PERTUNJUKAN LASER DIGITAL TUGAS AKHIR - Pertunjukan laser digital - USD Repository

  

PERTUNJUKAN LASER DIGITAL

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

memperoleh gelar Sarjana Teknik

  

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

LEO AGUNG CAHYONO

  

NIM: 005114036

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

  

DIGITAL LASER SHOW

FINAL PROJECT

Presented as partial fulfillment of the requirements to obtain

The Sarjana Teknik Degree

  

In Electrical Engineering Study Program

By:

LEO AGUNG CAHYONO

  

NIM: 005114036

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2007

HALAMAN PERSEMBAHAN

• +Tftfpsboh!ujebl!ejojmbj!ebsj!tfcfsbqb!ujohhj!ejb!nfmpnqbu-!ubqj!ebsj!

  tfcfsbqb!ujohhj!ejb!nfmfoujoh!lfncbmj!tfufmbi!ejb!kbuvi+!

  

“Setiap kejadian dalam hidup adalah takdir dan kita tidak dapat merubahnya. Namun,

bagaimana kita menyikapinya merupakan pilihan bebas kita. Dan pilihan bebas kita itulah yang

akan menentukan takdir kita selanjutnya”

  “Cinta itu

  putih

  , namun jangan pernah lupa bahwa putih itu sebenarnya me ji ku hi bi ni u ”

  Skripsi ini kupersembahkan untuk: Baba ^⁄ Bapak, Ibu, dan Adikku ^⁄ Teman-teman ^⁄ Siapa saja ^⁄

KATA PENGANTAR

  Puji syukur sebesar-besarnya penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas berkah, rahmat, cobaan dan masalah, kesulitan, serta kasih-Nya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik.

  Penulisan skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi penulis dan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro di Universitas Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada hasil-hasil yang penulis peroleh mulai dari perancangan, pembuatan alat sampai pada pengujian alat yang, juga kemungkinan pengembangannya.

  Dengan selesainya Tugas Akhir yang memberikan banyak sekali pembelajaran dan pengembangan bagi penulis baik dari segi teknis maupun personalitas ini, maka penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Shrii Shrii Ananda Murtii, as the lovely Baba. Thanks for everything, Baba.

  2. Pak Djoko selaku pembimbing I, sekaligus sebagai mentor, dan motivator yang selalu menemani dan memberikan semangat, serta tidak pernah marah ataupun kesal walaupun penulis sering “menghilang”.

  3. Pak Tjendro, selaku pembimbing II, yang selalu tersenyum dan penuh pengertian.

  4. Para dosen, staf administrasi, serta laboran yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan, serta kesempatan untuk studi dan juga menyelesaikannya dengan baik.

  5. Bapak, Ibu, Tante Niek, Om Dikin dan Adikku Yus, yang selalu mencintai, mendukung dan mendoakanku.

  6. Rekan-rekan di teknik elektro: Teguh, Wayan, Andan, Titus, Poer, BK, BT, Stephen, Dewi, Tika, Wahyu, Supri, Bram dan teman-teman lainnya yang selalu menemani dan memberi masukan serta semangat dalam perjuangan ini.

  7. Rekan-rekan di AMURT: Dada Shiila, Paunkaj, Dada Satya, Dada Ratnesh, Didi Vitaraga, “mother” Amrta, Ista, mbak Sita dan mas Taufik, Mahadeva, mas Suman, Aravinda, Prabha, dan Baskar atas dukungan, kasih, dan pengertiannya selama ini. Terus berjuang teman-teman.

  8. Serta berbagai pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu di sini.

  Penulis menyadari bahwa dalam karya tulis ini masih terdapat banyak kekurangan dan masih jauh dari sempurna. Oleh akrena itu segala bentuk masukan, baik berupa kritik maupun saran yang membangun sangat penulis harapkan dari pembaca, demi perbaikan dan kesempurnaan skripsi ini. Terima kasih Tuhan.

  Yogyakarta, 27 Maret 2007 Penulis

PERTUNJUKAN LASER DIGITAL

  Disusun oleh: Leo Agung Cahyono

  005114036

  INTISARI Sinar laser telah digunakan secara luas dalam berbagai bidang kehidupan, seperti: medis, teknologi elektronika dan komunikasi, militer, serta hiburan. Sebagai sarana hiburan, sinar laser dapat digunakan untuk membangkitkan pola-pola geometris tertentu dengan cara memantulkannya ke sebuah atau beberapa cermin yang diputar dengan kecepatan dan arah putaran tertentu. Dalam penelitian ini, digunakan dua buah motor DC untuk memutar cermin yang akan digunakan sebagai sasaran pantulan sinar laser. Untuk mengendalikan kecepatan motor digunakan suatu metode pengendalian tegangan yang disebut PWM (Pulse Width Modulation). PWM dihasilkan oleh perangkat mikrokontroler AT89S51 dengan derajat kenaikan duty cycle sebesar 1%. Untuk dapat menghasilkan putaran yang dapat berputar ke dua arah, baik searah maupun berlawanan jarum jam, digunakan driver berupa jembatan H, yang terintegrasi dalam IC L293D. Masukan untuk pengendalian kecepatan dan arah tersebut dapat dilakukan melalui tombol push- button ataupun menggunakan remote control.

  Pola-pola yang dihasilkan pada penelitian ini menunjukkan bahwa bentuk dan arah gerakan pola-pola tersebut ditentukan oleh kecepatan dan arah putar cermin pemantulnya. Kata kunci : Laser, PWM, remote control, jembatan H, motor DC

DIGITAL LASER SHOW

  By: Leo Agung Cahyono

  005114036 ABSTRACT

  Laser has been widely use in many fields, such as: medic, communication and electronic technology, military and also entertainment. As an entertainment tool, laser can be used to generate several geometrical patterns by reflecting it to one or some mirrors which is rotated with a particular speed and direction.

  In this research, two DC motors are used to rotate two mirrors which are going to be used as a target of the laser reflection. To controlled the speed of the motors, a voltage-controlling methoed called Pulse Width Modulation (PWM) is implemented. The PWM is generated with 1% duty cycle increment or decrement by AT89S51 microcontroller. To obtain a rotation which can turn in two directions, clock and counter clock wise, an H-Bridge driver which is integrated in L293D driver is used. The inputs to control the speed and direction use push-button and remote control.

  The patterns that are generated in this research show that the shapes and the movement directions of those patterns are determined by the speed and the rotation direction of the reflecting mirrors.

  Keywords : Laser, PWM, remote control, H-Bridge, DC Motors

  DAFTAR ISI

  Halaman Judul ........................................................................................................... i Halaman Persetujuan ................................................................................................. iii Halaman Pengesahan ................................................................................................. iv Halaman Pernyatan Keaslian Karya .......................................................................... v Halaman Persembahan............................................................................................... vi Kata Pengantar ........................................................................................................... vii Intisari ....................................................................................................................... ix Abstract ...................................................................................................................... x Daftar Isi .................................................................................................................... xi Daftar Gambar ........................................................................................................... xiv Daftar Tabel ............................................................................................................... xvi Daftar Lampiran......................................................................................................... xvii

  BAB I. PENDAHULUAN

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

  1.2. Perumusan Masalah ........................................................................................ 1

  1.3. Pembatasan Masalah....................................................................................... 1

  1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian ....................................................................... 2

  1.5. Metodologi Penelitian..................................................................................... 2

  1.6. Sistematika Penulisan ..................................................................................... 3

  BAB II. DASAR TEORI

  2.1. Pola-Pola Dasar Hasil Tampilan Perangkat Laser Show................................ 4

  2.2. Kurva Lissajous .............................................................................................. 5 2.3. Hypotrochoid ..................................................................................................

  6 2.3.1. Hypocycloid...........................................................................................

  7 2.3.2. Rose........................................................................................................

  9 2.4. Laser ..............................................................................................................

  10

  2.5. Keunggulan Utama Laser .............................................................................. 11

  2.6. Mikrokontroler AT89S51 ............................................................................... 12 2.6.1. Pengenalan Mikrokontroler ...................................................................

  12

  2.6.2. Struktur Memori.....................................................................................

  12 2.6.2.1. RAM Internal ................................................................................

  13 2.6.2.2. Special Function Register .............................................................

  14 2.6.2.3. Flash PEROM ...............................................................................

  14 2.6.3. Timer......................................................................................................

  14 2.6.3.1. Timer Untuk Menghasilkan Tunda Waktu ..................................

  16 2.6.3.2. Tunda Waktu Menggunakan Looping .........................................

  16 2.6.4. Interupsi .................................................................................................

  17

  2.7. Rangkaian Single Chip Mikrokontroler ......................................................... 19

  2.8. Remote Control............................................................................................... 20

  2.8.1. Remote Control Sony............................................................................. 21

  2.8.2. IR Receiver Module............................................................................... 22 2.9. Motor DC .......................................................................................................

  22

  2.10. Penampil Seven-Segment ............................................................................. 24

  2.11. Pulse Width Modulation ............................................................................... 25

  2.12. Transistor Sebagai Saklar ............................................................................. 26 2.12.1. Kondisi Cuf-off....................................................................................

  27 2.12.2. Kondisi Saturasi ...................................................................................

  27 2.13. H-Bridge .......................................................................................................

  28 BAB III. PERANCANGAN

  3.1. Diagram Kotak Laser Digital.......................................................................... 31

  3.2. Konstruksi Dasar Digital Laser Show............................................................. 33

  3.3. Input Interface................................................................................................. 35

  3.3.1. Pengontrolan Menggunakan Tombol Push-Button................................ 35

  3.3.2. Pengontrolan Secara Nirkabel Menggunakan Remote Control ............. 36

  3.4. Driver Motor DC............................................................................................. 37

  3.5. Tampilan Seven-Segment ............................................................................... 39

  3.6. Perancangan Perangkat Lunak........................................................................ 41 3.6.1. Diagram Alir Utama ..............................................................................

  41

  3.6.2. Diagram alir Proses Inisilasisasi Utama ................................................ 42

  3.6.3. Interupsi Generator PWM...................................................................... 42

  3.6.4. Diagram Alir Interupsi Penekanan Tombol ........................................... 43

  3.6.4.1. Diagram Alir Subrutin Tunda Untuk Mengatasi Efek Bouncing . 45

  3.6.4.2. Diagram Alir Subrutin Pengubahan Arah Motor.......................... 46

  3.6.5. Diagram Alir Pendeteksian Remote Control ......................................... 47

  3.6.5.1. Diagram Alir Subrutin Tunda 2,45 mS......................................... 51

  3.6.6. Interupsi Scanning 7-Segment ............................................................... 52

  3.6.6.1. Diagram alir Subrutin Pengubahan Data dari Heksa Desimal Menjadi BCD ................................................................................ 53

  BAB IV. PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN

  4.1. Pengamatan Terhadap Sinyal Keluaran IR Receiver Module ........................ 56

  4.2. Pengamatan Terhadap Pulsa PWM................................................................. 57

  4.3. Hubungan kecepatan motor dengan presentase PWM.................................... 59

  4.4. Hubungan PWM, kecepatan motor, dan pola yang dihasilkan ....................... 64

  4.5. Bentuk fisik alat .............................................................................................. 66

  4.6. Penempatan mekanis motor, cermin, dan laser............................................... 67

  BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1. Kesimpulan .................................................................................................... 69 5.2. Saran ..............................................................................................................

  69 Daftar Pustaka .............................................................................................................. 70 Lampiran

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Prinsip dasar operasi laser show .........................................................

  4 Gambar 2.2. Pola dasar hasil tampilan laser show...................................................

  5 Gambar 2.3. Beberapa contoh kurva Lissajous ......................................................

  6 Gambar 2.4. Ilustrasi definisi hypotrochoid ............................................................

  6 Gambar 2.5. Ilustrasi definisi hypocycloid .............................................................

  7 Gambar 2.6. Hypocycloid dengan n berupa bilangan integer .................................

  8 Gambar 2.7. Hypocycloid dengan a/b berupa bilangan rasional ............................

  8 Gambar 2.8. Hypocycloid dengan a/b berupa bilangan irrasional ..........................

  8 Gambar 2.9. Rose dengan n berupa bilangan ganjil dan genap ..............................

  9 Gambar 2.10. Rose dengan n berupa bilangan rasional ............................................

  9 Gambar 2.11. Rose dengan n berupa bilangan irrasional .......................................... 10

Gambar 2.12. Alamat RAM internal dan Flash PEROM .......................................... 13Gambar 2.13. Register TMOD................................................................................... 14Gambar 2.14. Register TCON ................................................................................... 16Gambar 2.15. Register IE........................................................................................... 18Gambar 2.16. Sumber interupsi ................................................................................. 18Gambar 2.17. Rangkaian single chip microcontroller ............................................... 19Gambar 2.18. Rangkaian reset secara manual ........................................................... 20Gambar 2.19. Pemodulasian sinyal infra merah ........................................................ 21Gambar 2.20. Pengkodean lebar pulsa SIRC Sony.................................................... 21Gambar 2.21. Protokol SIRC Sony............................................................................ 22Gambar 2.22. Diagram blok receiver infra merah ..................................................... 22Gambar 2.23. Prinsip kerja motor DC ....................................................................... 23Gambar 2.24. Seven-segment .................................................................................... 24Gambar 2.25. Pengkabelan internal seven-segment .................................................. 24Gambar 2.26. Sinyal PWM dengan duty cycle bervariasi ......................................... 26Gambar 2.27. Transistor NPN sebagai saklar pada kondisi ideal versi electron flow 26Gambar 2.28. Transistor PNP sebagai saklar pada kondisi ideal versi electron flow 28Gambar 2.29. Rangkaian dasar sebuah H-bridge....................................................... 28Gambar 2.30. Diagram internal IC L293D ................................................................ 29Gambar 3.1. Diagram kotak digital laser show........................................................ 32Gambar 3.2. Layout digital laser show .................................................................... 34Gambar 3.3. Rangkaian antara push-button dengan mikrokontroler ....................... 35Gambar 3.4. Rangkaian antara IR Receiver dengan mikrokontroler....................... 37Gambar 3.5. Rangkaian driver motor DC................................................................ 37Gambar 3.6. Rangkaian seven-segment................................................................... 39Gambar 3.7. Diagram alir utama.............................................................................. 41Gambar 3.8. Diagram alir inisialisasi mikrokontroler ............................................. 42Gambar 3.9. Diagram alir interupsi timer 1: PWM ................................................. 43Gambar 3.10. Diagram alir interupsi penekanan tombol ........................................... 44Gambar 3.11. Diagram alir subrutin tunda bouncing ................................................ 45Gambar 3.12. Diagram alir subrutin tunggu tombol dilepas ..................................... 46Gambar 3.13. Diagram alir interupsi pendeteksian remote control ........................... 48Gambar 3.14. Diagram alir subrutin tunda 2,45 mS .................................................. 51Gambar 3.15. Diagram alir tampilan seven-segment................................................. 52Gambar 3.16. Diagram alir subrutin pengubahan data dari heksa decimal menjadi

  BCD .................................................................................................... 54

Gambar 3.17. Diagram alir subrutin pengecekan dan pengubahan nibble ................ 55Gambar 4.1. Sinyal keluaran IR Receiver module .................................................. 56Gambar 4.2. Bentuk pulsa PWM dengan duty cycle 63%....................................... 57Gambar 4.3. Hubungan kecepatan putar searah jarum jam (CW) motor 1 terhadap presentase PWM ................................................................................ 60Gambar 4.4. Hubungan kecepatan putar berlawanan jarum jam (CCW) motor 1 terhadap presentase PWM.................................................................. 61Gambar 4.5. Hubungan kecepatan putar searah jarum jam (CW) motor 2 terhadap presentase PWM ................................................................................ 60Gambar 4.6. Hubungan kecepatan putar berlawanan jarum jam (CCW) motor 2 terhadap presentase PWM.................................................................. 60Gambar 4.7. Bentuk fisik alat .................................................................................. 66Gambar 4.8. Penempatan mekanis motor, cermin, dan laser................................... 67

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Jenis-jenis laser besera panjng gelombang dan penggunaannya .............. 10Tabel 2.2. Mode kerja timer....................................................................................... 15Tabel 2.3. Tabel kebenaran IC L293D....................................................................... 30Tabel 3.1. Arah putaran motor DC ............................................................................ 38Tabel 3.2. Interupsi yang digunakan pada program Digital Laser Show................... 41Tabel 3.3. Perancangan fungsi dari tombol remote control yang ditekan ................. 50Tabel 4.1. Fungsi dari tombol remote control yang ditekan ...................................... 57Tabel 4.2. Data pengamatan duty cycle PWM .......................................................... 58Tabel 4.3. Kecepatan motor 1 saat berputar searah jarum jam (CW)........................ 60Tabel 4.4. Kecepatan motor 1 saat berputar berlawanan jarum jam (CCW) ............. 61Tabel 4.5. Kecepatan motor 2 saat berputar searah jarum jam (CW)........................ 62Tabel 4.6. Kecepatan motor 2 saat berputar berlawanan jarum jam (CCW) ............. 63Tabel 4.7. Pola yang terbentuk saat kedua motor berputar searah............................. 64Tabel 4.8. Pola yang terbentuk saat kedua motor berputar berlawanan arah............. 65

DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran I Rangkaian Digital Laser Show Lampiran II Source code program Digital Laser Show Lampiran III Kode tombol remote control SONY RM-687C Lampiran IV Datasheet mikrokontroler Atmel AT89S51 Lampiran V Datasheet IC L293D Lampiran VI Datasheet Transistor BC516 Lampiran VII Datasheet Seven-segment MAN5750

BAB I PENDAHULUAN

  1.1. Latar Belakang

  Sejak pertama kali berhasil diujicobakan pada tahun 1960 oleh fisikawan Amerika Serikat, Theodore Harold Maiman (Microsoft, 2005), teknologi dan aplikasi laser terus berkembang dengan pesat. Hal ini mengakibatkan berbagai bidang yang mengaplikasikan laser dalam sistemnya seperti medis, teknologi elektronika dan komunikasi, militer, serta hiburan juga mendapat berbagai kemajuan yang cukup berarti.

  Dalam bidang hiburan, laser digunakan untuk mendapatkan efek-efek visual yang biasanya mengiringi sebuah pertunjukan kembang api. Efek-efek sinar laser telah memancing rasa keingintahuan banyak orang tentang apa sebenarnya sinar laser itu dan bagaimana caranya menghasilkan pola-pola yang indah tersebut.

  Seperangkat alat profesional akan menjadi terlalu berlebihan apabila hanya akan digunakan untuk memuaskan rasa keingintahuan tersebut. Karena selain mahal, tentu juga membutuhkan sumber daya listrik dan standar operasional yang tinggi. Untuk itu, diperlukan suatu miniatur yang lebih sederhana namun tetap dapat digunakan sebagai sarana hiburan sekaligus pembelajaran.

  1.2. Perumusan Masalah

  Dari latar belakang masalah tersebut diatas, dapat dirumuskan menjadi beberapa masalah sebagai berikut:

  1. Bagimana menghasilkan suatu perangkat keras laser show yang kompak dan

  portable

  namun tetap dapat menghasilkan berbagai pola-pola visual?

  2. Bagaimana membuat program untuk mendukung perangkat tersebut?

  3. Bagaimana menghasilkan perangkat laser show yang user friendly?

  4. Bagaimana menghasilkan perangkat laser show yang dapat dikendalikan dari jauh menggunakan remote control?

1.3. Pembatasan Masalah

  Dalam pembuatan peralatan laser show digital ini dilakukan beberapa batasan sebagai berikut:

  1. Metode untuk mendapatkan berbagai efek visual adalah dengan memantulkan sinar laser pada cermin yang berputar.

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

  2. Sebagai sarana pembelajaran teori maupun aplikasi PWM.

  3. Perancangan software pengendalian kecepatan dan arah putar menggunakan metode PWM dalam diagram alir (flowchart).

  2. Perancangan schematic digital laser show.

  1. Studi pustaka tentang teknik pengendalian kecepatan dan arah putar untuk laser show , serta pengiriman sinyal melalui remote control.

  4. Sebagai sarana pembelajaran pembuatan penelitian yang terstruktur dan baik.

  3. Sebagai sarana pembelajaran teori maupun aplikasi mikrokontroler AT89S51.

  Manfaat yang didapatkan penulis dari penelitian ini adalah: 1. Sebagai sarana pembelajaran teori maupun aplikasi sinar laser.

  2. Pengaturan kecepatan putaran cermin dilakukan dengan metode Pulse Width Modulation (PWM) secara digital.

  Manfaat yang didapat user dari penelitian ini adalah peralatan ini dapat digunakan sebagai sarana hiburan untuk berbagai kalangan pengguna, serta dapat dijadikan sarana pembelajaran bagi mereka yang tertarik untuk mengembangkan teori dan aplikasi PWM serta laser dalam dunia sehari-hari khususnya sebagai sarana hiburan.

  Tujuan penelitian ini adalah menghasilkan suatu perangkat digital laser show yang mampu menghasilkan berbagai pola visual akibat pantulan sinar laser terhadap dua buah cermin yang berputar. Kedua cermin tersebut diputar pada titik tengahnya menggunakan dua buah motor DC, dan kecepatannya akan diatur menggunakan metode PWM atau Pulse Width Modulation.

  7. Sumber cahaya laser yang digunakan berasal dari laser pointer.

  6. Mikrokontoler yang digunakan adalah AT89S51 buatan ATMEL.

  5. Motor yang digunakan merupakan motor dc sebanyak dua buah.

  4. Isyarat masukan diberikan dengan menekan push button atau menggunakan remote control infra merah.

  3. Besaran kenaikan atau penurunan duty cycle adalah 1%.

1.5. Metodologi Penelitian

  4. Perancangan layout PCB digital laser show.

  5. Implementasi flowchart digital laser show dalam bentuk progam yang terstruktur.

  6. Pengambilan dan analisis data dari perangkat yang berhasil diperoleh.

1.6. Sistematika Penulisan

  BAB I PENDAHULUAN Memuat gambaran secara umum mengenai isi tugas akhir BAB II DASAR TEORI Memuat tinjauan kepustakaan yang merupakan landasan teori dari masalah yang akan dibahas

BAB III PERANCANGAN Memuat penjelasan mengenai perancangan alat, baik secara hardware maupun software. BAB IV PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN Memuat data-data peralatan yang dibuat disertai pembahasannya BAB V KESIMPULAN dan SARAN

BAB II DASAR TEORI Laser show pada dasarnya merupakan suatu hiburan yang dihasilkan dari

  manipulasi sinar laser untuk mendapatkan pola-pola geometris tertentu. Secara sederhana, hal ini dapat dilakukan dengan memantulkan sinar laser terhadap satu atau beberapa cermin yang berputar sebelum akhirnya dipantulkan ke dinding atau layar. Tampilan pada layar inilah yang kemudian dapat diamati sebagai pola-pola geometris (Harsono, 2005).

Gambar 2.1 mengilustrasikan bagaimana hal ini dilakukan.

  2

  3

  5

  4

  1 Gambar 2.1. Prinsip dasar operasi laser show (Harsono, 2005) Keterangan gambar:

  1. Laser pointer

  2. Pantulan sinar laser

  3. Cermin

  4. Motor DC

  5. Pola yang dihasilkan

2.1. Pola-Pola Dasar Hasil Tampilan Perangkat Laser Show

  Pola-pola dasar hasil tampilan perangakat laser show berdasarkan kondisi putaran motor adalah sebagai berikut (Harsono, 2005):

1. Pola dasar saat kedua motor tidak berputar adalah berupa titik sinar laser yang diam.

  2. Pola dasar saat salah satu motor berputar sedangkan motor yang lain diam adalah berbentuk lingkaran seperti diperlihatkan pada gambar 2.2(a)

  3. Pola dasar saat kedua motor berputar dengan arah yang sama adalah berbentuk seperti gambar 2.2(b).

  4. Pola dasar saat kedua motor berputar dengan arah yang berlawanan yakni CW dan CCW adalah berbentuk seperti gambar 2.2(c).

  (a) (b) (c)

Gambar 2.2. Pola dasar hasil tampilan perangkat laser show (Harsono, 2005)

  (a) Salah satu berputar (b) Dua motor berputar searah (c) Dua motor berputar berlawanan

2.2. Kurva Lissajous

  Dalam matematika, kurva Lissajous (Gambar Lissajous atau Kurva Bowditch) merupakan grafik dari sistem persamaan parametris seperti ditunjukkan pada persamaan

  2.1. Persamaan ini menjelaskan gerakan harmonik kompleks. Keluarga kurva-kurva semacam ini diteliti oleh Nathaniel Bowditch pada 1815, dan diteliti lebih lanjut oleh Jules Antoine Lissajous pada 1857 (---, 2007).

  (2.1) Tampilan kurva sangat dipengaruhi oleh perbandingan a/b. Untuk hasil perbandingan sama dengan satu, grafiknya akan berbentuk elips, dengan kasus khusus meliputi bentuk lingkaran (untuk A = B, δ = π/2 radian), dan garis (untuk δ = 0). Bentuk sederhana lissajous yang lain adalah parabola (untuk a/b = 2, δ = π/2). Perbandingan yang lain akan menghasilkan kurva yang lebih kompleks, yang akan berupa kurva tertutup bila a /b menghasilkan bilangan rasional (---, 2007).

  Sebelum tercipta komputer grafis modern, Lissajous biasanya dihasilkan menggunakan osiloskop. Dua masukan sinusoidal berbeda fase dihubungkan pada osiloskop dalam mode X-Y dan perbedaan fase antara keduanya akan ditampilkan dalam bentuk kurva Lissajous. Lissajous juga dapat dihasilkan secara mekanis dengan menggunakan harmonograph. Dalam osiloskop, diandaikan x adalah Ch1, dan y adalah Ch2. A merupakan amplitudo Ch1, dan B merupakan amplitudo Ch2. Sedangkan a merupakan frekuensi Ch1, dan b merupakan frekuensi Ch2 sehingga a/b merupakan perbandingan frekuensi dari kedua channel, dan δ merupakan beda fase dari kurva sinus Ch1. Gambar 2.3 memeperlihatkan beberapa kurva Lissajous dengan δ = π/2, a bilangan ganjil, b bilangan genap, dan |a - b| = 1. (---, 2007).

  a a a a a a

  = 1, b = 2 = 3, b = 2 = 3, b = 4 = 5, b = 4 = 5, b = 6 = 9, b = 8 (a:b = 1:2) (a:b = 3:2) (a:b = 3:4) (a:b = 5:4) (a:b = 5:6) (a:b = 9:8)

Gambar 2.3. Beberapa contoh kurva Lissajous (---, 2007)

  2.3. Hypotrochoid Hypotrochoid merupakan suatu roulette yang tercitrakan dari sebuah titik P yang

  terhubung dengan sebuah lingkaran dengan radius b, yang bergerak mengelilingi bagian dalam lingkaran lain dengan radius a, dengan P merupakan jarak h, dari titik pusat lingkaran yang di dalam. Ilustrasi dari definisi hypotrochoid diperlihatkan pada gambar

  2.4. Persamaan parametrik dari sebuah hypotrochoid ditunjukkan seperti pada persamaan 2.2 dan 2.3 (Weisstein, 2006) .

Gambar 2.4. Ilustrasi definisi hypotrochoid (Weisstein, 2006)

  

a b

⎛ − ⎞

• x = ( a − b ) cos t h cos t ⎜ ⎟ (2.2)

  

b

⎝ ⎠

a b

  

⎛ − ⎞

y = ( a − b ) cos t − h cos t

  

⎜ ⎟

  (2.3)

  

t

⎝ ⎠

  Bentuk-bentuk khusus dari hypotrochoid antara lain adalah: hypocycloid dengan h = b, ellipse dengan a = 2b, dan rose dengan nilai a dan b sesuai persamaan berikut (Weisstein, 2006):

  n h n − h 2 ( 1 ) a = , dan b =

  (2.4)

  1

  1 n + + n

2.3.1. Hypocyloid

  Hypocycloid merupakan kurva yang dihasilkan dari sebuah titik tetap P yang

  berada pada keliling sebuah lingkaran kecil ber-radius b, yang berputar mengelilingi bagian dalam lingkaran yang lebih besar dengan radius a, dengan a > b. Oleh karena itu

  

hypocycloid merupakan hypotrochoid dengan h = b. Ilustrasi dari definisi tersebut

diperlihatkan pada gambar 2.5. (Weisstein, 2006).

Gambar 2.5. Ilustrasi definisi hypocycloid (Weisstein, 2006)

  Sebuah hypocycloid berpetal n, mempunyai persamaan n = a b . Untuk

  /

n ≡ a b adalah bilangan integer, dan x(0) = a, maka nilai x dan y hypocycloid

  /

  ditunjukkan pada persamaan 2.5 dan 2.6. Beberapa gambar hypocycloid dengan n bernilai integer diperlihatkan pada gambar 2.6 (Weisstein, 2006).

  x =

  (2.5)

  y =

  (2.6) Gambar 2.6. Hypocycloid dengan n berupa bilangan integer (Weisstein, 2006).

  ≡

  Apabila n a / b merupakan bilangan rasional, maka kurvanya akan tertutup dan mempunyai a petal. Beberapa ilustrasi hypocycloid dengan a / b bernilai rasional diperlihatkan pada gambar 2.7. Sedangkan apabila a / b merupakan bilangan irrasional maka kurvanya tidak akan pernah menutup. Hypocycloid dengan a / b berupa bilangan irrasional ditunjukkan pada gambar 2.8 (Weisstein, 2006).

Gambar 2.7. Hypocycloid dengan a / b berupa bilangan rasional (Weisstein, 2006).Gambar 2.8. Hypocycloid dengan a / b berupa bilangan irrasional (Weisstein, 2006).

2.3.2. Rose

  Rose merupakan sebuah kurva yang berbentuk seperti kelopak bunga. Kurva ini

  diberi nama rhodonea oleh seorang matematikawan Italia bernama Guido Grandi antara tahun 1723 dan 1728 karena bentuknya yang menyerupai mawar. Persamaan polar untuk

  

rose diperlihatkan pada persamaan 2.7. Apabila n merupakan bilangan ganjil maka rose

  akan memiliki kelopak sebanyak n. Sedangkan apabila n genap maka kelopaknya berjumlah 2n. Beberapa gambar rose dengan n ganjil dan genap diperlihatkan pada

gambar 2.9 (Weisstein, 2006).

  atau (2.7)

Gambar 2.9. Rose dengan n berupa bilangan ganjil dan genap (Weisstein, 2006)

  Seandainya merupakan bilangan rasional, maka kurvanya akan menutup pada sudut polar , dengan jika adalah ganjil, dan jika adalah genap. Sedangkan apabila n merupakan bilangan irrasional maka jumlah kelopaknya adalah tak terhingga. Bentuk rose dengan n berupa bilangan rasional diperlihatkan pada gambar 2.10, sedangkan untuk n berupa bilangan irrasional diperlihatkan pada gambar 2.11 (Weisstein, 2006).

Gambar 2.10. Rose dengan n berupa bilangan rasional (Weisstein, 2006)Gambar 2.11. Rose dengan n berupa bilangan irrasional (Weisstein, 2006)

2.4. Laser

Tabel 2.1. Jenis-jenis laser beserta panjang gelombang dan kegunaannya (Matsuda, 1987)

  Panjang gelombang Nama laser Kegunaan Keterangan (dalam mikron) Laser excimer

  0,193 Reaksi optika Argon-fluorine Laser excimer

  Daerah cahaya yang tidak 0,248 Belum diketahui Krypton-fluorine tampak oleh mata manusia.

  Sinar X (0,0001 mikron) Laser excimer 0,308 Belum diketahui dan sinar Ultraungu

  Xenon-chlorine (0,2 sampai 0,38 mikron) Laser Argonion 0,33 dan 0, 36 Belum diketahui

  Laser Nitrogen 0,337 Belum diketahui Laser berwarna 0,32 sampai 1 Analisis spektroskopi Laser Argonion 0,488 Pertunjukan Daerah cahaya yang Laser uap tembaga 0,51 dan 0,578 Simulasi laser berwarna tampak oleh mata manusia

  (0,38 sampai 0,77 mikron) Laser Helium-Neon 0,633 Peralatan yang teliti (presisi) Laser ruby 0,694 Radar laser Laser semikonduktor 0,83 Disk laser

  Penyatuan nuklir Laser gelas 1,06 menggunakan laser Daerah cahaya yang tidak

  YAG laser 1,06 Pemrosesan laser tampak oleh mata manusia. Laser semikonduktor 1,3 Komunikasi optika Sinar inframerah

  (0,8 sampai 1000 mikron) Komunikasi optika Laser Iodine 1,315 (jarak jauh) Laser karbondioksida 10,6 Pemrosesan laser Laser yang merupakan kependekan dari Light Amplification by Stimulated

  Emission of

  Radiation adalah paket berkas cahaya yang gelombang-gelombang puncaknya terdapat pada kedudukan panjang yang sama, pada waktu yang sama, serta pada arah gerakan yang sama pula, atau secara sederhana dapat dikatakan sebagai suatu berkas cahaya yang terdiri atas gelombang-gelombang yang sama dan sebangun. Pada berkas cahaya ini tidak dijumpai adanya beberapa panjang gelombang yang berbeda seperti pada berkas cahaya matahari (Matsuda, 1987).

  Panjang gelombang laser tergantung dari mediumnya, atau lebih tepatnya lagi pada tipe atom dan molekul yang terdapat di dalam medium itu. Sebagai contoh adalah laser ruby, laser tersebut dibuat dari cahaya yang dipancarkan oleh atom-atom khrom dan memiliki panjang gelombang 0,6943 mikron (Matsuda, 1987). Beberapa jenis laser beserta panjang gelombang dan kegunaannya dapat dilihat pada tabel 2.1

2.5. Keunggulan Utama Laser

  Laser mempunyai empat kelebihan utama yang menonjol yang tidak dijumpai dalam cahaya matahari maupun cahaya yang berasal dari listrik, yaitu: (Matsuda, 1987)

  1. Sifatnya yang monokromatis atau dengan perkataan lain laser hanya memiliki satu warna cahaya (panjang gelombang) saja. Sehingga apabila laser dilewatkan pada prisma, sinarnya tidak akan terurai.

2. Arah sorotnya yang sangat baik. Laser menyorot menurut garis lurus dan hampir tidak menyebar sehingga hampir tidak mengalami penurunan energi.

  3. Energinya memiliki kerapatan (densitas) yang tinggi sehingga tenaganya yang luar biasa besar itu dapat dipusatkan pada sebuah titik yang sangat kecil menggunakan lensa. Pemusatan energi ini dapat menghasilkan energi yang cukup besar dan temperatur yang tinggi.

  4. Sifat koherennya (pertaliannya) yang baik. Sifat koheren ini dapat dilihat apabila laser dilewatkan pada serangkaian lubang kecil maka gelombang cahaya keluarannya akan bertumpuk membentuk pola-pola garis yang sangat rapi. Hal ini dikarenakan sinar laser mempunyai gelombang yang sebangun dan sama. Aplikasi dari tingginya sifat koherensi laser adalah penggunaan laser pada holografi tiga dimensi dan juga sebagai alat pengukur dimensi suatu objek dengan tingkat ketelitian tinggi.

2.6. Mikrokontroler AT89S51

  2.6.1. Pengenalan Mikrokontroler

  Mikrokontroler atau biasa disingkat MCU adalah suatu keping komputer tunggal yang bertugas mengeksekusi program yang digunakan oleh user untuk mengontrol satu atau beberapa peralataan. Program ini dapat disimpan di dalam keping memori EEPROM eksternal atau dalam memori EEPROM internal di dalam mikrokontroler itu sendiri. Mikrokontroler dapat ditemukan di dalam peralatan-peralatan seperti oven mirowave, mobil, keyboard, pemutar CD, telepon genggam, VCR, sistem keamanan, dan sebagainya (Steiner, 2004).

  Mikrokontroler digunakan dalam sistem-sistem yang membutuhkan kemampuan berkomputasi yang tidak sekompleks komputasi pada komputer sekelas 486 atau pentium. Sistem-sistem berbasiskan mikrokontroler secara umum lebih kecil, lebih handal, dan lebih murah. Mereka ideal untuk digunakan pada aplikasi-aplikasi seperti tersebut diatas, dimana ukuran dan biaya adalah pertimbangan yang sangat diutamakan (Steiner, 2004).

  Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4K byte

  

in-system programmable Flash memori. On-chip Flashnya memungkinkan memori

  program untuk diprogram di dalam sistem atau menggunakan programmer memori

  

nonvolatile konvensional. (Atmel, 2001). Memori program internal ini memungkinkan

  AT89S51 untuk bekerja dalam mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan memori eksternal untuk menyimpan source codenya (Nalwan, 2003).

  2.6.2. Struktur Memori

  AT89S51 mempunyai struktur memori yang terdiri atas (Nalwan 2003):

  1. RAM internal, yaitu memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara.

  2. Spesial Function Register atau SFR, yaitu memori yang berisi register-register yang mempunyai fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler, seperti timer, serial, dan lain-lain.

  3. Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi-instruksi MCS- 51.

  Seperti terlihat pada gambar 2.12, AT89S51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM dan Flash PEROMnya. RAM internal dialamati oleh RAM Address

  

Register , sedangkan Flash PEROM dialmati oleh Program Address Register. Dengan adanya struktur memori yang terpisah tersebut, walaupun RAM internal dan Flash PEROM mempunyai alamat awal yang sama, yaitu 00, namun secara fisik kedua memori tersebut tidak saling berhubungan (Nalwan, 2003).

Gambar 2.12. Alamat RAM internal dan Flash PEROM

2.6.2.1. RAM Internal

  RAM internal pada AT89S51 menempati alamat memori RAM antara 00H hingga

  7FH. Menurut Nalwan, 2003, RAM internal terdiri atas:

  1. Register banks

  89S51 mempunyai delapan buah register mulai dari R0 hingga R7. Kedelapan buah register ini selalu terletak pada bank 0 atau alamat 00H hingga 07H setiap kali sistem direset. Namun posisi R0 hingga R7 dapat dipindah ke bank 1 (08H hingga 0FH),

  bank 2 (10H hingga 17H), atau bank 3 (18H hingga 1FH) dengan mengatur bit RS0 dan RS1 pada PSW atau Program Status Word.

  2. Bit Addressable RAM RAM pada alamat 20H hingga 2FH dapat diakses secara pengalamatan bit sehingga hanya dengan sebuah instruksi saja, setiap bit dalam area ini dapat diset, clear, AND, atau di-OR-kan.

  3. General Purpose RAM

  General Purpose RAM terletak pada alamat 30H hingga 7FH dan dapat diakses dengan pengalamatan langsung maupun tidak langsung.

  2.6.2.2. Special Function Register

Spesial Function Register

  AT89S51 mempunyai 21 atau SFR yang terletak antara alamat 80H hingga FFH. Beberapa dari register-register ini juga mampu dialamati dengan pengalamatan bit sehingga dapat dioperasikan seperti pada Bit Addressable RAM (Nalwan, 2003).

  2.6.2.3. Flash PEROM

  AT89S51 mempunyai 4K byte Flash PEROM atau Programmable and Erasable

  

Read Only Memory , yaitu ROM yang dapat ditulis ulang atau dihapus menggunakan

  sebuah perangkat programmer. Flash PEROM dalam AT89S51 menggnakan Atmel’s

  

High-Density Non Volatile Technology yang mempunyai kemampuan untuk ditulis ulang