernah dapat ternilai harganya.
3. Adik-adikku, Ardhi dan Putri serta semua keluarga yang telah memberikan semangat dan dukungan yang luar biasa.
4. Ibu Wuri selaku dosen pembimbing I yang telah banyak meluangkan waktu untuk memberikan bimbingan, pengetahuan, diskusi, arahan, kritik dan saran dalam menyelesaikan tugas akhir.
5. Bapak Tjendro atas selaku dosen pembimbing II yang dengan senang hati memberikan pengarahan, bimbingan dan segenap perhatiannya. ix
6. “Special one”, Dian H Tarioko atas dukungan, motivasi, perhatian dan semangat serta doanya.
7. Semua rekan-rekan Teknik Elektro yang sudah mendukung dan membantu: Erik (TE’04), Winarto, Dece, Ratno, Riki, Nendar, Roni dan semua rekan TE’03 tanpa terkecuali.
8. Saudara–saudariku dalam Iman: Ridho, John, Sari, K’mely, Nona, Ephin, Ice, Maria, Tian, Mario, Ice, Ones dan semua anak-anak Full Blast dan Jehova Nissi atas perhatian dan semangatnya.
9. Paul (audio visual) dan Ellen Z1 atas kebaikannya meminjamkan kamera digital.
10. Trisno, Bang Koko, Bang Sam, Nando, Hendro, Mas Punto, Edi, Deni dan semua anak-anak Center Blisfull dan City on Hill atas cerita-cerita dan ”mob-mob”nya yang memberikan inspirasi, semangat dan membantu menghilangkan stress.
11. Tim Music Ministry atas dukungan moril serta kepeduliannya.
12. Jemaatku GBI Gen-B Yogyakarta, zone II dan semua orang yang belum disebutkan satu-persatu, yang telah membantu dalam penyusunan karya tulis ini.
Penulis mengakui bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Akhir kata, semoga tugas akhir ini berguna bagi semua pihak dan dapat x bermanfaat bagi perkembangan Jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Tuhan memberkati kita semua.
Yogyakarta, 8 November 2008 Penulis,
I.V Ekade Prasetyo T xi
DAFTAR ISI
Halaman Judul....................................................................................................... i Lembar Pengesahan oleh Pembimbing................................................................. iii Lembar Pengesahan oleh Penguji......................................................................... iv Lembar Pernyataan Keaslian Karya...................................................................... v Halaman Persembahan dan moto hidup................................................................ vi Intisari................................................................................................................... vii Abstract................................................................................................................. viii Kata Pengantar...................................................................................................... ix Daftar Isi .............................................................................................................. xii Daftar Gambar....................................................................................................... xvi Daftar Tabel ......................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............. .....................................................................
1 1.2 Tujuan.................................................................................................
2 1.3 Batasan Masalah.................................................................................
2 1.4 Metodologi Penelitian.........................................................................
2 1.5 Sistematika Penulisan.........................................................................
3 BAB II DASAR TEORI 2.1 Mikrokontroler AT89S8252.............................................................
5
2.1.1 Organisasi Memori Mikrokontoler AT89S8252……………
6 xii
2.2 LCD (Liquid Crystal Display)…......................................................
9
2.2.1 Antarmuka LCD……………………………………………
10 2.2.2 Bentuk Karakter LCD……………………………………..
11 2.3 Real Time Clock (RTC)…...............................................................
12 2.4 Papan Pengunci (keypad).................................................................
14 2.5 Transistor ........................................................................................
14 2.6 Relay...............................................................................................
17 BAB III PERANCANGAN 3.1 Diagram Blok Perancangan Mesin Voting Elektronik……………..
19 3.2 Perancangan Perangkat Keras (Hardware)............................……...
20
3.2.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89S8252……………………
21
3.2.2 Sistem Papan Pengunci (keypad)..…………………………
21 3.2.3 Sistem Penunjuk Waktu (RTC)...................……………..….
22 3.2.4 Driver (Transistor)………………………………………….
23
3.2.5 Perancangan Perangkat Keras Alat…………………………
25 3.3 Perancangan Perangkat Lunak……………………………………..
26 3.3.1 Diagram alir Pemrograman Perancangan Sistem………….
27
3.3.2 Perancangan Bentuk Tampilan pada LCD…………………
31 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Akhir Perancangan....................................................................
36 4.2 Pengamatan Sistem ...........................................................................
37 4.2.1 Cara Menjalankan Alat.............................................................
37 xiii
4.2.2 Pengujian Kerja Sistem 38 4.2.3 Pengamatan Kerja Alat Keseluruhan.....................................
39 4.2.4 Pengamatan Sistem RTC........................................................
43 4.2.4.1 Subrutin Penunjuk waktu..............................................
43 4.2.4.2 Subrutin Pengesetan (update) Pewaktuan......................
45 4.2.4.3 Subrutin Pengesetan data menit......................................
46 4.2.4.4 Subrutin Pengesetan data jam........................................
47 4.2.4.5 Subrutin Pengesetan data hari........................................
48 4.2.4.6 Subrutin Pengesetan data Tanggal...................................
48 4.2.4.7 Subrutin Pengesetan data bulan.......................................
49 4.2.4.8 Subrutin Pengesetan data Tahun.....................................
50 4.2.5 Pengamatan sistem pewaktuan Mikrokontroler......................
51 4.2.5.1 Subrutin untuk memasukan data awal...........................
51 4.2.5.2 Subrutin Rolling detik....................................................
51 4.2.5.3 Subrutin Rolling menit...................................................
52 4.2.5.4 Subrutin Rolling jam......................................................
53 4.2.5.5 Subrutin Rolling tanggal.................................................
53 4.2.5.6 Subrutin Rolling bulan...................................................
54 4.2.5.7 Tampilan Sistem Pewaktuan Mikrokontroler.................
54 4.2.5.8 Tampilan Sistem Pewaktuan pada 7-segmen..................
58 4.3 Sistem Driver dan Catu Daya...........................................................
64 xiv
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
67 5.1 Kesimpulan.........................................................................................
67 5.2 Saran....................................................................................................
67 DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................
69 LAMPIRAN DATA PERCOBAAN........... ............................................................ L1
LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP ............................................................... L2
LAMPIRAN LISTING PROGRAM
....................................................................... L3 LAMPIRAN DATASHEET.............
....................................................................... L4 xv
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Peta Memori Data Internal...................................................
7 Gambar 2.2 Peta RAM Internal AT89S8252…………...........................
7 Gambar 2.3 Teknik Antarmuka 8 bit LCD M1632….............................
10 Gambar 2.4 Bentuk Karakter LCD…………………..............................
12 Gambar 2.5 IC RTC DS12887…………………….................................
13 Gambar 2.6 Konstruksi Keypad............................................................... 14 Gambar 2.7 Arah Arus Pada Transistor..................................................
15 Gambar 2.8 Transistor sebagai Saklar.....................................................
16 Gambar 3.1 Diagram blok Sistem……………………….………………
20 Gambar 3.2 Hubungan Mikrokontroler dengan keypad………………… 22 Gambar 3.3 Hubungan Mikrokontroler dengan RTC...............................
23 Gambar 3.4 Hubungan Mikrokontroler dengan Driver............................ 24 Gambar 3.5 Perancangan Alat (tampak depan)........................................
25 Gambar 3.6 Perancangan Alat (tampak belakang)....................................
25 Gambar 3.7 Diagram Utama…………………………………………….
27 Gambar 3.8 Diagram Tampilan menu utama...........................................
28 Gambar 3.9 Diagram Set waktu..............................................................
29 Gambar 3.10 Diagram perbandingan Waktu ON/OFF ..............................
31 Gambar 3.11 Tampila Pewaktuan pada LCD.........................................
32 Gambar 3.12 Tampilan Menu Utama dan Pilihan Out-1.......................
32 xvi
Gambar 3.13 Tampilan Pilihan Out-2 dan Keluar Menu.......................40 Gambar 4.7 Tampilan LCD untuk Waktu ON/OFF Out-2.............................
58 Gambar 4.14 Tampilan sistem Pewaktuan.....................................................
Gambar 4.13 Tampilan Sistem Pewaktuan Mikrokontroler pada 7-segmen dan LCD...................................................................................55 Gambar 4.12 Lampu Pilot untuk tiap Output................................................. 56
55 Gambar 4.11 Tampilan Program Pewaktuan Out-1 pada LCD......................
55 Gambar 4.10 Tampilan Program Pewaktuan Out-1 pada LCD......................
43 Gambar 4.9 Tampilan Sistem Pewaktuan tanpa RTC....................................
41 Gambar 4.8 Contoh Tampilan Kesalahan-kesalahan Pembacaan RTC..........
39 Gambar 4.5 Tampilan LCD untuk Menu Utama dan Pilihan Output........... 39 Gambar 4.6 Tampilan LCD untuk Waktu ON/OFF Out-1............................
33 Gambar 3.14 Tampilan Pemrograman Out-1 untuk Waktu Jam ON....
37 Gambar 4.4 Tampilan LCD untuk Pewaktuan................................................
37 Gambar 4.3 Bentuk Fisik Rangkaian driver berupa Transistor
36 Gambar 4.2 Bentuk Fisik Rangkaian per bagian............................................
34 Gambar 4.1 Bentuk Fisik Alat Pengaturan Waktu Operasi Peralatan Listrik
34 Gambar 3.17. Tampilan Pemrograman Out-1 untuk Waktu Kalender OFF
33 Gambar 3.16 Tampilan Pemrograman Out-1 untuk Waktu Jam OFF......
33 Gambar 3.15 Tampilan Pemrograman Out-1 untuk Waktu Kalender ON
64 xvii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konfigurasi Pin LCD M1632……..…………………………...
9 Tabel 2.2 Function Set……………………………..………………………..
10 Tabel 2.3 Konfigurasi RTC DS12887…….…………………….……...
13 Tabel 4.1 Hasil Tampilan detik pada LCD.................................................
42 Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan dengan Program Waktu yang berbeda....
57 Tabel 4.3 Perbandingan Data Waktu Tiap Sistem Pada LCD................
59 Tabel 4.4 Perbandingan Jumlah Detik tiap Sistem....................................
61 Tabel 4.5 Perbandingan Pergeseran Data Waktu Sistem Pewaktuan Mikrokontroler dengan Sistem Pewaktuan sesungguhnya........
63 Tabel 4.6 Perbandingan Hasial Pengukuran Transistor.............................
64 Tabel 4.7 Hasil Pengukuran Catu Daya.....................................................
66 xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang begitu pesat telah mampu menghasilkan karya yang mendukung dan memudahkan pekerjaan manusia terutama setelah ditemukannya bahan semikonduktor yang akhirnya telah menghantar manusia pada era industri elektronika dan komputer. Manusia selalu ingin semua serba praktis dan otomatis untuk memudahkan dalam pekerjaannya. Misalnya, dengan menggunakan remote, orang dapat mengatur peralatan listrik yang ada dirumah. Mulai dari membuka pintu garasi, pintu pagar hingga mematikan atau menghidupkan lampu dan sistem lain yang ada.
Implementasi pengaturan waktu operasi alat listrik secara otomatis yang dirancang penulis adalah salah satu bentuk aplikasi lain yang dapat digunakan manusia sekarang ini. Dengan menghubungkan peralatan listrik (alat pemanas, lampu dll) ke sistem ini dan memprogramnya untuk waktu ON dan OFF maka semua dapat teratasi dari bentuk kelalaian pada kondisi meng OFF kan karena sudah diprogram sesuai dengan pewaktuan yang diinginkan. Fungsi alat ini sangat luas tetapi dalam lingkup beban yang berupa peralatan listrik (220 V). Untuk penerangan rumah dapat juga digunakan apabila pemilik rumah sering meninggalkan rumah. Hanya dengan menghubungkan lampu-lampu dengan alat ini dan memprogramnya untuk waktu ON dan waktu OFF maka lampu rumah dapat diatur sesuai dengan pewaktuan yang diinginkan pemilik rumah. Dan banyak lagi fungsi sistem ini bagi peralatan-peralatan listrik rumah tangga yang membutuhkan pengendalian secara terprogram.
1.2. TUJUAN
Tugas akhir ini bertujuan untuk menghasilkan suatu sistem pengaturan waktu pengoperasian peralatan listrik yang dapat diprogram secara real time (menggunakan RTC) untuk waktu ON dan OFF dan saklar (relay) yang terhubung ke beban (220V) seperti alat pemanas, lampu, kipas angin dll.
1.3. BATASAN MASALAH
Pada penulisan Tugas Akhir ini penulis memfokuskan pada pengaplikasian mikrokontroler yang digabung dengan komponen pendukung lain seperti RTC dan LCD untuk membangun sebuah sistem pengendali yang dapat diprogram. Pemrogramannya menggunakan mikrokontroler AT89S8252 sebagai basis utama pengontrolan. Penulis membuat beban sebanyak 2 buah yaitu kipas angin dan lampu, yang dapat dikendalikan dan diprogram dan pemrograman tiap beban berbeda-beda untuk kondisi ON dan OFF nya. Sistem pewaktuan yang akan dipakai adalah sistem pewaktuan 24 jam sedangkan daya total maksimal untuk beban yang dikendalikan adalah sebesar 600 Watt.
1.4. METODOLOGI PENELITIAN
Pelaksanaan Tugas Akhir ini melalui beberapa tahapan, yaitu :
1. Studi literatur
Tahap ini dilakukan dengan membaca makalah-makalah, buku acuan dan hasil-hasil penelitian yang berkaitan dengan pemrograman mikrokontroler dan cara kerja komponen-komponen pendukung lainnya.
2. Perancangan sistem
Dalam perancangan ini penulis melakukan perancangan baik dari segi perangkat keras maupun dari segi perangkat lunak yaitu bahasa mesin mikrokontroler AT89S8252.
3. Implementasi rancangan
Sistem diintegrasikan secara keseluruhan
4. Pengujian sistem
Meliputi pengujian sistem secara nyata dengan memprogramkan waktu ON dan OFF pada masing-masing beban.
1.5. SISTEMATIKA PENULISAN
Sistematika penulisan tugas akhir ini terbagi menjadi lima bab yang disusun sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI Bab ini berisi tentang dasar teori komponen-komponen yang akan digunakan dalam penelitian . BAB III. RANCANGAN PENELITIAN Bab ini berisi tentang diagram blok dan penjelasan cara kerja secara singkat rancangan perangkat keras dan perangkat lunak. BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Bab ini berisi tentang hasi dan pengamatan kerja dari perangkat keras dan perangkat lunak yang telah dibuat. BAB V. PENUTUP Bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran untuk perbaikan alat dan penelitian selanjutnya.
BAB II LANDASAN TEORI Mikrokontroler adalah salah satu dari bagian dasar dari suatu sistem
komputer. Banyak contoh atau jenis dari mikrokontroler yang ada sekarang ini dan salah satunya adalah Mikrokontroler Atmel AT89S8252. Misalnya yang digunakan oleh Angkatan Bersenjata (TNI) untuk mendeteksi kecepatan peluru atau pada suatu sistem pengaman mobil yang pintar. Mikrokontroler tersebut berperan sebagai otak atau pusat dari seluruh proses yang ingin dilakukan. Dengan adanya mikrokontroler maka prosesnya semakin lebih mudah. Salah satu aplikasi lain dari Mikrokontroler Atmel AT89S8252 dapat dilihat pada perancangan yang akan dibuat ini. Dengan piranti ini diharapkan lebih memudahkan pengguna dalam mengoperasikan alat-alat listik yang dimiliki.
2.1. MIKROKONTROLER
Mikrokontroler Atmel AT89S8252 adalah pengembangan dari mikrokontroler standard MCS-51 yang memiki beberapa fitur yang boleh dibilang lebih lengkap. Mikrokontroler ini adalah 8 bit CMOS yang mempunyai 8 Kilobyte
Flash ROM yang dapat langsung diprogram dan juga dihapus dan 2K byte
EEPROM serta perintah-perintahnya yang kompatibel dengan keluarga MCS-51.Adapun spesifikasi mikrokontroler Amel AT89S8252 ini adalah sebagai berikut [1]:
5
1. Kompatibel dengan produk MCS-51 2. 8K byte In-System ProgramMable Downloadable Flash Memory dengan ketahanan siklus 1,000 Write/Erase.
3. 2K byte EEPROM 4. 2,7V – 6V rentang operasional
5. Dapat bekerja dengan X-Tal 0 Hz– 24 MHz
6. Tiga level penguncian memori secara program 7. 256 x 8 bit Internal RAM 8. 32 buah parallel I/O 9. 3 buah Timer/Counter 16 bit 10. 9 buah sumber interupsi
11. Programable Serial UART Chanel
12. SPI Serial Interface
13. Low Power Idle dan Mode Power Downr
2.1.1. Organisai Memori Mikrokontroler Atmel 89S8252
Mikrokontroler Atmel AT89S8252 mempunyai lokasi RAM yaitu dari 00h-
7Fh dan 80h-FFh dan 128 byte lokasi Special Function Register (SFR) dari 80h- FFh. Memori data internal ditunjukkan pada Gambar 2.1.
6
Gambar 2.1. Peta Memori Data InternalSemua byte yang berada pada 128 bawah dapat diakses, baik secara langsung maupun tidak langsung dan 128 bagian atas hanya dapat diakses dengan pengalamatan tidak langsung [2]. Lokasi memori pada RAM terdiri atas :
- 32 byte lokasi yang dialamati per-byte (00h-1Fh), lokasi itu dibagi menjadi 4 register bank (bank 0 – bank 3) dengan setiap bank terdiri atas 8 byte/register (R0-R7).
- Pada RAM juga terdapat lokasi memori yang dapat dialamati per-bit maupun per-byte tergantung dari instruksi. Lokasi alamatnya berada pada 20h-2Fh (8 bit x 16 byte = 256 bit).
7
- Sisa (lokasi 30h-7Fh dan 80h-FFh) merupakan lokasi memori untuk keperluan umum (General Purpose RAM).
- Pada SFR tiap lokasi memori mempunyai fungsi spesifik untuk memanfaatkan fitur yang terdapat pada mikrokontroler.
Selain memiliki Special Function Register (SFR) seperti halnya pada MCS- 51, mikrokontroler Atmel AT89S8252 memiliki tambahan SFR. Hal ini tidak lain karena terdapatnya tambahan fitur pada mikrokontroler ini. Jadi tambahan SFR ini adalah SFR untuk mengontrol alat tambahan pada mikrokontoler Atmel AT89S8252. SFR tambahan meliputi T2CON (Timer 2 Register dengan alamat
0C8H), T2MOD (Timer 2 Mode dengan alamat 0C9H), WMCON (Watchdog and
Memory Control Register dengan alamat 96H), SPCR (SPI Contol Register dengan
alamat D5H), SPSR (SPI Status Register dengan alamat AAH), SPDR (SPI Data Register dengan alamat 86H) [1].
Berbeda dengan mikrokontroler standard MCS-51, mikrokontroler Atmel AT89S8252 ini dilengkapi dengan data memori yang berupa Elctrically Erasable Programable Read Only Memory (EEPROM) sebesar 2 K byte.
EEPROM On-Chip ini diakses dengan mengeset bit EEMEN pada register WMCON pada alamat 96h. Data dapat diakses dengan menggunakan instruksi MOVX. Yang membedakan antara EEPROM dan pengaksesan memori eksternal adalah jika ingin mengakses data eksternal maka bit EEMEN harus dibuat logika 0 demikian juga bit EEMWE pada register WMCON yang harus di-set sebelum menulis dilokasi EEPROM dan bit EEMWE harus di-reset kembali jika proses penulisan ke EEPROM tidak diperlukan lagi atau sudah selesai. Proses penulisan ke EEPROM dapat dipantau dengan membaca bit RDY/BSY pada SFR WMCON.
8 Jika bit ini berlogika rendah maka penulisan ke EEPROM internal sedang berlangsung dan sebaliknya bila bit ini telah berlogika tinggi maka proses penulisan selanjutnya baru dapat dimulai [1].
2.2. LIQUID CRYSTAL DISPLAY (LCD)
Liquid Crystal Display (LCD) digunakan untuk menampilkan bentuk dari
tulisan yang dapat berupa huruf, angka, dan tanda baca. LCD dikemas dalam suatu modul siap pakai. LCD yg digunakan adalah M1632, interface atau teknik antarmuka dapat dilakukan dengan sistem 4 bit maupun 8 bit. Memiliki layar tampilan yang terdiri atas 2 baris dan 16 kolom. Total karakter yang dapat ditampilkan dalam waktu yang bersamaan adalah 32 karakter. LCD ini memiliki 16 pin dengan konfigurasi yang ditunjukan pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.1 Konfigurasi Pin M1632 No. Simbol Fungsi1 V CC Masukan power +5V
2 V SS Pin ground
3 V Tegangan masukan pengontrol kontras layar LCD
LCD
4 RS Pemilihan pengiriman data atau instruksi
5 R/W Pin masukan Baca dan Tulis
6 E Masukan untuk trigger LCD (tanda ada data yang akan ditulis) 7-14 D0-D7 Jalur data
15 Tegangan positif backlight
16 Tegangan negafif backlight
9
2.2.1. Antarmuka LCD
LCD M1632 dapat dipakai dengan sistem 4 bit maupun 8 bit. Dalam pemakaian umum, sistem 4 bit lebih sering digunakan karena lebih ringkas rangkaiannya dan mengurangi kerumitan perkabelan. Berikut cara mengatur lebar data, jumlah baris dan ukuran font karakter:
Tabel 2.2 Function setRS R/W DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 0 0 0 1 DL N F X X Keterangan: X : Don’t care DL: 1, Lebar data interface 8 bit ( DB7 s/d DB0) 0, Lebar data interface 4 bit ( DB7 s/d DB4) Ketika menggunakan lebar data 4 bit, data harus dikirimkan dua kali [3].
N: 0 = Display 1 baris 1 = Display 2 baris F: 0 = Jumlah titik per huruf 5x7 1 = Jumlah titik per huruf 5x10 Teknik antarmuka sistem 8 bit ini seperti pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Teknik Antarmuka 8 bit LCD M163210 Pada dasarnya akses dari mikrokontroler ke Modul LCD ini terdiri dari 4 jenis sebagai berikut:
- Pengiriman Instruksi Register Proses ini dilakukan untuk mengirimkan perintah-perintah ke LCD seperti geser kiri, geser kanan, home posistion dan lain-lain.
- Pembacaan Address Counter dan Busy Flag Proses ini dilakukan untuk membaca alamat dari DDRAM atau posisi dari karakter yang akan ditampilkan ke modul LCD atau membaca Busy Flag sehingga microcontroller dapat mengetahui bahwa LCD siap untuk menerima data atau perintah lebih lanjut.
- Pengiriman Data Register Proses ini dilakukan untuk mengirim karakter yang akan ditampilkan di layar LCD dalam bentuk ASCII.
- Pembacaan Data Register Proses ini dilakukan untuk membaca karakter yang tersimpan pada DDRAM atau yang sudah tampil pada LCD.
2.2.2. Bentuk Karakter LCD
Bentuk karakter LCD adalah karakter dengan font 5x7 titik. Bentuk karakternya terdapat pada gambar berikut:
11
Gambar 2.4. Bentuk Karakter LCD2.3. REAL TIME CLOCK (RTC)
Real Time Clock adalah merupakan komponen utama dari sistem pewaktu
nyata yang berfungsi sebagai sebuah rangkaian jam digital yang tetap bekerja selama 10 tahun walaupun power supply tidak diaktifkan dan data-data waktu tersimpan dalam memori yang bersifat Non Volatile pada IC tersebut. Real Time Clock yang digunakan adalah seri DS12887.
RTC DS12887 mempunyai 14 buah register yang terdiri dari 4 buah Register Kontrol dan 10 buah Register Data. Register Data sendiri terpisah menjadi register waktu dan Register Alarm. Setelah Register-register kontrol diinisialisasi, maka data waktu ataupun alarm dapat dilihat atau diatur dengan cara mengakses register-register data tersebut.
12 RTC DS 12887 memiliki register yg dapat menunjukkan detik, menit, jam, tanggal, bulan dan tahun. RTC ini didesain memiliki 128 lokasi RAM yang terdiri dari 15 byte untuk data waktu serta kontrol, dan 113 byte sebagai RAM yang dapat digunakan sebagai RAM pada umumnya. RTC DS 12887 menggunakan bus yang termultipleks untuk menghemat pin. RTC ini juga dilengkapi dengan pin IRQ untuk kemudahan dalam proses [4]. Gambar dan tabel berikut ini menjelaskan fungsi masing-masing pin yang ada : U17
DS12887 4 5 6 7 8 9 10 11 1 13 14 15 17 18 19 23 24 12 AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 MOT CS AS R/W DS RST IRQ SQW
VC
C
G
ND
Gambar 2.5 IC RTC DS12887Tabel 2.3 Konfigurasi RTC DS12887 Nama Pin KeteranganMOT Motorola / Intel timing AD0-AD7 Bus DATA / ADDRESS yang termultipleks CS Chip Select AS Address Strobe R/W Write Strobe DS Data Strobe RESET Reset
IRQ Interrupt Request Output SQW Keluaran Sinyal Kotak
VCC Catu tegangan +5 volt Gnd Ground RCLR Hapus RAM
13
2.4. PAPAN PENGUNCI (KEYPAD) Keypad sering digunakan sebagai suatu input pada beberapa peralatan yang
berbasis mikroprosessor atau mikrokontroller. Keypad sesungguhnya terdiri dari sejumlah saklar, yang terhubung sebagai baris dan kolom dengan susuan seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.5 [5]. Keypad 4x3 di sini adalah sebuah keypad matrix dengan susunan empat baris dan tiga kolom yang tidak menggunakan
common.
Gambar 2.6. Konstruksi Keypad2.5. TRANSISTOR
Transist sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang
14 di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya [6].
Salah satu fungsi aplikasi dari transistor adalah sebagai saklar (switching) dan transistor yang digunakan adalah 2N2222. Karena berfungsi sebagai saklar maka transistor dioperasikan pada dua daerah titik kerja, dengan tujuan menghasilkan dua kondisi ON dan OFF, yaitu daerah jenuh (saturasi) dan daerah tersumbat (cut off). Pada daerah jenuh (saturasi) transistor berada dalam keadaan saklar ON. Hal ini disebabkan tahanan dan tegangan antara kolektor dan emiter mendekati nol, sehingga kutub kolektor dan emiter akan terhubung singkat (short circuit ) yaitu sebesar tegangan transistor yang dipakai.
Pada daerah tersumbat (cut off), transistor berada dalam keadaan OFF. Hal ini terjadi karena besar resistansi antara kolektor dan emitor mendekati tak terhingga sehingga membentuk suatu rangkaian terbuka (open circuit).
Arus dalam rangkaian mengalir melalui kaki kolektor menuju emitor seperti
Gambar 2.7. Arus mengalir melalui terminal positif mengelilingi rangkaian dan kembali ke terminal negatif. Arus mengalir melewati transistor menurut tandapanah dari kaki emitor pada simbol diagram rangkaian. b e c s u r A
Gambar 2.7. Arah Arus Pada Transistor15 Sewaktu transistor berfungsi sebagai saklar, transistor akan mengalirkan atau menghentikan arus. Transistor tersebut bekerja pada daerah cut-off dan jenuh (saturasi). Rangkaian transistor saklar dapat dilihat pada gambar 2.8.
Gambar 2.8. Transistor sebagai saklarDengan menggunakan hokum Kirchof tegangan, maka besarnya arus kolektor (Ic) dapat dicari yaitu:
- -Vcc + VR + V = 0
C CE
VR C = Vcc- V CE
I C .R C = Vcc - V CE Vcc −
V CE
I C = ………………………….………………(2.1) Rc
Pada keadaan jenuh maka tegangan antara kaki kolektor dan emitter (V CE ) dan arus kolektor adalah sebagai berikut:
V = V (sat)……………………….………………….(2.2)
CE CE
Vcc − V ( sat ) CE
I C (sat) = ……………….………………..(2.3) Rc
Karena transistor bekerja pada keadaan jenuh (V CE mendekati 0 volt) maka nilai
V dapat diabaikan sehingga arus kolektor pada keadaan jenuh menjadi: CE
16
Vcc
(sat) …………………….…………………….(2.4)
I C = Rc
Sedangkan arus basis dalam keadaan jenuh yaitu:
Ic (sat )
I B (min) = …………………….………………..(2.5)
β B Transistor bekerja dalam keadaan jenuh apabila I > I (min). Besar arus I dapat
B B B
dicari dengan menggunakan hukum Kirchof tegangan yaitu sebagai berikut: B B
- V B + VR B + V BE = 0
VR - B =
V B
V BE B V − B BE
V I B = …………….………….………………...(2.6) R B
Transistor dalam daerah cut-off yaitu: B
I B = 0…………………………………………………..(2.7)
V CE = Vcc………………………….…………………...(2.8)
2.6. RELAY Relay adalah jenis kontak yang diaktifkan melalui elektromagnetik.
Konstruksi relay terdiri dari lilitan (coil) yang dililit pada inti besi lunak yang akan menghasilkan medan magnet bila diberi tegangan yang sesuai. Medan magnet tersebut akan menarik saklar kontak, sehingga posisi saklar kontak akan berubah dari kutub yang satu ke kutub yang lainnya atau mungkin terlepas dari kutub yang sebelumnya. Keadaan ini akan bertahan selama masih ada arus yang mengalir pada
17
coil relay dan bila arus sudah tidak ada lagi, maka relay akan kembali ke keadaan
semula. Jenis relay biasanya disebut sebagai :
- Relay normal open (NO) atau relay normal terbuka, yang artinya bila pada
coil relay tidak ada arus yang mengalir, maka keadaan saklar kontak relay terbuka.
- Relay normal close (NC) atau relay normal tertutup, yang artinya bila pada
coil relay tidak ada arus yang mengalir, maka keadaan sakalar kontak relay tertutup.
18
BAB III PERANCANGAN SISTEM Pengaturan waktu operasi peralatan listrik secara otomatis ini dapat mengatur
peralatan-peralatan listrik seperti alat pemanas, lampu dan lain sebagainya secara
real time untuk waktu ON dan OFF. Penjadwalan ini didasarkan atas pemrograman
waktu ON dan OFF peralatan litstrik melalui keypad kemudian data-data tersebut dibandingkan dengan data pewaktuan RTC. Bila waktu ON yang diprogram sama dengan waktu pada RTC maka relay akan ON untuk menghidupkan peralatan listrik dan bila waktu OFF yang diprogram sama dengan waktu pada RTC maka relay akan OFF. Peralatan listrik yang bisa diatur waktu ON dan OFF sebanyak 2 buah (2 Jalur) dimana penjadwalan peralatan listrik tersebut dapat berdasarkan : Jam- Hari- Tanggal-Bulan.
3.1. BLOK DIAGRAM
Blok diagram dari pengaturan waktu operasi peralatan listrik secara otomatis dapat dilihat pada Gambar 3.1. Mikrokontroler merupakan basis utama untuk melakukan pengaturan. Proses pemasukan data dan pengesetan dilakukan melalui keypad dan untuk tampilan pewaktuan digunakan LCD 16 x 2 baris. Untuk waktu ON dan OFF diprogram dengan menggunakan keypad. Data-data pemrograman akan disimpan di EEPROM. Mikrokontroler akan membaca register- register pewaktuan di RTC kemudian menampilkanya di LCD. Data pembacaan register-register pewaktuan akan dibandingkan dengan data-data pemrograman yang sudah dilakukan sebelumnya. Hasil perbandingan akan dikirim dan digunakan untuk meng-ON/OFF-kan relay melalui transistor (Driver). Apabila transistor pada keadaan ON maka relay akan aktif dan menghubungkan tegangan 220V ke beban yang sudah dihubungkan ke sistem.