PENGUKUR LAMA WAKTU KERJA ALAT ( HOUR METER )

PENGUKUR LAMA WAKTU KERJA ALAT

( HOUR METER )

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

I WAYAN SANTRA 00 5114 006 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

PENGUKUR LAMA WAKTU KERJA ALAT TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

I WAYAN SANTRA 00 5114 006 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2007

HOUR METER

Final Project

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

By:

I WAYAN SANTRA

00 5114 006

Electrical Engineering Study Program

Electrical Engineering Department

Faculty of Engineering

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2007

MOTTO

KEGAGALAN ADALAH PROSES

UNTUK

MENUJU KEBERHASILAN Halaman Persembahan

Dengan rasa syukur kepada Tuhan, sekripsi ini

saya persembahkan untuk:

Kedua orang tuaku tercinta Adik-adikku tersayang Kekasihku yang aku sayangi Sahabat – sahabatku yang terbaik Judul : Pengukur Lama Waktu Kerja Alat ( Hour Meter ) Nama Mahasiswa : I Wayan Santra No. Mahasiswa : 005114006

INTISARI

Hour meter adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui berapa

lama kerja suatu peralatan. Alat ini secara khusus digunakan untuk peralatan

elektronika yang menggunakan catu daya AC ( Alternating Current ) 5 sampai

500 Watt 220 Volt.

Dalam penelitian ini hour meter dikendalikan dengan sebuah

mikrokontroler MC68HC908QY4 buatan Motorola, antarmuka I C ( Inter

Integrated Circuit ) dengan RTC ( Real Time Clock ) DS1307 sebagai sumber

informasi waktu. Data hasil pengukuran ditampilkan dengan sebuah modul LCD (

Liquid Crystal Display ) M1632 16x2. Hour meter juga dilengkapi dengan 2 buah

tombol push button untuk pengaturan waktu dan memilih menu yang hendak

ditampilkan pada LCD.

Hour meter ini sudah dicoba dan dapat bekerja pada beban resistif 5 Watt,

10 Watt, 25 Watt, 35 Watt, 40 Watt, 50 Watt, 65 Watt, 100 Watt, 150 Watt, 200

Watt, 300, Watt, 400 Watt dan 500 Watt AC 220 Volt, juga pada beban induktif

72 Watt AC 220 Volt. Data yang ditampilkan berupa informasi tanggal peralatan

pertama dan terakhir digunakan, lama penggunaan peralatan terakhir serta total

penggunaan dari awal sampai akhir. Kata kunci : Hour meter, MC68HC908QY4.

Title : Hour Meter Student Name : I Wayan Santra Student ID : 005114006

ABSTRACT

Hour meter is appliance which can be used to know how long work an

equipments. This appliance peculiarly to be used at electronics equipments using

power supply AC 5 until 500 Watt 220 Volt.

In this research is hour meter controlled with a microcontroller

2 MC68HC908QY4 made in Motorola, with Inter Integrated Circuit ( I C ) interface

Real Time Clock ( RTC ) DS1307 as source of time information. Result of

measurement presented with a module Liquid Crystal Display ( LCD ) M1632

16x2. Hour meter also provided by 2 tactile switch for the arrangement of time

and chosen the menu which will be presented at LCD.

This hour meter have been tried and can put hand to the 5 Watt, 10 Watt,

25 Watt, 35 Watt, 40 Watt, 50 Watt, 65 Watt, 100 Watt, 150 Watt, 200 Watt, 300,

Watt, 400 Watt and 500 Watt AC 220 Volt resistive load, also at 72 Watt AC 220

Volt inductive load. Data presented by the form of information date of used last

and first equipments, how long last equipments use and also totalize the use from

early to the last. Keyword : hour meter, MC68HC908QY4.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas

anugerah dan rahmatNya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Hour Meter” guna memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sanata

Dharma.

Penulis menyadari bahwa selesainya laporan ini tidak terlepas dari adanya

bantuan dari berbagai pihak baik moril ataupun material, untuk itu penulis

menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:

1. Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si, MT selaku dosen pembimbing dengan penuh kesabaran membimbing dan mengarahkan penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Bapak Martanto, ST, MT, Bapak Damar Wijaya, ST, MT dan Ir. Th.

Prima Ari Setiyani, MT selaku dosen penguji yang telah banyak memberi masukan yang bermanfaat bagi penulis.

3. Seluruh staf dosen teknik elektro yang tidak bisa saya sebutkan satu per

satu yang telah menbimbing penulis selama menempuh perkuliahan.

4. Seluruh staf sekretariat serta laboran teknik elektro yang tidak bisa saya

tulis satu per satu terima kasih atas bantuan dan pelayanannya.

5. Kedua orang tua, I Wayan Samah dan Ni Nyoman Apti, dengan ketabahan dan kasih sayangnya selalu memberikan dukungan moral serta materi kepada penulis dalam menempuh pendidikan.

6. Kedua adikku, Nengah Budiani dan Nyoman Suratni, seluruh keluarga serta saudara – saudaraku tersayang yang telah memberi dukungan semangat kepada penulis.

7. Sayangku, Gst. Ayu Made Anita Dwi Damayanti dengan ketulusan cinta dan sayangnya yang selalu sabar memberi dukungan semangat saat penulis lemah serta ikut berbagi dalam suka maupun duka.

8. Pak Man Suarka atas dukungan dan semangatnya serta teman – temanku seperjuangan Kesyug, Dexma, Kawi, Bli Ngurah, Moron, Dode, Putu 82, Putu Tina, D’Dwix, D’GABENG “selamat melanjutkan perjuangan kawan!”.

9. Bapak Raymond Weisling, Mas dodo, Mas Ikhwanto, Mas Yusuf dan Mas Wijaya yang telah memberi masukan-masukan dan ide-ide sehingga skripsi ini bisa diselesaikan.

10. Rekan – rekan mahasiswa teknik elektro yang tidak bisa disebutkan satu per satu telah memberikan dukungan selama kuliah dan pengerjaan tugas akhir ini.

11. Semua pihak yang turut berperan dalam memberi dorongan dan arahan kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena

terbatasnya pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh karena itu penulis

mengharapkan saran dan kritik pembaca yang bersifat membangun guna

kelengkapan tugas akhir ini.

Yogyakarta, Januari 2007 Penulis

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL (INDONESIA) .............................................................. i HALAMAN JUDUL (INGGRIS).................................................................... ii

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ............................................................ iv

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

MOTTO ........................................................................................................... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ...................................................................... vii

INTISARI......................................................................................................... viii

ABSTRACT....................................................................................................... ix

KATA PENGANTAR ..................................................................................... x

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

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

DAFTAR TABEL............................................................................................ xvii

BAB I PENDAHULUAN............................................................................... 1

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

1.2 Perumusan Masalah .......................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 3

1.4 Tujuan ............................................................................................... 3

1.5 Manfaat ............................................................................................. 4

1.6 Metodologi Penelitian....................................................................... 4

1.7 Sistematika Penulisan ....................................................................... 5

BAB II DASAR TEORI................................................................................. 6

2.1 Komunikasi IIC ................................................................................ 6

2.2 Hour Meter........................................................................................ 8

2.3 Real Time Clock (RTC) DS1307 ..................................................... 10

2.3.1 Deskripsi Pin............................................................................... 12

2.3.2 Osilator ....................................................................................... 13

2.3.3 Peta Memori RTC....................................................................... 13

2.3.4 Clock dan Kalender .................................................................... 14

2.4 Mikrokontroler Motorola MC68HC908QY4 ................................... 15

2.4.1 Penempatan Pin .......................................................................... 17

2.4.2 Port A.......................................................................................... 18

2.4.2.1 Port A Data Register ............................................................ 18

2.4.2.2 Data Direction Port A (DDRA) ........................................... 19

2.4.2.3 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE) ................. 20

2.4.3 Port B .......................................................................................... 21

2.4.3.1 Port B Data Register ............................................................ 21

2.4.3.2 Data Direction Register B (DDRB) ..................................... 22

2.4.3.3 Port B Input Pullup Enable Register (PTBPUE) ................. 22

2.4.4 Interupsi Eksternal (IRQ) ........................................................... 23

2.4.4.1 IRQ Status and Control Register (ISCR) ............................. 24

2.5 Shift Register 74HC595 .................................................................... 25

2.5.1 Deskripsi Pin............................................................................... 25

2.6 Modul LCD M1632 .......................................................................... 26

2.6.1 Pin-pin Modul M1632 ................................................................ 27

2.7 Rangkaian Detektor Beban ............................................................... 28

BAB III RANCANGAN PENELITIAN....................................................... 31

3.1 Proses Perancangan .......................................................................... 32

3.1.1 Spesifikasi perancangan ............................................................. 32

3.2 Perancangan Perangkat Keras........................................................... 35

3.2.1 Perancangan Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307......... 36

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler dengan Tombol Push Button........... 37

3.2.3 Perancangan Mikrokontroler dengan LCD M1632 .................... 38

3.2.4 Perancangan Mikrokontroler Dengan Detektor Beban .............. 39

3.3 Perancangan Perangkat Lunak.......................................................... 42

3.3.1 Perancangan Sistem Secara Umum ............................................ 43

3.3.2 Rutin Inisialisasi ......................................................................... 47

3.3.3 Rutin program utama .................................................................. 48

3.3.4 Subrutin Ambil Data dari RTC................................................... 49

3.3.5 Rutin Kirim Data ke RTC........................................................... 50

3.3.6 Subrutin Kondisi Start dan Stop serial ....................................... 51

3.3.7 Subrutin Penampil ke LCD......................................................... 52

3.3.8 Subrutin IRQ............................................................................... 55

3.3.9 Subrutin Transmitter Data .......................................................... 56

3.3.10 Subrutin Receiver Data ............................................................. 57

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ....................................................... 59

4.1 Hasil Perancangan Alat..................................................................... 59

4.1.1 Data Hasil Pengamatan............................................................... 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................... 80

5.1 Kesimpulan ....................................................................................... 80

5.2 Saran ................................................................................................. 80

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 82

LAMPIRAN LISTING PROGRAM ............................................................... L1

LAMPIRAN DATASHEET ............................................................................ L2

LAMPIRAN GAMBAR RANGKAIAN ......................................................... L3

DAFTAR GAMBAR

2 Gambar 2.1 Sistem Bus I C ............................................................................. 6

2 Gambar 2.2 Transfer Data dalam Bus Serial I C ............................................ 8

Gambar 2.3 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307........ 9Gambar 2.4 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan LCD............. 10Gambar 2.5 Konfigurasi Pin DS1307 .............................................................. 12Gambar 2.6 Diagram Blok MC68HC908QY4 ................................................ 16Gambar 2.7 Penempatan Pin MC68HC908QY4 ............................................. 17Gambar 2.8 Port A Data Register .................................................................... 18Gambar 2.9 Data Direction Register A (DDRA) ............................................ 19Gambar 2.10 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE)....................... 20Gambar 2.11 Port B Data Register (PTB) ...................................................... 21Gambar 2.12 Data Direction Register B (DDRB) ........................................... 22Gambar 2.13 Port B Input Pullup Enable Register (PTBPUE) ....................... 23Gambar 2.14 IRQ Status dan Control Register (INTSCR) ............................. 24Gambar 2.15 Penempatan pin 74HC595.......................................................... 25Gambar 2.16 Konfigurasi Kaki M1632 Hitachi............................................... 28Gambar 2.17 Rangkaian Detektor Beban ........................................................ 29Gambar 2.18 Rangkaian Pengubah AC ke DC ................................................ 30Gambar 3.1 Layout Hour Meter Tampak Depan ............................................ 32Gambar 3.2 Layout Hour Meter Tampak Belakang......................................... 33Gambar 3.3 Diagram Blok Hour Meter ........................................................... 33Gambar 3.4 Koneksi Mikrokontroler dengan DS1307 .................................... 37Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler dengan Tombol Push Button ........... 38Gambar 3.6 Koneksi Mikrokontroler dengan LCD ......................................... 39Gambar 3.7 Rangkaian Detektor Beban........................................................... 40Gambar 3.8 Koneksi MikrokontrolerDetektor Beban...................................... 42Gambar 3.9 Diagram Alir Umum Program...................................................... 43Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Program .................................................. 44Gambar 3.11 Layout Mode Pengaturan ........................................................... 45Gambar 3.12 Layout Mode Mulai Penggunaan ............................................... 45Gambar 3.13 Layout Mode Akhir Penggunaan................................................ 45Gambar 3.14 Layout Mode Lama Penggunaan................................................ 46Gambar 3.15 Layout Mode Total Penggunaan ................................................ 46Gambar 3.16 Diagram Alir Program Inisialisasi.............................................. 47Gambar 3.17 Diagram Alir Program Utama .................................................... 48Gambar 3.18 Diagram Alir Pengambilan Data RTC ....................................... 50Gambar 3.19 Diagram alir Subrutin Kirim Data ke RTC ................................ 51 Gambar 3. 20 Diagram Alir Start dan Stop Serial ........................................... 52Gambar 3.21 Diagram Alir Tampilkan Data ke LCD...................................... 53Gambar 3.22 Diagram Alir Kirim Data Serial ke Shift Register...................... 54Gambar 3.23 Diagram Alir IRQ ...................................................................... 55Gambar 3.24 Diagram Alir Transmitter Data .................................................. 56Gambar 2.25 Diagram Alir Receiver Data....................................................... 57Gambar 4.1 Tampilan Alat Sebelum Digunakan untuk Pengukuran............... 59Gambar 4.2 Tampilan Alat Ketika Salah Satu Beban Dinyalakan .................. 60Gambar 4.3 Hour Meter Tampak Depan ......................................................... 61Gambar 4.4 Hasil Pengamatan dengan Osiloskop Digital .............................. 64

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Peta Alamat Untuk RTC DS1307 dan RAM ................................... 14Tabel 4.1 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Stop Kontak Beban Pertama.................................................................................. 63Tabel 4.2 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Stop Kontak Beban Kedua .................................................................................... 64Tabel 4.3 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 5 W pada Stop Kontak Pertama.................................................................66Tabel 4.4 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 5 W pada Stop Kontak Kedua...................................................................66Tabel 4.5 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 100 W pada Stop Kontak Pertama.................................................................67Tabel 4.6 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 100 W pada Stop Kontak Kedua...................................................................67Tabel 4.7 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 500 W pada Stop Kontak Pertama.................................................................68Tabel 4.8 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 500 W pada Stop Kontak Kedua...................................................................68Tabel 4.9 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Induktif pada Stop Kontak Pertama.................................................................70Tabel 4.10 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Induktif pada Stop Kontak Kedua...................................................................70Tabel 4.11 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Resistif pada Stop Kontak Pertama.................................................................72Tabel 4.12 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Resistif pada Stop Kontak Kedua...................................................................73Tabel 4.13 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Induktif pada Stop Kontak Pertama dan Kedua..............................................73Tabel 4.14 Data Tegangan Hasil Pengamatan Beban dengan KondisiTabel 4.15 Data Tegangan Hasil Pengamatan Beban dengan Kondisi

On dan Standby..................................................................................78

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi sekarang sangat memegang peranan penting dalam

peradaban manusia. Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin modern,

banyak dijumpai beranekaragam peralatan elektronika yang tersedia di pasaran,

sehingga banyak pekerjaan dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi

terutama teknologi elektronika. Sekarang penggunaan mesin atau peralatan

elektronika sudah menjadi kebutuhan hampir setiap sudut kehidupan manusia.

Tentunya pemakaian suatu peralatan memerlukan perawatan, karena komponen

penyusun peralatan tersebut pasti memiliki batas waktu pemakaian. Selain itu

pemakaian yang tanpa memperhatikan lama waktu penggunaan secara langsung

akan merugikan pemakai. Menjadi hal yang menarik apabila setiap penggunaan suatu

peralatan dapat diketahui lama waktu penggunaannya. Hal ini bisa menjadi

pertimbangan berapa besar biaya yang akan diperlukan jika telah digunakan dalam

rentang waktu tertentu. Selain dapat mengetahui informasi lama penggunaan untuk

dijadikan pertimbangan biaya operasional, bisa juga dapat mengetahui berapa jam

umur dari peralatan tersebut.

Karena pada suatu mesin atau peralatan elektronik juga memiliki kemampuan

kerja yang dibatasi oleh waktu, menjadi dasar bagi penulis untuk mengangkat ide

tersebut menjadi topik penelitian hour meter jika digunakan untuk lampu atau

peralatan yang memakai tenaga listrik sebagai catu daya.

1.2 Perumusan Masalah

Karena masih terbatasnya mesin atau peralatan yang menggunakan tenaga

listrik sebagai catu daya memiliki sistem pewaktu (timer) yang secara otomatis

menyala pada saat peralatan tersebut digunakan. Selain itu juga untuk bisa diperoleh

informasi yang jelas tentang lama penggunaan dari suatu peralatan. Penulis mencoba

mengembangkan pewaktu (timer) yang telah ada menjadi sebuah alat ukur waktu

yang memiliki fungsi khusus yaitu hour meter. Sebuah mikrokontroler sebagai

pengendali utama dari alat dengan antarmuka Real Time Clock (RTC) yang dalam

bentuk satu kemasan rangkaian terintergrasi (Integrated Circuit). Selain itu juga

diperlukan rangkaian pendeteksi beban untuk mengetahui peralatan yang akan diukur

telah dinyalakan atau belum. Sementara informasi yang telah diolah akan ditampilkan

pada sebuah layar LCD (Liquid Crystal Display). Yang menjadi pokok permasalahan

dari penelitian ini adalah bagaimana merancang dan menimplementasikan

mikrokontroler motorola MC68HC908QY4 sebagai pengendali utama dengan

antarmuka I C (Inter-Integrated Circuit) serial DS1307 dan LCD matrik HD44780.

Selain itu mikrokontroler juga terhubung dengan beberapa piranti masukan lain yaitu

dua detektor beban, dan dua buah tombol push button.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis akan mencoba merancang suatu alat, yaitu hour meter dengan batasan-batasan sebagai berikut:

1. Alat dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler motorola MC68HC908QY4 dengan antarmuka IC serial RTC DS1307 dan LCD sebagai penampil informasi data waktu. Alat bisa menyimpan data waktu meskipun catu daya primer diputus.

2. Alat dapat digunakan untuk lampu atau piranti lain yang memakai catu daya AC 220 Volt 50 Hz dan dibatasi hanya untuk pemakaian pada dua peralatan yang berbeda dengan daya 5 VA sampai 500 VA. Nilai cacahan total mulai dari 000000 sampai 999999 jam.

Data yang dapat ditampilkan berupa; 1. Informasi tanggal, bulan dan tahun mulai alat digunakan.

2. Informasi tanggal, bulan dan tahun digunakan terakhir.

3. Informasi lama hidup total penggunaan hanya berupa jam.

4. Informasi lama pengukuran terakhir berupa jam, menit, dan detik.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut;

1. Merancang hour meter yang dikendalikan oleh mikrokontroler motorola MC68HC908QY4.

2. Menghasilkan suatu alat berupa hour meter yaitu sebuah alat ukur waktu

kerja sebuah peralatan yang menggunakan daya 5 VA sampai 500 VA AC 220 Volt.

1.5 Manfaat Penelitian ini sangat bermanfaat bagi penulis terutama dalam hal pemahaman

lebih jauh tentang pemrograman mikrokontroler dan aplikasinya. Selain itu juga dapat

menambah pemahaman tentang perangkat keras (hardware). Manfaat bagi dunia

pendidikan diharapkan bisa menjadi literatur baru tentang penggunaan

mikrokontroler, pengembangan hour meter dan akan memunculkan ide-ide baru

untuk pengembangan topik ini.

1.6 Metodologi Penelitian Dalam penelitian ini penulis mulai dengan langkah-langkah untuk menentukan arah penelitian. Adapun langkah-langkah tersebut adalah;

1. Dengan mencari bahan pendukung baik berupa perangkat keras, perangkat

lunak serta literatur yang dapat mendukung penyelesaian masalah.

2. Mempelajari literatur dan melakukan perencanaan penelitian. Kemudian dilanjutkan dengan mulai melakukan perancangan.

3. Perakitan perangkat keras dan perangkat lunak, dilanjutkan dengan pengecekan dan pengamatan alat hasil penelitian.

1.7 Sistematika Penulisan

Agar pembahasan pokok masalah dalam penulisan laporan tugas akhir ini

tidak menyimpang dari pokok permasalahan, maka ditetapkan sistematika penulisan

sebagai berikut;

BAB I PENDAHULUAN, membahas latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi penelitian serta sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI, membahas tentang teori yang mendukung dari komponen yang dipakai dalam hour meter. BAB III RANCANGAN PENELITIAN, membahas tentang perancangan perangkat keras dan perangkat lunak. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN, membahas perihal hasil dari perakitan, cara kerja alat serta hasil pengamatan dalam pengujian alat. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN, berisi kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Komunikasi IIC

Komunikasi IIC adalah suatu konsep komunikasi dua arah antar IC (

Integrated Circuit ) yang dikembangkan oleh Philips Semiconductor, IIC atau biasa

ditulis I C merupakan singkatan dari Inter Intergrated Circuit . Komunikasi I C

hanya melibatkan 2 kabel yaitu SDA ( Serial Data Line ) dan SCL ( Serial Clock

2 Line ). Pada setiap IC yang terhubung dengan I C memiliki alamat tertentu sehingga

dapat diakses secara software. Gambar 2.1 menunjukkan contoh sistem bus

2 komunikasi I C.

2 Gambar 2.1 Sistem Bus I C Terdapat beberapa istilah dasar dalam komunikasi ini yaitu;

1. Transmitter yaitu device yang mengirim data ke dalam bus.

2. Receiver yaitu device yang menerima data dari bus.

3. Master yaitu device yang mengendalikan clock dan memiliki inisiatif memulai dan mengakhiri pesan.

4. Slave yaitu device yang dikendalikan atau diakses oleh master. Salah kelebihan komunikasi I

2 C adalah dalam suatu sistem I

2 C bisa terdapat

lebih dari satu master dan tidak akan menyebabkan terjadinya korupsi data. Data

dikirim atau diterima melalui jalur SDA sedangkan clock dikirim atau diterima

melalui jalur SCL. Kondisi-kondisi yang dipakai dalam sebuah komunikasi I

2 C.

1. Bus not busy, yaitu kondisi yang ditunjukkan dengan kedua jalur data dan clock dalam keadaan high.

2. Start, yaitu kondisi berubahnya status logika jalur data dari high ke low, ketika jalur clock berstatus high.

3. Stop, yaitu kondisi berubahnya status logika jalur data dari low ke high, ketika jalur clock bersatus high.

4. ACK ( Acknowledge ) , yaitu kondisi receiver menarik SDA ke status low selama 1 sinyal clock.

Terdapat 2 macam data yaitu address byte dan data byte. Data berukuran 8

bit dengan MSB ( Most Significant Bit ) ditransfer lebih dulu. Setelah kondisi start

data akan dianggap valid jika SDA tetap stabil pada 1 clock high dan data harus

berubah pada saat status clock low. Secara umum transfer data pada bus serial

komunikasi I

2 C digambarkan dalam Timing diagram pada Gambar 2.2

2 Gambar 2.2 Transfer Data dalam Bus Serial I C

2.2 Hour Meter

Hour meter merupakan salah satu alat penghitung waktu dimana secara

khusus untuk memberikan informasi berapa lama penggunaan suatu peralatan, yang

dapat dijadikan acuan seberapa lama kemampuan peralatan tersebut bisa bekerja dan

juga bisa dimanfaatkan sebagai pengingat untuk pengantian sebuah komponen

penyusun peralatan tersebut. Pada Gambar 2.3 diagram blok hour meter dengan

sebuah mikrokontroler MC68HC908QY4 antarmuka serial RTC (Real Time Clock)

DS1307. Mikrokontroler mengambil data jam, menit, detik dan data kalender dari

RTC DS1307. Komunikasi antara mikronkontroler dengan RTC DS1307

menggunakan sistem komunikasi serial antar IC dengan 2-kabel. Satu kabel untuk

jalur clock yang dibangkitkan oleh mikrokontroler dan satu kabel lagi untuk jalur

data serial dua arah dari mikrokontroler ke RTC dan sebaliknya.

9 Mikrokontroler

MC68HC908QY4

Clock Data

RTC Serial bus Address interface register

Control Logic Register jam, kalender dan

Osilator dan RAM 56x8 pembagi frekuensi

Gambar 2.3 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307

Pada bagian penampil, dalam penelitian ini akan dipakai sebuah LCD

(Liquid Crystal Display) matrik 16x2 dan sebuah IC shift register 74HC595 untuk

menghemat pin input output mikrokontroler. Dapat digambarkan dengan diagram

blok pada gambar 2.4 berikut;

10 Mikrokontroler

MC68HC908QY4

Shift Register

74HC595

LCD 16x2

Gambar 2.4 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan LCD

Untuk mengurangi penggunaan I/O pada mikrokontroler dipakai sebuah IC

shift register serial in parallel out yang dihubungkan ke jalur data LCD dengan

antarmuka 8 bit.

2.3 Real Time Clock (RTC) DS1307

Bagian ini merupakan sumber jam dan penanggalan digital, alat ini bisa

memberikan informasi detik, menit, jam ,hari, tanggal, bulan, dan tahun. Tanggal

terakhir pada akhir bulan disesuaikan secara otomatis untuk bulan yang lebih kecil

dari 31 hari, termasuk koreksi pada tahun kabisat. DS1307 berkomunikasi dengan

2 mikrokontroler dengan sistem komunikasi I

C. Data yang dikirim mulai dari bit

terbesar ( MSB ). Cara kerja dari DS1307 akan diatur oleh mikrokontroler. DS1307

Serial RTC (Real Time Clock ) merupakan IC clock/kalender dengan 56 byte RAM.

Kemampuan DS1307

1. Real Time Clock detik , menit, jam, tanggal sebulan, bulan, hari seminggu, dan tahun termasuk tahun kabisat, kebenarannya valid lebih dari tahun 2100. 2. 56 byte nonvolatile RAM untuk menyimpan data.

2 3. Antarmuka dengan I C serial.

4. Dapat memberikan sinyal keluaran gelombang kotak yang terprogram

5. Secara otomatis dapat mendeteksi kegagalan daya dan memilki rangkaian saklar yang bisa medeteksi kegagalan daya dan secara otomatis berpindah ke mode baterai backup.

6. Konsumsi arus kurang dari 500nA pada mode baterai backup dengan osilator tetap aktif.

7. Jangkauan temperatur kerja – 40 derajat celcius sampai + 85 derajat celcius.

8. Tersedia dalam kemasan 8 pin DIP atau SO.

2.3.1 Deskripsi Pin

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin DS1307

1. Pin 1 (X1) dan pin 2 (X2) untuk dihubungkan dengan standar kristal kuarsa

32,768 KHz.

2. Pin 3 (VBat) untuk masukan catu daya cadangan (backup) dengan standar

baterai lithium 3 V atau sumber energi lainnya.

3. Pin 4 (GND) ground

4. Pin 5 (SDA) Serial Data Input/Output. SDA merupakan pin input/output

untuk antarmuka IC serial, pin ini memerlukan sebuah resistor pullup.

5. Pin 6 (SCL) Serial Clock Input.

6. Serial Clock Input merupakan clock masukan data input/output untuk hubungan antarmuka serial dan digunakan untuk mensinkronkan perpindahan data dalam antarmuka serial.

7. Pin 7 (SWQ/OUT) Square Wave Output Driver. Jika diaktifkan , SQWE bit

diset ‘1’, SQW/OUT pin dapat mengeluarkan salah satu dari empat frekuensi gelombang kotak (1 Hz, 4 KHz, 8 KHz, 32 KHz). SQW pin memerlukan

13 sebuah resistor pullup untuk dapat mengalirkan data. SQW/OUT dapat beroperasi dengan mengunakan salah satu dari dua catu daya Vcc atau VBat.

8. Pin 8 (Vcc) Untuk catu daya primer, ketika tegangan ini dioperasikan secara normal.

2.3.2 Osilator Sesuai dengan data sheet DS1307 memerlukan sebuah eksternal kristal

32,768 KHz. Rangkaian osilator ini beroperasi tanpa memerlukan tambahan resistor

atau kapasitor eksternal.

2.3.3 Peta Memori RTC

Tabel 2.1 menunjukkan peta alamat register untuk RTC DS1307 dan alamat RAM. Register RTC berlokasi pada lokasi alamat 00h sampai 07h. RAM berlokasi

pada lokasi alamat 08h sampai 3Fh. Selama akses multibyte, ketika pointer alamat

menunjuk 3Fh, alamat RAM terakhir, maka pointer akan kembali ke lokasi 00h.

Tabel 2.1 Peta Alamat untuk RTC DS1307 dan RAM

2.3.4 Clock Dan Kalender

Informasi penanggalan dan waktu diperoleh dengan pembacaan byte

pada byte register. Isi dari register waktu dan kalender adalah dalam format BCD.

hari dalam seminggu harus ditentukan pemakai contohnya jika 1 sama dengan

minggu, kemudian 2 sama dengan senin dan seterusnya. Masukan waktu dan tanggal

yang tidak sesuai akan mengakibatkan operasi yang tidak diinginkan. Bit ke-7 dari

tidak aktif. Jika di clear menjadi 0, osilator diaktifkan.

DS1307 dapat berjalan pada mode 12 jam atau mode 24 jam. Bit ke-6 dari

tinggi (high) yang dipilih adalah mode 12 jam. Dalam mode 12 jam, bit ke-5 adalah

bit AM/PM dengan logika tinggi menjadi PM. Dalam mode 24 jam, bit ke-5 adalah

bit sepuluh jam kedua.

2.4 Mikrokontroler Motorola MC68HC908QY4

Bagian ini merupakan pengendali utama dari setiap blok, yang terdiri dari

sebuah mikrokontroler MC68HC908QY4. Mikrokontroler menerima informasi telah

terjadi pemakaian alat dari sebuah detektor beban, dimana sensor ini akan

mengirimkan sinyal saat perangkat yang diukur dinyalakan. Kemudian

mikrokontroler mengambil data waktu dan penanggalan dari RTC setelah itu data

ditampilkan pada LCD berupa informasi lama penggunaan serta tanggal,bulan dan

tahun. Mikrokontroler juga terhubung dengan tiga buah tombol push button yang

berfungsi untuk masuk mode, pilih dan reset.

Mikrokontroler MC68HC908QY4 adalah mikrokontroler 8 bit yang

termasuk dalam keluarga motorola M68HC08. MC68HC908QY4 memiliki 4096

byte flash memory, 128 byte Random Access Memory (RAM), 2 saluran, 16 bit

Timer Interface Module (TIM), 4 saluran Analog to Digital Converter (ADC) 8 bit

dan juga memiliki kemampuan Auto Wakeup dari intruksi stop. Secara umum

Mikrokontroler MC68HC908QY4 terdiri atas bagian – bagian yang digambarkan

pada diagram blok seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Diagram Blok MC68HC908QY4

CPU berperan sebagai otak dari mikrokontroler. Bagian ini bertanggung

jawab untuk mengambil dan mengeksekusi instruksi. M68HC08 Central Processor

Unit (CPU) terhubung ke bagian-bagian mikrokontroler. MC68HC908QY4 terdiri

dari 2 buah port input/output, ADC, Random Access Memory (RAM), osilator,

System Integration Modul, Single interrupt Module, Break Module, Power On Reset

17 Module, Keyboard Interrupt Module, Timer Module, Computer Oprational Properly (COP) dan Monitor ROM.

2.4.1 Penempatan Pin Gambar 2.7 menunjukan penempatan pin MC68HC908QY4.

Gambar 2.7 Penempatan Pin MC68HC908QY4

Mikrokontroler MC68HC908QY4 diproduksi dalam kemasan 16 pin PDIP

(Plastic Dual In Line) dan 16 pin SO (Small Outline). Sedangkan yang dipakai

dalam penelitian ini adalah dalam kemasan PDIP. Terdiri dari 13 pin input/output

yaitu PTA0-PTA5, PTB0-PTB7 dan PTA2 hanya untuk input, ada beberapa pin juga

memiliki fungsi lebih dari satu, yaitu selain sebagai I/O juga sebagai oslilator, input

18 ADC (Analog to Digital Converter), input KBI (Keyboard Interuppt), timer TCH0:1. dan 2 pin untuk catu daya (Vdd) dan ground (Vss).

2.4.2 Port A

Port A adalah port 6 bit yang juga keenam pinnya berbagi fungsi dengan

interupsi keyboard (KBI). Setiap pin port A juga memiliki sebuah piranti pullup

resistor yang dikonfigurasikan dengan perangkat lunak, jika pin port A digunakan

sebagai masukan.

2.4.2.1 Port A Data Register

Gambar 2.8 Port A Data Register

Port A Data Register (PTA) seperti Gambar 2.8, berisi sebuah pengunci data

(latch) untuk masing-masing pin port A. Bit Port A (PTA0 - PTA5), merupakan bit

baca/tulis yang dikendalikan dengan perangkat lunak. Arah data dari masing-masing

bit diatur oleh bit yang sesuai pada data direction register A. Reset tidak memberi

berpengaruh pada data port A.

Auto Wakeup Latch Data Bit (AWUL), merupakan bit baca yang berisi nilai

dari adanya permintaan auto wakeup interrupt. Sinyal permintaan wakeup

dibangkitkan secara internal.

Port A Keyboard Interrupts (KBI0-KBI5), bit ini untuk memperbolehkan

interupsi keyboard, KBIE0—KBIE5, dalam Keyboard Interrupt Control Enable

Register (KBIER) mengaktifkan pin port A sebagai pin interupsi eksternal.

2.4.2.2 Data Direction Register A (DDRA)

Data direction register A (DDRA) menentukan apakah masing-masing pin

port A adalah sebagai input atau sebagai output. Menulis logika 1 pada bit DDRA

memperbolehkan output buffer dihubungkan dengan pin port A, sedangkan menulis

logika 0 adalah sebaliknya. Gambar 2.9 menunjukkan register DDRA.

Gambar 2.9 Data Direction Register A (DDRA)

Bit Data Direction Register A (DDRA0 - DDRA5), merupakan bit baca/tulis yang

mengendalikan arah data port A. Reset membuat bit DDRA5– DDRA0 menjadi 0.

20 1 = Mengatur port A sebagai output 0 = Mengatur port A sebagai input

2.4.2.3 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE)

Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE) dikendalikan dengan

perangkat lunak untuk mengatur pullup device pada masing-masing pin port A. Tiap

bit dapat dikonfigurasikan secara individual dan berhubungan dengan arah data pada

DDRA yang dikonfigurasikan sebagai input. Tiap pullup device secara otomatis

diputus ketika bit DDRAx dikonfigurasikan sebagai output. Gambar 2.10

menunjukkan register PTAPUE.

Gambar 2.10 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE)

OSC2EN, bit untuk mengaktifkan PTA4 sebagai pin OSC2. Merupakan bit baca/tulis yang mengkonfigurasikan pin OSC2 ketika pilihan osilator dipilih.

1 = pin OSC2 sebagai osilator 0 = pin OSC2 sebagai port I/O

PENGUKUR LAMA WAKTU KERJA ALAT ( HOUR METER )