SISTEM MONITORING JUMLAH PENUMPANG BUS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

  

SISTEM MONITORING

JUMLAH PENUMPANG BUS

BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat

Memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

  

Program Studi Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sanata Dharma

  

VIRGINIA DEWI RAMBUNG

NIM : 00 5114 095

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

  

THE MONITORING SYSTEM

ON THE NUMBER OF BUS PASSENGERS

BASED ON AT89S51 MICROCONTROLLER

FINAL PROJECT

In partial fulfillment of the requirements

for the Degree SARJANA TEKNIK

  

Electrical Engineering Study Program

  

VIRGINIA DEWI RAMBUNG

00 5114 095

ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

ENGINEERING FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

  

Pernyataan Keaslian Suatu Karya Ilmiah

  “ Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam daftar pustaka, sebagai layaknya suatu karya ilmiah.” Yogyakarta, Februari 2007 Penulis

HALAMAN PERSEMBAHAN

  Sidere Mens Eadem Mutato Star Mind Although Change Walaupun bintang-bintang berubah tetapi buah pikiran dalam skripsi ini tidak berubah Non Scholae Sed Vitae Discimus Kita belajar bukan demi sekolah melainkan demi kehidupan

  This Thesis is dedicated to: Bapeng, Didi, Kak Ryan,Kak Charles, Bang Vicki and My Lovely Checa . “Having you all is the greatest gift that God has given to me”

  

INTISARI

Sistem monitoring jumlah penumpang bus berbasis mikrokontroler AT89S51

  adalah sistem untuk memberi informasi dengan memonitoring dari jarak jauh antara pemilik kendaraan dengan busnya. Mode monitoring menggunakan kabel dengan informasi yang dikirim dan diterima mengenai kapasitas penumpang pada bus.

  Alat ini terbagi atas dua bagian yaitu monitoring pada bus dan monitoring pada pol. Monitoring pada bus terdiri atas 3 bagian yaitu piranti masukan dari sensor, sebuah piranti pemroses mikrokontroler AT89S51 dan piranti keluarannya berupa tampilan seven

  

segment dua digit sedangkan monitoring pada pol terdiri atas sebuah piranti pemroses

  mikrokontroler AT89S51 dan piranti keluaran berupa tampilan seven segment empat digit. Pada saat alat dijalankan, setiap ada penumpang yang naik maka data di bus dan data di pol akan bertambah satu. Sedangkan jika ada penumpang yang turun maka data di bus akan berkurang satu tetapi data jumlah penumpang yang ada di pol tidak berubah.

  Data maksimum dalam bus 60 penumpang dan data maksimum untuk sistem

  

monitoring di pol 9.999 penumpang dalam satu hari yang akan ditampilkan di seven

segment.

  Kata kunci : Monitoring, Tampilan Seven Segment, Aplikasi Mikrokontroler AT89S51

  

Abstract

The Monitoring System on the number of bus passengers based on AT89S51

Microcontroller is a system to provide information about the number of passengers

through remote monitoring between the bus owner and his bus. The monitoring mode is

by using cables with information which is sent and which is received about the passenger

capacity of the bus.

  This device is divided in two parts, i.e. monitoring device on the bus and

monitoring device at the pool. The monitoring device on the bus consists of three parts;

they are: input software of sensor, a processor software of AT89S51 Microcontroller and

output software in the seven segment two digit display; while the monitoring device at the

pool consists of the one processor software AT89S51 Microcontroller and the output is in

the form of seven segment four digit display. When the device is being operated,

whenever there is one passenger who is getting on board (on the bus) then the data in the

bus and in the pool is added by one. On the other hand, a different case will happen that

when one passenger is getting of the bus then data in the bus will be reduced by one, but

the data about the number of passenger in the pool does not change.

  The maximum data in a bus with 60 passengers and the maximum data for

passengers monitoring system in the pool 9.999 passengers in one day will be displayed

in the seven segment .

  Key Words: Monitoring, Seven Segment Display, AT89S51 Microcontroller Application

KATA PENGANTAR

  Thanks God, I found You..! Finnaly it had been accomplished! Syukur kepada

  Allah karena akhirnya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang melelahkan sekaligus menyenangkan ini. Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat bagi penulis untuk meraih gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma. Penulisan skripsi ini didasarkan pada apa yang penulis peroleh, mulai dari studi literatur, perancangan, simulasi program pada komputer dengan

  

software Pinnacle, pembuatan alat sampai pada pengujian alat yang diajukan dan juga

kemungkinan pengembangannya.

  Pada kesempatan ini, tak lupa penulis ingin mengucapkan limpah terima kasih kepada semua pihak yang telah banyak membantu penulis, antara lain kepada:

  1. Jesus Christ, menara dan bentengku. Thanks for guiding me in every step of my life and my journey, thanks for giving me blessing and unconditional love.

  2. Bunda Maria…It’s so nice to have someone who always gonna be there for me.

  Thanks for being that person. Thanks also for listening me.

  3. Bapak Ir. Iswanjono, MT (selaku dosen pembimbing I) dan juga Bapak Damar Wijaya, ST, MT (selaku dosen pembimbing II) atas segala bantuan, saran, ide, pemikiran dari awal hingga selesainya Tugas Akhir ini.

  4. Seluruh jajaran dosen Elektro, laboran, semua staf dan karyawan yang telah banyak membantu penulis selama menjadi mahasiswa. Terimakasih juga karena bersedia meminjamkan beberapa perangkat kepada penulis.

  5. Bapeng, Didi, Kak Ryan, dan Kak Charles.Thanks for funding my education and my life until now. I won’t be here if there are no you. Thanks for all.

  6. Yang_Vicky@Tuing_tuing, thanks for your love, your great cares and excellent support. I’m so sorry if I always hurt you. But you must trust me, you are the one that I love and that I need.You are so special in my heart.

  7. My first Checa. Thanks for your life in my life.You make me feeling almost perfect.

  8. In memorian : NB and NM2. If you’re able to see me now, you must be proud to me.

  9. Wahyu ,Rahmat, and Nira who has helped me to finished this thesis. Million thanks for you.

  10. Cilia Nyet alias Nyonya Benox …We’re sisters. Don’t we?? Hope our friendship last forever!

  11. My old friends and my true friends: Ria Hitachi, Defa, Susan, Lilis, Eva, Tomycho, Tin, Indah, Dida, Yani, Yuyun and so many of you whatever you are.

  12. Teman-teman #1 AP Dancer: Come one, guys…!!!Thanks for your attention in my life.Go…go..go..and shake the world with your move!

  13. Rekan-rekan kuliahku : Maknyak Eny dan Onsa, Elcy, Nika, Lucky, Wahyu W, Marsel, Iung, Agus, Titus, Danang, Bowo, Maya, and all electro-mate. I love all the times with you, guys!

  14. Teman-teman Kost Wisma Putri Mawar especially Tina. Thanks for all joyful and madness. Do your best, gals! Trust you heart and fight for your dreams! Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu segala kritik, saran dan koreksi yang membangun akan penulis terima dengan senang hati. Terima kasih! Yogyakarta, Februari 2007 Penulis

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING ..................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ............................................................... iv LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA............................................ v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTO HIDUP...................................... vi

  INTISARI ........................................................................................................... vii ABSTRACT........................................................................................................ viii KATA PENGANTAR ........................................................................................ ix DAFTAR ISI....................................................................................................... xi DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii DAFTAR TABEL............................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................... xv

  BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Judul...................................................................................................

  1 1.2. Latar Belakang Masalah ....................................................................

  1 1.3. Tujuan dan Manfaat ...........................................................................

  2 1.4. Batasan Masalah ................................................................................

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

  3 BAB II. DASAR TEORI 2.1. Mikrokontroler AT89S51 ..................................................................

  4 2.1.1. Timer dan Counter dalam Mikrokontroler AT89S51 ...............

  4

  2.1.1.1. Timer Mode Register (TMOD) ........................................ 5 2.1.1.2. Timer Control Register Timer 0 dan 1 .............................

  6 2.1.1.3. THx dan TLx....................................................................

  6 2.1.2. Komunikasi Serial.....................................................................

  7 2.1.2.1. Pengertian dan fungsi komunikasi serial .........................

  7

  2.1.2.5. 9-Bit UART dengan Baud Rate Tetap (Mode 2) .............

  11 2.1.2.6. 9-Bit UART dengan Baud Rate Bergantung Timer (Mode 3) ............................................

  12 2.1.2.7. Baud Rate Komunikasi Serial ..........................................

  12 2.2. Sensor.................................................................................................

  13 2.2.1. Infrared Emitting Diode ............................................................

  13 2.2.2. Sensor Fototransistor ................................................................

  14 2.2.3. Pengkondisi Sinyal....................................................................

  16 2.3. Display atau Alat Penampil ...............................................................

  17 2.3.1. LED (Light Emitting Diode).....................................................

  17

  2.3.2. Rangkaian Penampil Seven Segment ........................................ 18 2.3.3. BCD to Seven Segment Decoder...............................................

  20 BAB III. RANCANGAN PENELITIAN 3.1. Perancangan Perngkat Keras..............................................................

  21 3.1.1. Alat Monitoring Pada Bus .......................................................

  22 3.1.2. Alat Monitoring Pada Pol ........................................................

  24 3.2. Perancangan Perangkat Lunak ...........................................................

  25 3.2.1. Perangkat Lunak Pada Alat Monitor di Bus ............................

  25 3.2.2.

  28 Perangkat Lunak Pada Penerimaan di Pol ...............................

  BAB IV. PEMBAHASAN 4.1. Pembahasan Pada Alat .......................................................................

  33 4.2. Pembahasan Pada Sensor ...................................................................

  34 4.3. Pembahasan Pada Mikrokontroler .....................................................

  36 4.4. Pembahasan Pada Komunikasi Serial ................................................

  38 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ........................................................................................

  40 5.2. Saran ..................................................................................................

  40

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Register TMOD ..........................................................................

  21 Gambar 3.2. Diagram Blok Alat Monitoring Pada Pol....................................

  35 Gambar 4.4. Hasil akhir alat ............................................................................

  33 Gambar 4.2. Kenaikan Jumlah Penumpang di Pol .......................................... 33 Gambar 4.3. Test Point Pada Rangkaian Sensor Penumpang Masuk..............

  30 Gambar 4.1. Kenaikan Jumlah Penumpang di Bus .........................................

  29 Gambar 3.8. Rutin Interupsi Serial ..................................................................

  26 Gambar 3.7. Program Utama Alat Monitoring Pada Pol .................................

  25 Gambar 3.6. Diagram alir Monitoring Pada Bus .............................................

  24 Gambar 3.5. Rangkaian Penampil Pada Pol ....................................................

  22 Gambar 3.4. Rangkaian Penampil Pada bus ....................................................

  21 Gambar 3.3. Rangkaian Sensor Pada Bus........................................................

Gambar 2.16. Penampil seven segment ............................................................. 19 Gambar 3.1. Diagram Blok Alat Monitoring Pada Bus...................................

  5 Gambar 2.2. Register TCON............................................................................ 6 Gambar 2.3. Diagram Blok Serial Port............................................................

  18 Gambar 2.15. Untai common anode dan common catode ................................. 19

  17 Gambar 2.14. Rangkaian guna menyalakan LED..............................................

  16 Gambar 2.12. Schmitt Trigger........................................................................... 17 Gambar 2.13. LED.............................................................................................

  15 Gambar 2.11. Transistor penguat.......................................................................

  15 Gambar 2.10. Rangkaian dasar fototransistor....................................................

  14 Gambar 2.9. Simbol fototransitor ....................................................................

  11 Gambar 2.7. Rangkaian Dioda Infrared .......................................................... 13 Gambar 2.8. Skema fototransistor ...................................................................

  10 Gambar 2.6. Pengiriman Data Mode 1 ............................................................

  8 Gambar 2.4. Serial Port Transmit Timming .................................................... 10 Gambar 2.5. Serial Port Receive Timming......................................................

  37

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1. Mode operasi pemilih Timer/counter AT89S51 ...............................

  5 Tabel 2.2. Register SCON .................................................................................

  7 Tabel 2.3. Mode Komunikasi Serial ..................................................................

  9 Tabel 2.4. Baud Rate Komunikasi Serial...........................................................

  13 Tabel 2.5. Kebenaran Seven Segment ................................................................ 20 Tabel 4.1. Hasil Counter Up/ Down di Bus dan di Pol.......................................

  34 Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan dan Perhitungan Error pada Rangkaian Sensor Penumpang Masuk………............................

  35

  DAFTAR LAMPIRAN

  Lampiran 1. Hasil Compile Program Pada Bus ................................................. L1 Lampiran 2. Hasil Compile Program Pada Pol .................................................. L2 Lampiran 3. Gambar Rangkaian Pada Bus ........................................................ L3 Lampiran 4. Gambar Rangkaian Penerima di Pol ............................................. L4 Lampiran 5. Data-sheet AT89S51 ..................................................................... L5 Lampiran 6. Data-sheet SN74lS47 .................................................................... L33 Lampiran 7. Data-sheet Seven Segment............................................................. L47 Lampiran 7. Data-sheet MM74HC14 ................................................................ L56

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Judul Sistem Monitoring Jumlah Penumpang Bus berbasis Mikrokontroler AT89S51.

  (The Monitoring System on The Number of Bus Passengers Based on AT89S51 Microcontroller).

  1.2 Latar Belakang Masalah

  Perkembangan teknologi saat ini sangat pesat, hal ini dibuktikan dengan adanya berbagai temuan baru yang berfungsi untuk membantu dan mempermudah manusia dalam melaksanakan aktivitasnya sehari-hari. Salah satu pengembangan yang dilakukan saat ini adalah membuat sistem monitoring dari jarak jauh antara pemilik kendaraan dengan busnya. Dikembangkannya sistem ini karena belum adanya alat pengontrol penumpang bus, yang mengakibatkan pemilik atau pengelola bus kesulitan dalam mengontrol jumlah penumpang yang naik pada bus.

  Mode monitoring menggunakan kabel dengan informasi yang dikirim dan diterima mengenai kapasitas penumpang pada bus. Penggunaan kabel sebagai media komunikasi karena pada tugas akhir ini masih merupakan prototype yang masih dapat dikembangkan lagi.

  Sistem monitoring jumlah penumpang yang ada pada bus menggunakan mikrokontroler AT89S51 sebagai pengendali utamanya. Pada pintu naik dipasang

  2 kotak karcis yang dilengkapi dengan sensor infrared yang berfungsi untuk mendeteksi karcis tiap penumpang yang naik dan pada pintu turun dipasang

  sensor infrared untuk mendeteksi banyaknya penumpang yang turun.

  Dalam tugas akhir ini, dibuatlah suatu sistem monitoring jumlah penumpang bus berbasis mikrokontroler AT89S51.

  1.3 Tujuan

  Tujuan yang akan dicapai dari Sistem Monitoring Jumlah Penumpang Bus Berbasis mikrokontroler AT89S51 ini adalah menghasilkan suatu sistem yang dapat memberi informasi kepada pemilik atau pengelola bus, mengenai jumlah penumpang yang naik pada bus, sehingga mempermudah pengontrolan.

  1.4 Batasan Masalah a.

  Menggunakan Mikrokontroler AT89S51 sebagai pengendali utama.

  Menggunakan sensor infrared sebagai alat pendeteksi karcis dan penumpang yang turun. Seven segment dua digit digunakan sebagai penampil keluaran yang menampilkan jumlah penumpang pada bus.

  b.

  Media transmisi yang digunakan adalah kabel dengan mode komunikasi satu arah (simplex).

  c. Maksimum penumpang dalam bus enam puluh (60) orang dan maksimum penumpang untuk sistem monitoring pol 9.999 penumpang dalam satu hari yang akan ditampilkan di seven segment.

  d.

  Sistem ini hanya berlaku untuk satu bus.

  3

1.5 Metodologi Penelitian

  Dalam perancangan alat ini, penelitian dilakukan dengan cara : 1.

  Studi literatur dan serangkaian percobaan di laboratorium.

  2. Simulasi program pada komputer dengan software Pinnacle.

  3. Mempelajari cara kerja dan menganalisis rangkaian. Sistematik tugas akhir ini adalah :

  BAB I PENDAHULUAN Memuat latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penelitian, batasan masalah dan metodologi penelitian. BAB II DASAR TEORI Memuat dasar teori untuk mendukung rancangan. BAB III PERANCANGAN Memuat perancangan perangkat keras dan perangkat lunak beserta implementasinya. BAB IV PEMBAHASAN Memuat hasil pengamatan dan pembahasan. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Memuat kesimpulan dan saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Mikrokontroler AT89S51

  Mikrokontroler AT89S51 merupakan mikrokontroler buatan Atmel yang menguasai teknologi pembuatan FPEROM (Flash Programmable and

  Erasable Read Only Memory). FPEROM merupakan ROM (Read Only Memory) yang dapat dihapus dan ditulis kembali dengan teknologi flash.

  Kelebihan flash ini adalah mikrokontroler dapat menyimpan program secara internal, dan tidak membutuhkan ROM eksternal. AT89S51 memiliki 4 kBytes FPEROM, 256 Bytes RAM, 32 jalur I/O (Input/Output), dan dua 16-bit timers/counters.

2.1.1. Timer dan Counter dalam Mikrokontroler AT89S51

  Mikrokontroler AT89S51 dilengkapi dengan dua buah timer/counter, yaitu timer 0 dan timer 1. Pencacah timer/counter AT89S51 merupakan pencacah biner naik (count-up binary counter) yang mencacah dari 0000h sampai FFFFh. Saat kondisi pencacah berubah dari FFFFh kembali ke 0000h akan timbul sinyal limpahan (overflow).

  Masing-masing timer juga dapat berfungsi sebagai counter. Pada saat sebagai timer, register naik satu (increment) setiap satu siklus mesin. Pada saat sebagai counter, register naik satu (increment) pada saat transisi dari 1 ke 0 dari masukan eksternal, T0 dan T1.

  5

2.1.1.1 Timer Mode Register (TMOD)

  Penggunaan register TMOD yang ditunjukkan pada Gambar 2.1 adalah untuk mengatur kerja Timer 0 dan Timer 1.

  Register TMOD terbagi atas dua yaitu, bit 0 sampai 3 (TMOD.0 sampai TMOD.3) untuk mangatur kerja Timer 0, sedangkan bit 4 sampai 7 (TMOD.4 sampai TMOD.7) untuk mengatur kerja Timer 1. Register TMOD merupakan register yang tidak bit addressable. Bit addressable adalah suatu blok ruang memori yang bisa teralamati setiap bit.

  GATE C/T M1 MO GATE C/T M1 M0 Timer 1 Timer 0

Gambar 2.1. Register TMOD

  GATE: Jika GATE = 1, maka timer/counter “x” aktif bila pin INTx high dan pin TRx juga high.

  Jika GATE = 0, maka timer/counter “x” aktif jika hanya pin TRx high.

   C/T : low untuk fungsi timer dan high untuk fungsi counter.

Tabel 2.1 Mode operasi pemilih Timer/counter AT89S51

  M1 M0 MODE Operasi 0 0 0 Timer/counter 13-bit 0 1 1 Timer/counter 16-bit

  6

  M1 dan M0 : pemilih mode timer/counter (Mode 0 sampai Mode 3) yang

  konfigurasinya dapat dilihat pada tabel 2.1

  2.1.1.2 Timer Control Register Timer 0 dan 1 TCON merupakan bit addressable sehingga bisa diatur setiap bitnya

  (dengan instruksi SETB atau CLR). Register TCON yang ditunjukan pada gambar 2.2, berisi pengaturan timer dan interupsi eksternal sekaligus dalam 1

  byte.

  TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 Timer Interupsi

Gambar 2.2. Register TCON

  Jika dalam pemrograman tidak memakai interupsi eksternal, maka IE dan IT dapat diabaikan (diset ‘0’).

  TR1 dan TR0 : pengatur aktif dan nonaktif timer / counter.

  : penampung bit limpahan (overflow) timer/counter.

  TF1 dan TF0 IE1 dan IE0 : tanda (flag) interupsi eksternal.

   IT1 dan IT0 : menentukan pen-trigger-an interupsi eksternal.

  2.1.1.3 THx dan TLx Pengaksesan timer masing-masing memerlukan dua register 8-bit.

  

Timer 0 melalui TH0 (Timer 0 High Byte) dan TL0 (Timer 0 Low Byte),

  7

2.1.2 Komunikasi Serial

2.1.2.1 Pengertian dan fungsi komunikasi serial

  Komunikasi serial pada mikrokontroler AT89S51 melalui dua kaki yaitu TXD dan RXD. Juga tersedia register yang khusus menangani komunikasi serial yaitu special function register yang dinamakan SCON dan SBUF.

  SCON merupakan serial control register yang berada di alamat memori 98H dan merupakan bit addressable register yang terdiri dari bit-bit

  control dan status. Bit-bit control inilah yang mengendalikan mode operasi

  komunikasi serial sedangkan bit-bit status merupakan indikator yang menandakan suatu operasi pengiriman atau penerimaan data selesai dilakukan.

  Adapun keterangan dari register SCON dapat dilihat pada tabel 2.2.

Tabel 2.2 Register SCON

BIT SIMBOL ADDRESS BIT DESCRIPTION

  9CH Receive Enable SCON.3 TB8

  9BH Transmit Bit 8 SCON.2 RB8

  9AH Receive Bit 8 SCON.1 TI

  99H Transmit Interrupt Flag SCON.0 RI

  98H Transmit Interrupt Flag

  9EH Serial Port Mode Bit 1 SCON.5 SM2

  9FH Serial Port Mode Bit 0 SCON.6 SM1

  9DH Serial Port Mode Bit 2 SCON.4 REN

  8 sementara data yang akan dikirim melalui TXD (write only) dan register yang menampung sementara data yang diterima melalui RXD (read only). Gambar 2.3 menunjukkan diagram blok serial port.

Gambar 2.3 Diagram Blok Serial Port.

2.1.2.2 Mode Komunikasi Serial

  Mikrokontroler AT89S51 mempunyai on chip serial port yang dapat digunakan untuk komunikasi data serial secara full duplex, sehingga port serial ini masih dapat menerima data pada saat proses pengiriman data terjadi. Untuk menampung data yang diterima atau data yang akan dikirimkan, AT89S51 mempunyai sebuah register, yaitu SBUF ( serial buffer ) yang terletak pada alamat 99H. Register ini berfungsi sebagai buffer, sehingga pada saat mikrokontroler ini membaca data yang pertama dan bila data kedua belum diterima secara penuh, data ini tidak akan hilang.

  Pada mikrokontroler AT89S51 terdapat 4 mode komunikasi serial.

  9

Tabel 2.3 Mode Komunikasi Serial

  SM0 SM1 MODE DESCRIPTION BAUD RATE Shift Register Tetap = 1/12×frekuensi osc

  1

  1

  8 Bit UART Ditentukan dengan timer 1

  1

  2

  9 Bit UART Tetap = 1/32(1/64)×frekuensi osc

  1

  1

  3

  9 Bit UART Ditentukan dengan timer 1 2.1.2.3 8-Bit Shift Register (Mode 0)

  Pada mode ini, pengiriman dan penerimaan data dilakukan melalui kaki RXD, sedangkan kaki TXD digunakan sebagai keluaran shift clock.

  Baud rate komunikasi pada mode ini tetap yaitu sebesar 1/12 dari frekuensi on-chip oscillator.

  Pengiriman data akan dilakukan begitu terjadi instruksi penulisan data ke register SBUF. Data akan dikirim melalui RXD dengan pulsa clock akan dikirim melalui TXD. Pada gambar 2.4., data sebesar satu bit dapat dibaca dengan benar dalam rentang waktu satu machine cycle. Dalam satu machine

  cycle, mikrokontroler akan membangkitkan satu shift clock (RND). Setiap satu

  RND, satu bit data akan dikirim atau dibaca oleh mikrokontroler seperti ditunjukkan gambar 2.5.

  10

Gambar 2.4 Serial Port Transmit Timing.

  Penerimaaan data akan dilakukan jika bit receiver enable (REN) di-set high dan receive interrupt flag (RI) nonaktif (low).

Gambar 2.5 Serial Port Receive Timing.

  2.1.2.4 8-Bit UART (Mode 1)

  Pada mode 1, mikrokontroler AT89S51 beroperasi sebagai 8 bit

  universal asynchronous receiver transmitter (UART) yang menerima dan

  mengirim data melalui komunikasi serial dengan format data yang dimulai dengan start bit dan diakhiri dengan stop bit. Baud rate komunikasi serial pada mode ini di-set dengan timer 1 overflow rate.

  11 bernilai 0), 8 bit data dan diakhiri dengan stop bit (selalu bernilai 1). Pengiriman data akan dilakukan sesuai baud rate yang di-set. Begitu stop bit dikirimkan maka transmit interrupt flag (TI) akan ter-set high. Ilustrasi pengiriman data ini dapat dilihat pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Pengiriman Data Mode 1

  Pada proses penerimaan,begitu suatu start bit terdeteksi, maka penerimaan data dilanjutkan, register SBUF akan berisikan 8 data bit, sedangkan stop bit akan disimpan di bit RB8 yang terdapat di register SCON. Setelah itu receiver interrupt flag (RI) akan ter-set aktif. Perhitungan untuk menentukan baudrate adalah sebagai berikut:

  oscillator frequency

  Baud rate = (2.1)

  N [ 256 − ( TH

  1 )]

  2.1.2.5 9-Bit UART dengan Baud Rate Tetap (Mode 2)

  12 Baud rate yang digunakan pada mode 2 ini tetap dengan nilainya yang dipengaruhi oleh bit SMOD yang ada di register PCON (power control

  register). Jika SMOD di-set high (logika 1), maka baud rate komunikasi serial

  adalah 1/32 frekuensi on-chip oscillator. Sedangkan jika SMOD di-set low (logika 0), maka baud rate komunikasi serial adalah 1/64 frekuensi on-chip oscillator.

  Pada saat pengiriman, data bit yang ke-9 disimpan di bit TB8 pada SCON dan pada saat penerimaan data, bit yang ke-9 ini disimpan di bit RB8 pada SCON.

  2.1.2.6 9-Bit UART dengan Baud Rate Bergantung Timer (Mode 3)

  Mode 3 ini hampir sama dengan mode 2. Perbedaannya terletak pada

  baud rate yang nilainya tidak tetap dan ditentukan oleh setting timer seperti pada mode 1 komunikasi serial.

2.1.2.7 Baud Rate Komunikasi Serial

  Baud rate komunikasi serial terdiri dari 2 jenis yaitu yang tetap dan bervariasi sesuai setting timer 1. Pada tabel 2.4 ditunjukkan mode komunikasi serial dan baud rate. Untuk komunikasi serial mode 1 dan 3, baud rate dapat diatur. Sedangkan mode 0 dan 2, besarnya baud rate tergantung dari osilator

  crystal yang digunakan.

  13

Tabel 2.4 Baud Rate Komunikasi Serial

  MODE DESCRIPTION BAUD RATE SMOD tidak berpengaruh Tetap = 1/12×frekuensi oscillator

2 SMOD = 0 (default) Tetap = 1/64×frekuensi oscillator

  2 SMOD = 1 Tetap =1/32×frekuensi oscillator 1,3 SMOD = 0 (default) Variasi =Timer 1 Overflow Rate : 32 1,3 SMOD = 1 Variasi =Timer 1 Overflow Rate : 16

2.2 Sensor

  Sensor berfungsi untuk memonitor dan menganalisis gejala yang terjadi pada suatu benda.

2.2.1 Infrared Emitting Diode Infrared emitting diode adalah dioda yang memancarkan sinar infrared.

  Sinar infrared termasuk dalam gelombang elektromagnetik yang mempunyai frekuensi dan panjang gelombang tertentu. Jika dioda infrared diberi tegangan maju, maka dioda infrared akan ON seperti pada gambar 2.7 serta akan mengeluarkan cahaya yang tak terlihat oleh mata.

  14 Untuk mencari nilai RD pada rangkaian LED infrared digunakan persamaan berikut:

  Vcc −

  V D R = (2.2)

  D

  I D

  dengan:

  R adalah hambatan dioda D

  Vcc adalah tegangan catu daya V adalah beda potensial diantara kaki-kaki dioda D

  I

  adalah arus yang melalui dioda

  D

2.2.2 Sensor Fototransistor

  Sensor phototransistor adalah suatu piranti semikonduktor yang peka terhadap cahaya. Daerah basis dapat dimasuki sinar dari luar melalui suatu celah transparan dari luar kemasan transistor. Celah ini biasanya dilindungi oleh suatu lensa kecil yang memusatkan sinar di tepi sambungan basis-emitor, seperti terlihat pada gambar 2.8, sedangkan arus pada fototransistor ditunjukkan oleh gambar 2.9.

  15

Gambar 2.9 Simbol fototransitor

  Gambar 2.10.Rangkaian dasar fototransistor Untuk mendapatkan nilai resistor Rc pada gambar 2.10 dilakukan perhitungan sebagai berikut:

  V V −

  CC CE R

  (2.3)

  =

  I C

  dangan: R adalah hambatan yang berapa pada emiter, berguna untuk membatasi arus yang masuk ke fototransistor.

  V adalah tegangan catu daya.

  CC V adalah beda potensial antara collector dan emitter. CE

  16 Untuk rangkaian fototransistor seperti pada gambar 3.10, arus yang mengalir dirumuskan sebagai berikut:

  Ic = 1 .

  1 (2.4)

  β λ Dengan adalah konstanta dan adalah besarnya intensita cahaya. Dengan

  1

  1

  β λ demikian besarnya tegangan emiter dapat dirumuskan sebagai berikut: V = V - V (2.5)

  e cc ce

  Rumusan 2.4 dapat dijabarkan lagi sebagai berikut: V e = R I c (2.6) *

  Jika R tetap, maka tegangan emiter V tergantung dari intensitas cahaya yang

  e masuk ke fototransistor.

2.2.3 Pengkondisi Sinyal

  Rangkaian penguat dan Schmitt trigger merupakan sebagian rangkaian pengkondisi sinyal dalam sistem kendali. Pengkondisi sinyal memiliki tugas memodifikasi atau mengubah dalam arti luas keluaran sensor untuk disesuaikan dengan kebutuhan unsur berikutnya. Berdasarkan fungsinya, pengkondisi sinyal dapat diklasifikasikan sebagai berikut: pertama, sebagai rangkaian pengkondisi seperti penguatan dan pelemahan. Kedua, rangkaian pengolah seperti konversi tegangan ke frekuensi dan konversi tegangan ke arus. Penguat transistor ditunjukan pada gambar 2.11 berikut ini:

  17 Sinyal yang telah dikuatkan dipicu menggunakan Schmitt trigger agar sinyal keluaran berubah tajam dari tinggi ke rendah atau sebaliknya.

  Rangkaian Schmitt trigger menggunakan CMOS Inverting Schmitt Trigger. Rangkaian inverting schmitt trigger memiliki simbol seperti diperlihatkan pada gambar 2.12

Gambar 2.12 Schmitt Trigger

2.3 Display atau Alat Penampil

  Dalam suatu sistem instrumentasi dibutuhkan suatu unit alat penampil atau peraga alfanumerik yang berfungsi untuk menampilkan hasil keluaran, maka dianggap perlu untuk mendekodekan bilangan-bilangan tersebut secara elektronis. Semua jenis rangkaian digital yang dipakai untuk pencacahan akan memerlukan peragaan / tampilan bilangan hasil hitungan / cacahan sistem tersebut.

2.3.1 LED (Light Emitting Diode)

  Penampil (display) yang banyak dipakai adalah yang menerapkan LED (Light Emitting Diode). Simbol LED dtunjukkan pada gambar 2.13.

  18 LED merupakan dioda yang mempunyai ciri khas tersendiri karena terhubung dengan suatu rangkaian yang dialiri arus. Untuk menyalakan sebuah

  LED digunakan rangkaian seperti pada gambar 2.14. _{VCC Vd Ra}

Gambar 2.14 Rangkaian guna menyalakan LED Tegangan LED biasanya berkisar antara 1,2 - 2 V sedangkan arus LED

  antara 10 -25 mA. Persamaan untuk menentukan arus dioda adalah :

  R

  I LED

  LED

  

V

V CC

  − =

  (2.7) R adalah hambatan yang dipasang untuk membatasi arus dioda.

  Vcc adalah tegangan catu daya.

  V led

adalah beda potensial diantara kaki-kaki LED.

  Id adalah arus yang melalui LED.

2.3.2 Rangkaian Penampil Seven Segment

  Piranti seven segment adalah sebuah penampil yang terdiri atas 7 buah LED yang berada dalam satu kemasan. Prinsip kerja dari seven segment seperti LED, sehingga seven segment hanya membutuhkan arus yang kecil untuk menampilkan angka-angka yang dibangun dari ke tujuh LED tersebut.

  19 tertutup, LED yang bersangkutan berprategangan maju dan mengemisikan cahaya. Tahanan-tahanan seri merupakan hambatan-hambatan pembatas arus yang dibutuhkan untuk mengatur arus. Untuk memperagakan suatu lambang, harus dinyalakan tiap batang atau ruas yang berkaitan dengan lambang tersebut.

  Seven segment mempunyai 2 buah tipe yaitu : common anode dan

common catode. Kedua jenis penampil seven segment tersebut memiliki

  karakteristik yang hampir sama. Perbedaan antara common anode dan common

  

catode adalah pada penyambungan ke tujuh kaki-kaki LED-nya, dimana pada

common anode seluruh anode dari ke tujuh LED-nya disambung menjadi satu,

  sedangkan pada common catode seluruh catode dari ke tujuh LED-nya tersambung menjadi satu. Untai dari common anode dan common catode adalah seperti gambar 2.15.

Gambar 2.15 Untai common anode dan common catode

  Rangkaian penampil common anode seven segment dapat dilihat pada gambar 2.16.

  20 Sebagai contoh untuk memperagakan angka 0 harus dinyalakan ruas a sampai dengan f, untuk mendapatkan 1 dinyalakan ruas b dan c dengan cara yang sama setiap angka desimalnya dari 0 hingga 9 dapat diperagakan. Jika karakter 1 akan ditampilkan, jalur keluaran b dan c dari pegawasandi akan diset berlogika 1 untuk menyalakan transistor yang sesuai untuk menyinari segmen b dan c. Jalur yang lain tetap berlogika 0. Untuk lengkapnya, dapat dilihat pada tabel 2.5 untuk tabel kebenaran tampilan seven segment.

  6

  Penampil untuk alat ini menggunakan seven segment, oleh karena itu perlu decoder/driver untuk mengaktifkan seven segment. Hal ini diperlukan

  a, b, g, f, c

  9

  a, b, c, d, e, f, g

  8

  a, b, c

  7

  a, f, e, d, c, g

  a, f, g, c, d

Tabel 2.5 Kebenaran Seven Segment

  5

  f, g, b, c

  4

  a, b, g, c, d

  3

  a. b, g, e, d

  2

  a, b, c, d, e, f 1 b, c

  Cacahan Segmen Yang Menyala

2.3.3 BCD to Seven Segment Decoder

BAB III RANCANGAN PENELITIAN Perancangan tugas akhir ini dibagi menjadi dua tahap, tahap pertama perancangan perangkat keras dan tahap yang kedua perancangan perangkat lunak.

3.1 Perancangan Perangkat Keras

  Perangkat keras terdiri dari dua bagian, pertama berada pada bus yang berfungsi sebagai sensor, penampil jumlah penumpang dan pengirim data, kedua berada di pol yang berfungsi sebagai penerima data dan penampil jumlah penumpang dalam bus. Untuk mendeteksi jumlah penumpang di dalam bus digunakan sensor infrared berupa fototransistor yang berada pada pintu masuk di bagian depan dan pada pintu keluar di bagian belakang.

  Data dari bus akan dikirimkan ke pol melalui kabel. Diagram blok dari alat ini seperti ditunjukkan oleh gambar 3.1. Sedangkan alat yang berada di pol ditunjukkan oleh gambar 3.2.

Gambar 3.1 Diagram Blok Alat Monitoring Pada Bus

  22

3.1.1 Alat Monitoring Pada Bus Rangkaian dari sensor dan mikrokontroler ditunjukan oleh gambar 3.3.

  Rangkaian sensor ada dua buah yaitu sensor masuk dan sensor keluar. Rangkaian sensor masuk dihubungkan dengan Pin P3.3, sedangkan sensor keluar dihubungkan dengan Pin P3.2. Kaki P3.3 dimanfaatkan sebagai sarana I/O biasa untuk menghitung jumlah penumpang yang masuk pada bis, sedangkan P3.2 sebagai sinyal interupsi eksternal 0. Pada gambar 3.3 digambarkan rangkaian sensor yang digunakan. _{Vcc +5 V Vcc +5 V}

  1 Vcc +5 V Vcc +5 V ₁

  2 _P3.2

  2 P3.3 ₂

  1

  47 ₁

  47 ₂ Gambar 3.3 Rangkaian Sensor Pada Bus Saat penumpang memasukan karcis ke dalam kotak, karcis akan menghalangi sinar infra merah yang masuk ke fototransistor dari dioda infra merah. Akibat adanya perubahan intensitas cahaya yang masuk ke dalam fototransistor, sehingga level tegangan di kaki collector ikut berubah. Saat sinar infrared masuk ke fototransistor tegangan di collector. Untuk menentukan besarnya nilai R maka ditentukan nilai I yang digunakan sebesar 10 mA. c

  V e = V cc – I c .R c (3.1)

• 3

  0 = 5 V- 10.10 .R c

  23

  5 R =

  c −

  3 5 .

  10 R = 1 K Saat karcis menghalangi sinar infra merah tegangan di collector menjadi tinggi sebesar 5 volt.

  Perubahan tegangan di collector akan menyebabkan perubahan output dari schmitt trigger. Tujuan dari penggunaan schmitt trigger untuk dapat mendeteksi perubahan tegangan yang kecil, karena pada praktiknya dioda infra merah tidak memberikan cukup intensitas cahaya. Dengan menambahkan schmitt trigger perubahan tegangan yang kecil tetap mampu memberikan input mikrokontroler sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan untuk mencapai logika tinggi dan rendah.

  Mikrokontroler akan menampilkan jumlah penumpang pada penampil

  

seven segment. Rangkaian dari penampil jumlah penumpang ditunjukan gambar

  3.4. Rangkaian penampil ini menggunakan seven segment seri LDS-AA1R. Seven

  

segment ini adalah common anode seven segment artinya seven segment ini

memiliki anoda bersama untuk tiap LED.

  Oleh karena itu digunakan IC BCD to seven segment decoder SN74LS247, yang merupakan IC aktif low. Sebagai pengaman, baik bagi seven

  

segment atau IC driver, antara katoda seven segment dan kaki-kaki IC dipasang

  resistor. Besarnya nilai resistor berdasarkan persamaan 2.4 didapat sebagai berikut: Dengan V CC = 5 V

  I = 20 mA (didapat dari data sheet)

  Max

  24 Maka didapat nilai resistor minimum adalah sebagai berikut: 5 −

  2 .

  2 ≥

  R = 140

  Ω .

  02 Pada perancangan ini resistor yang digunakan sebesar 150 Ω dengan pertimbangan mendekati nilai perhitungan dan mudah ditemukan di pasaran.

Gambar 3.4 Rangkaian Penampil Pada Bus

3.1.2 Alat Monitoring Pada Pol

  Perancangan dan perhitungan nilai komponen penampil sevent segment dari alat penampil di pol sama dengan penampil pada bus. Setiap kali ada penumpang yang naik, akan dapat terpantau dari pol. Gambar 3.5 menunjukan rangkaian alat penampil yang terdapat di pol.

  25

Gambar 3.5 Rangkaian Penampil Pada Pol

3.2 Perancangan Perangkat Lunak

  Perancangan perangkat lunak untuk tugas akhir ini juga dibagi menjadi dua bagian yaitu perancangan untuk alat monitor di bus dan untuk alat monitor di pol.

3.2.1 Perangkat Lunak Pada Alat Monitor Di Bus

  Fungsi dari mikrokontroler bagian bus adalah untuk mendeteksi penumpang yang masuk ke dalam bus, lalu menampilkan jumlah penumpang di dalam bus, dan juga mengirim sebuah data secara serial ketika ada penumpang yang masuk ke dalam bus. Ketika ada penumpang yang keluar dari bus, maka akan mengurangi jumlah penumpang dalam bus pada penampil.