Rancang Bangun Sistem Peringatan Dini Banjir Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler AT89S52 Dengan Sensor Ultrasonik
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Banjir
Untuk daerah pengaliran sungai dengan kepadatan penduduk tinggi air permukaan dan air
tanah telah mencapai titik kritis maksimum. Hal ini tampak jelas di kota-kota besar. Pada
awal musim penghujan (Bulan November) tahun 2000 dan bulan-bulan awal tahun 2001,
bencana banjir terjadi dibeberapa provinsi di Indonesia.
Dalam kurun waktu satu tahun, kerugian akibat bencana alam di Indonesia tercatat
Rp 1,5 trilyun. Bencana alam itu berupa 33 kali banjir, 25 kali tanah longsor, 14 kali gempa
bumi, 12 kali kebakaran dan 6 kali angin topan. Segala aktivitas manusia di daerah dataran
tersebut untuk memenuhi kebutuhan dan kemakmuran. Selarasdengan perkembangan daerah
tersebut, juga diimbangi dengan potensi kerugian akibat banjir yang terus meningkat dan hal
ini telah lama diidentifikasikan atau dikenali serta merupakan pengalaman yang berharga.
Sedangkan secara umum permasalahan yang timbul merupakan kombinasi permasalahan
fisik dan sosial.
Sejalan dengan permasalahan dan kerugian akibat banjir tersebut, telah banyak
dikeluarkan dana untuk pengendalian banjir. Namun dana pengendalian banjir yang
dikeluarkan dan kerugian akibat banjir tahunan, secara perlahan selalu meningkat terus,
sesuai dengan perkembangannya aktivitas manusia di dataran banjir dan populasi jumlah
penduduk. Pengendalian banjir pada kenyataannya tak dapat melindungi dengan sempurna,
akibat potensi permasalahan dan kerugian yang timbul meningkat dan berkembang terus.
Dengan demikian potensi permasalahan dan kerugian akibat banjir terus akan merupakan
permasalahan yang selalu akan mengancam di daerah dataran banjir, selama manusia
menempati dan melaksanakan kegiatan di daerah tersebut.
Kerugian akibat banjir pada umumnya relatif dan sulit diidentifikasi secara jelas,
dimana terdiri dari kerugian banjir akibat banjir langsung dan tak langsung. Kerugian akibat
banjir langsung, merupakan kerugian fisik akibat banjir yang terjadi berupa robohnya
gedung sekolah, industri, rusaknya sarana transportasi dan sebagainya. Sedangkan kerugian
banjir tak langsung berupa kerugian kesulitanyang timbul secara tak langsung diakibatkan
oleh banjir, seperti komunikasi, pendidikan, kesehatan, kegiatan bisnis terganggu dan
Universitas Sumatera Utara
sebagainya. Analisis kerugian/potensi maupun alokasi dana untuk pengendalian banjir perlu
hati-hati dan peninjauan secara keseluruhan.
Pengendalian banjir pada suatu daerah perlu dibuat sistem pengendalian yang baik
dan efisien, dengan memperhatikan kondisiyang ada dan pengembangan pemanfaatan
sumber air mendatang.pada penyusunan sistem pengendalian banjir perlu adanya evaluasi
dan analisis atau memperhatikan hal-hal yangmeliputi antara lain:
Analisis cara pengendalian banjir yang ada pada daerah tersebut/ yang sedang
berjalan.
Evaluasi dan analisis daerah genangan banjir, termasuk data kerugian akibat banjir.
Evaluasi dan
analisis
tata guna tanah di daerah studi,
terutamadi daerah
bawah/dataran banjir.
Evaluasi dan analisis daerah pemukiman yang ada maupun perkembangan yang akan
datang.
Memperhatikan potensi dan pengembangan sumber daya air yang ada termasuk
bangunan yangada.
Dengan memperhatikan hal-hal tersebut di atas dapat merencanakan sistem
pengendalian dengan menyesuaikan kondisi yang ada, dengan berbagai cara mulai dari hulu
sampai hilir yang mungkin dapat dilaksanakan, seperti tersebut di atas dan dituangkan pada
rencana pengendalian banjir. Masing-masing cara pengendalian yang dapat dilakukan dalam
sistem pengendalian banjir meliputi:
Normalisasi alur sungai
Floodway
Retarding basin
Sudetan
Waduk pengendali banjir, dan sebagainya.
Rencana pengendalian banjir tersebut dibuat dalam beberapa alternatif dengan
berbagai kombinasi. Dari beberapa alternatif sistem pengendalian yang ada, dipilih yang
paling optimal, dengan pemberian angka nilai atau score untuk berbagai aspek peninjauan,
sehingga salah satu sistem yang mempunyai total nilai yang tertinggi merupakan sistem
terpilih. Aspek peninjauan pada penilaian tersebut meliputi aspek teknis, ekonomi, sosial
dan politik.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1
NORMALISASI ALUR SUNGAI
Normalisasi alur sungai dilakukan terutama berkaitan erat dengan pengendalian banjir, yang
merupakan usahauntuk memperbesar kapasitas pengaliran sungai. Hal ini dimaksudkan
untuk menampung debit banjir yang terjadi untuk dialirkan ke hilit atau laut, sehingga tidak
terjadi limpasan. Pekerjaan normalisasi pada dasarnya dapat meliputi kegiatan antara lain:
Normalisasi bentuk penampang melintang.
Mengatur penampang memanjang sungai.
Menurunkan angka kekasaran dinding alur sungai.
Melakukan sudetan padaalur sungai meander.
Melakukan rekonstruksi bangunan di sepanjang sungai yang tidak sesuai dan
mengganggu pengaliran sungai.
Menstabilkan alur sungai.
Pembuatan tanggul banjir
2.1.2
BANTARAN SUNGAI
Pengertian bantaran sungai menurut Bianpoen (2007) adalah jalur tanah terletak dikirikanan sungai, antara sungai dan tanggul. Tidak ada ukuran yang pasti tentang lebarnya
bentaran sungai karena pada umumnya ditentukan oleh masing-masing Pemerintah
Daerah.
Bantaran sungai yang alami berfungsi sebagai pengendali pengaliran air,
pengaliran nutrisi kualitas air, banjir, erosi dan sedimentasi. Juga sebagai habitatnya flora
dan fauna.
Merujuk pada pengertian bantaran sungai di atas dikaitkan dengan struktur
bentangan alam (topografi) bantaran sungai dan aliran-aliran dewasa (mature stream)
sungai, maka sebenarnya pengertian bantaran sungai atau bantaran banjir tidak selalu terjadi
pada kedua sisi tepi sungai. Bisa jadi sisi yang satunya bantaran sungai atau bantaran banjir
dan sisi lainnya tanggul atau tebing yang tidak tergenangi air saat banjir (flood plain). Dari
berbagai hasil penelitian terdahulu dan refrensi yang terbaca mengenai bantaran banjir,
maka dibedakan bantaran sungai yang tua, dewasa, muda. Perbedaan ketiga tingkatan
tersebutsangat
ditentukan
oleh
faktor
iklim,
tanah
(topografi,
tanah,
geologi dan
geomorfologi), pergeseran aliran sungai (mature stream) yang berupa alamiah, terkikis oleh
siklus waktu.
Berdasarkan fakta, pertumbuhan penduduk alami dan peningkatan jumlah urban ke
Jakarta potensial mengubah pola penggunaan lahan ilegal menjadi pemukiman kumuh,
Universitas Sumatera Utara
padat dan tidak manusiawi dengan kualitas rendah/buruk, termasuk diantaranyapenggunaan
lahan bantaran sungai mulai dari hulu sampai ke hilir (contoh bantaran sungai Ciliwung
Manggarai mulai Pintu Air Manggarai sampai ke Ujung Jembatan Slamet Riyadi).
Dampaknya terjadi penurunan kualitas lingkungan (fisik, sosial dan ekonomi).
Dikaitkan dengan konsep penataan bantaran yang terjadi dan berkembang selama ini
menyatu dengan konsep pengelolaan lingkungan sungai, namun lebih terarah pada aspek
fisik kualitas air sungai yang melebihi baku mutu air akibat pencemaran. Baik pencemaran
karena limbah industri, pertanian maupun karena limbah domestik terutan limbah rumah
tangga mulai dari hulu sampai ke hilir. Sebagai contoh pengelolaan lingkungan sungai
program kali bersih. Program pengerukan sedimentasi dan program ruang terbuka hijau.
Namun hasilnya belum optimal. Sedangkan kekuatan sosial yang dimiliki komunitas belum
pernah digerakkan dan terkesan lumpuh, seperti kondisi yang terjadi pada komunitas
bantaran sungai ciliwung manggarai perlu digerakkan agar termotivasi meningkatkan
kualitas hidupnya dari mereka dan untuk mereka.
2.1.3
Aliran Sungai
Sungai merupakan perairan darat sebagai saluran alami yang berfungsi mengalirkan
air
hujan, air tanah, maupun air salju yang mencair ke danau dan ke laut. Air sungai dapat
dimanfaatkan antara lain, sebagai berikut:
a) Irigasiat
atau
pengairan
khususnya
di daerah kering orang membutuhkan air
untuk mengairi sawah. Dalam sistem pertanian intensif sekarang ini, di daerah basah
pun perlu pengairan agar diperoleh hasil yang lebih menguntungkan.
b) Sumber
tenaga
sebagai penggerak
turbin yang dihubungkan dengan generator
sehingga menghasilkan pembangkit tenaga listrik (PLTA).
c) Keperluan domestik, yaitu kebutuhan primer rumah tangga seperti air minum,
memasak,
mencuci,
dan mandi.
Bahkan bagi
masyarakat
kota
air
juga
dipergunakan untuk menyiram tanaman dan rumput hias di halaman
d) Sumber
penghasil
bahan
makanan mentah, seperti ikan, dan udang
e) Industri sebagai penyuci bahan dasar dan pencair atau pelarut bahan
f) Transportasi atau sarana perhubungan.
2.1.3.1 Profil Sungai
Pada prinsipnya, profil memanjang sungai dapat dibedakan menjadi berikut ini:
a. Sungai hulu
Universitas Sumatera Utara
Sungai di bagian hulu mempunyai lembah
berbentuk
V.
Hal
ini disebabkan
adanya lereng yang terjal sehingga arus air dan erosi berjalan cepat. Di daerah
ini belum terjadi sedimentasi, sehingga air di daerah ini masih jernih.
b.
Sungai bagian tengah
Sungai di bagian tengah mempunyai lembah
berbentuk
mulai terjadi, namun materialnya masih agak kasar.
U.
Sudah
Sedimentasi
terjadi
aliran
sudah
sungai
yang berkelok (meander).
c. Sungai bagian hilir
Sungai di bagian bawah atau hilir berbentuk U (melebar). Ciri profil sungai di
daerah hilir ini, antara lain sebagai berikut:
(1) Terdapat meander.
(2) Endapan berupa material halus.
(3) Sering berbentuk delta.
(4) Sering terdapat tanggul alam.
2.1.3.2 Aliran Saluran Terbuka
Aliran air dalam suatu saluran terbagi menjadi dua, yaitu Aliran Saluran terbuka (Open
Channel
Flow)
dan Aliran Saluran Tutup
terbuka
harus
memiliki
permukaan
(Pipe
Flow).
Aliran
pada
saluran
bebas yang dipengaruhi oleh tekanan udara
bebas (P Atmospher) sedangkan Aliran pada pipa tidak terpengaruhi oleh tekanan
udara secara langsung kecuali oleh tekanan hydraulic.
Gambar 2.1 Saluran Terbuka dan Tertutup
2.1.3.3 Dinamika Aliran Sungai
Aliran air sungai merupakan suatu proses yang cukup kompleks. Air bergerak turun
melalui kanal sungai karena pengaruh gaya gravitasi.
Kecepatan aliran meningkat
sesuai dengan kelerengan atau kemiringan sungai. Aliran
air tidak
dapat
saja lurus tetapi
pula acak (turbulent). Energi sungai meningkat sejalan dengan peningkatan
kemiringan dan volume air karenanya mampu membawa muatan
sungai sangat fluktuatif
dari
waktu
ke
waktu
dan
sedimen.
Aliran
dari tempat ke tempat.
Beberapa variabel penting dalam dinamika sungai adalah:
Universitas Sumatera Utara
(1) debit air (discharge)
(2) kecepatan (velocity)
(3) gradient
(4) Muatan sedimen (sediment load), dan
(5) base level (level terendah sungai).
2.1.4 Banjir, Musibah Tahunan
Salah satu musibah yang terjadi akibat ulah tangan manusia adalah banjir. Banjir di
Indonesia tidak terjadi di daerah perkotaan atau daerah padat penduduk saja, tetapi juga
terjadi dibeberapa daerah terpencil. Musibah tahunan ini menimbulkan banyak korban,
baik korban nyawa ataupun korban materi. Banjir terparah terjadi diawal tahun 2007,
dimana Indonesia mengalami musibah akibat kelebihan air yang sangat luar biasa. Jakarta
ibukota Negara serta pusat bisnis dan pemerintahan tidak absen terkena banjir. Peristiwa
banjir tersebut tak urung melumpuhkan segala macam aktivitas masyarakat karna hampir
60% wilayah Jakarta terendam banjir. Selain Jakarta, dibeberapa daerah di Indonesia juga
mengalami banjir antara lain sebagai berikut.
1. Bencana di bukit Lawang, kecamatan Bohorok, Kabupaten Langkat, Sumatera
Utara.
2. Bencana di sekitar kawasan Ekosistem Leuser
3. Banjir bandang di Jateng
4. Banjir bandang di Langkat, Sumatera Utara
5. Longsor di Garut
6. Banjir di tanah longsor di NTT.
Jakarta sudah punya jam terbang yang luar biasa dalam masalah banjir. Pihak
Pemda DKI sampai sejauh ini kurang belajar dari pengalaman yang datang rutin serta
bertubi-tubi menimpa warganya. Selama ini penanganan bantuan bagi warganya yang
terkena musibah banjir selalu terlambat dan kedodoran. Betapa seringnya kota Jakarta
terkena banjir.
Tujuh
belastahun
sudah kota Jakarta mengalamimusibah banjir,
seharusnya
dilakukan penanganan lebih terpadu dan lebih profesional sehingga bisa tertanggulangi
dengan baik. Bantuan makanan dan pertolongan yang serta terlambat, bantuan kesehatan
setelah warganya terkena penyakit, dan penanganan standar bagi korban banjir begitubegitu saja yang terjadi setiap tahun. Seharusnya sudah ada perubahan dalam penanganan
Universitas Sumatera Utara
banjir. Selama ini kita sering mendengar makian dan luapan amarah daripara korban banjir
yang terlantar.
Hujan lebat akan datang pada periode bulan Januari sampai Februari. Pada bulan
Januari banjir akan datang tanpa peringatan terlebih dahulu. Jikapintu air Katulampa di
wilayah Bogor sudah mencapai ambang batas normal, pintu akan dibuka. Dalam waktu
delapan jam air kiriman ini biasanya tiba di Jakarta pada malam hari sehingga membuat
warga menjadi terkejut dan panik. Peristiwa yang terjadi berulang-ulang ini, mestinya
sudah dipersiapkan antisipasinya. Dengan begitu, kerugian jiwa dan harta benda dapat
diperkecil. Bentuk persiapan bergantung pada skala besar-kecilnya banjir yang dihadapi.
Apakah wilayah yang terkena banjir dalam kategori biasa, sedang, atau gawat.
1. Kategori Biasa
Kondisi dalam kategori biasa adalah banjir yang terjadi hanya menggenangi jalan dan
masuk ke dalam rumah maksimal setengah meter saja. Dalam keadaan ini tidak
diperlukan persiapan yang luar biasa karena tingkat bahayanya sangat kecil. Tidak
diperlukan evakuasi atau diadakan dapur umum. Setiap penghuni rumah dapat
melakukan pengamanan sendiri sesuai kehendak masing- masing.
2. Kategori Sedang
Kondisi banjir sudah menggenangi jalan dengan ketinggian mencapai 0,5-1,2 m.
Penghuni masih bisaberdiam di rumah paling tidak di bawah atap rumah. Penghuni
rumah bertingkat bisa tetap tinggal di lantai dua. Aktivitas kehidupan masih bisa
berjalan seperti biasa. Evakuasi tidak diperlukan, dapur umum bisa diadakan ataupun
tidak perlu diadakan.
3. Kategori Gawat
Pada kategori gawat ketinggian air sudah melebihi 1,2 m bahkan sudah mencapai 2 m
atau lebih. Berarti harus ada evakuasi, dapur umum, dan penampungan pengungsi.
2.2 Bahasa Assembly
Bahasa Assembly diprakarsai oleh IBM pada tahun 1956-1963. Bahasa Assembly termasuk
bahasa tingkat rendah (low level language). Pada tahun 1957, sebuah tim yang dipimpin
oleh John W.Backus berhasil mengembangkan sebuah bahasa baru yang lebih mengarah
pada keperluan untuk menganalisis persoalan numerik. Ekstensi yang dihasilkan dari bahasa
Assembly adalah file dengan ekstensi COM dan EXE. Secara umum, kedua jenis file
tersebut memiliki perbedaan antara program yang berekstensi COM dan EXE, yang
Universitas Sumatera Utara
merupakan ukuran luas daerah yang menyebabkan kelainan pemrograman dalam assembler.
Untuk file yang diakhiri dengan ekstension COM, berarti bahwa file itu paling banyak
hanya akan memakan luas 46 kb yang disebut 1 segment, sedangkan untuk file berekstensi
EXE tidak dibatasi berapa segment yang dapat dipakainya, bisa 1 segment, 2 segment, 3
segment, atau lebih dari 3 segment. Oleh karena COM hanya memiliki 1 segment, maka file
COM memiliki kelebihan dan kekurangan seperti berikut:
1. Stack yang telah dibuat sendiri oleh program diakhir segment
2. Hanya terdapat 1 segment sehingga anda tidak perlu mengatur DS, CS, SS,
kecuali bila diinginkan
3. Karena hanya 1 segment, maka anda tidak mungkin membuat program lebih dari
64 Kb
4. Anda harus menyediakan ruangan di awal program sebanyak 100 hexabyte
untukkeperluan PSP ( Program Segment Prefix)
5. Karena PSP diketahui dengan pasti, maka anda dapat melakukan operasi ke PSP
lebih mudah karena masih berada dalam 1 segment
6. Karena terdiri dari 1 segment, anda dapat menggunakan utility DEBUG untuk
membuat program.
Sementara itu, kelebihan dan kekurangan program EXE adalah kebalikan dari program
COM seperti berikut:
1. Anda diperbolehkan untuk membuat program yang panjang karena tidak ada
pembatasan besar program
2. Anda tidak perlu menyediakan tempat untuk PSP sebesar 100 hexabyte karena
program telah meletakkan PSP di tempat yang telah disediakan
3. Pengaturan pembagian segment dilakukan oleh anda sendiri
4. Anda harus membuat stack sendiri
5. Anda tidak dapat membuat program dengan DEBUG.
Fortran
Bahasa
pemograman
baru
ini dikenal dengan
nama
FORTRAN
(Formula
translation). Pada tahun berikutnya, para ahli dari Eropa dan Amerika bergabung
dalam sebuah komite dan menciptakan bahaa pemograman baru yang lebih struktural
yang kemudian dinamai bahasa ALGOL (Algoritma Language). Pada tahun 1964,
kembali IBM menciptakan bahasa baru untuk keperluan bisnis dan penelitian bahasa
yang dinamai PL/I (Programming Language 1).
Universitas Sumatera Utara
Bahasa C
Tahun 1969, Laboratorium Bell AT&T di New Jersey, USA, menggunakan bahasa
Assembly untukmengembangkan sistem operasi UNIX yang bertujuan membuat
program antarmuka yang bersifat programmer friendly. Setelah UNIX berjalan,
lahirlah sebuah bahasa baru yang ditulisoleh Martin Richards dengan nama
BCPL(Basic Combined Programming Language). Pada tahun 1970, seorang ahli dari
Lab. AT&T mengembangkan bahaa BCPL dan menamai bahasa baru tersebut
Bahasa B (diambil dari awal nama BCPL). Dengan bahasa tersebut, UNIX ditulis
ulang (rebuilding). Kemudian, muncul sebuah permasalahan dengan bahasa B, yaitu
pemrosesan yang tergolong lambat, sehingga pada tahun 1971, Dennis Ritchie
bersama Ken Thompson menciptakan bahasa C (konon bahasa C diambil dari huruf
kedua BCPL). Dengan bahasa C, UNIX dibuat ulang kembali dandikembangkan
dengan bahasa yang sama hingga sekarang. Sejak saat itu, bahasa C adalah bahasa
pemograman yang digunakan untuk
keperluan pembuatan dan pengambangan
berbagai sistem operasi, seperti Unix, Linux, Windows, MacOS, dan sistem lainnya.
BASIC
Microsoft Corporation pada awal tahun 1980 mengembangkan sebuah sistem operasi
untuk keperluan IBM PC menggunakan bahasa assembly. Kemudian, sang pendiri
Bill Gates dengan Bahasa Assembly pula menulis sebuah interpreter yang diberi
nama BASIC untuk keperluan interface dari sistem tersebut. Seiring perkembangan
sistem windows (dulu DOS), perkembangan BASIC cukup pesat hingga pada
pertengahan 1990-an dibuatlah Visual Basic yang didukung penuh oleh Microsoft.
Lahirnya C++
Bahasa C adalah salah satu bahasa yang tergolong rumit dalam hal penggunaannya
karena masih merupakan bahasa prosedural murni. Untuk membentuk sebuah Code
Object, programmer harus menuliskan banyak sekali code program. Hal ini
merupakan sebuah kelemahan dari bahasa C. Untuk mengatasi kelemahan tersebut,
seorang doktor bernama Bjarne Stroustrup yang bekerja di Lab. AT&T menciptakan
sebuah bahasa pemrograman baruyang berorientasi object dengan nama C++ yang
merupakan hybrid I dari bahasa C. Nama C++ diambil dri fungsi penaikan dari
bahasa C yang artinya perbaikan dari bahasa C.
Universitas Sumatera Utara
PASCAL
Bahasa Pascal pertama kali didesain padatahun 1971 oleh Niklaus Wirth, seorang
profesor dari Polytechnic of Zurich, Switzerland. Bahasa Pascal didesain sebagai
penyederhana bahasa algol untuk keperluan pendidikan sejak tahun 1960. Bahasa
pemrograman
Pascal
dibuat
untuk
keperluan
algoritma
karena
menurut
pembuatannya terlalu sulit untuk mempelajari algoritma ketika menggunakan bahasa
C. Dengan demikian, dibuatlah sebuah bahasa yang ditujukan untuk keperluan
algoritma dan penelitian, yaitu pascal. Pada perkembangannya, pascal lalu menjadi
fodasi dari pemograman Delphi maupun Kylix.
JAVA
Java lahir dari kebutuhan akan sebuah pemrograman berorientasi objek. Java sendiri
diciptakan oleh James Gosling, seorang ahli dari SUN MicroSystem yang tidak puas
dengan kinerja C++ karena dinilai memiliki banyak bug.
PHP
PHP diciptakan oleh Rasmus Lerdorf untuk digunakan pada website pribadinya.
Pada saat itu, PHP masih bersifat tools. Pada tahun 1995, Rasmus menulis ulang
PHP dengan Bahasa C untuk meningkatkan kecepatannya. Sejak itu, PHP banyak
digunakan
orang
untuk
mengembangkan
aplikasi
berbasis
WEB.
Pada
perkembangannya, PHP merupakan saingan terberat dari ASP yang merupakan
produk dari Microsoft yang memiliki fungsi dan arah yang mirip dengan PHP dalam
ilmu komputer beberapa bahasa yang telah disebutkan bisa dikelompokkan menjadi
3 tingkat, yaitu:
1. Bahasa Tingkat Tinggi
2. Bahasa Tingkat Menengah
3. Bahasa Tingkat Rendah
komputer digital adalah mesin yang mampu menerima urutan siap instruksi dan membawa
mereka keluar. PDP-11 seri komputer dibahas dalam buku ini, misalnya, memiliki lebih dari
100 instruksi yang berbeda, yang disebut set instruksi, dan dapat dikonfigurasi dengan ruang
memori yang cukup untuk mempertahankan squence dari ribuan petunjuk ini. Persiapan dari
squence instruksi engkau untuk
mencapai beberapa tujuan yang diinginkan disebut
pemrograman komputer. Urutan instruksi, atau beberapa set pernyataan dari mana mereka
Universitas Sumatera Utara
dapat diturunkan, disebut program. Ada banyak cara yang berbeda adalah yang program
dapat dinyatakan. Kita mulai diskusi kita dengan mempertimbangkan cara mendasar
themost di mana program dapat dinyatakan; yaitu, bila dinyatakan dalam kode instruksi
numerik, yang disebut kode mesin, dikenali langsung oleh mesin. Contoh dari ini adalah:
0 001 000 001 000 100
0 110 000 010 000 100
0 110 000 011 000 100
0 000 000 000 000 000
Meskipun sulit untuk mengenali, ini adalah segmen program dalam "bahasa mesin" dari
PDP-11 untuk menambah tiga angka. Ini dapat diamati di sini bahwa instruksi dalam bahasa
asli ini dari PDP-11, seperti yang untuk komputer digital lainnya, adalah string dari 1 dan 0
yang disebut bit (binary digit). Setiap pola tertentu memiliki makna yang sangat tepat untuk
mesin; makna tersebut disampaikan ke mesin oleh pembangun nya.
2.3 Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah dari energi
listrikmenjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic. Sensor ini terdiri
dari rangkaian pemancar ultrasonic yang dinamakan transmitter dan penerima ultrasonic
yang disebut receiver. Alat ini digunakan untuk mengukur gelombang ultrasonic.
Gelombang
ultrasonic
adalah
gelombang
mekanika
yang
memiliki
ciri-ciri
longitudinal dan biasanya memiliki frekuensi di atas 20 KHz. Gelombang ultrasonic dapat
merambat melalui zat padat, cair maupun gas. Gelombang ultrasonic adalah gelombang
rambatan energi dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element
tersebut sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.
Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik
Universitas Sumatera Utara
Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonic. Sifat dari gelombang ultrasonik
yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium amplitudo sama
dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk
suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Stress. Proses lanjut
yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh
getaranpartikel secara periodic selama gelombang ultrasonik lainnya.
Gelombang ultrasonik merambat melalui udara dengan kecepatan 344 m/s, mengenai
obyek dan memantul kembali ke sensor ultrasonik. Seperti yang telah umum diketahui,
gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan
paus. Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk berburu dimalam hari sementara
paus menggunakannya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.
Perhitungan waktu yang diperlukan modul sensor Ping untuk menerima pantulan
pada jarak tertentu mempunyai rumus:
S = tlN × V : 2
Dimana:
S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan obyek yang terdeteksi
V adalah cepat rambat gelombang ultrasonik di udara dengan kecepatan 344 m
tlN adalah selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang
Ada 3 prinsip kerja dari sensor ultrasonik, yaitu:
1. Sinyal dipancarkan melalui pemancar gelombang utrasonik
2. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan
bunyi berkisar 344 m/s, dan
3. Sinyal yang sudah diterima akan diproses untuk menghitung jaraknya.
2.4 Mikrokontroler Atmega 89S52
Mikrokontroler merupakan sistem komputer kecil yang biasa digunakan untuk sistem
pengendali atau pengontrol yang dapat diprogram sesuai kebutuhan. Mikrokontroller
memiliki 4KB Flash Programmable dan Erasable Read Only Memory (PEROM)
didalamnya.
Mikrokontroler AT89S52 merupakan pengembangan dari mikrokontroler MCS-51.
Mikrokontroler ini biasa disebut juga dengan mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte
Universitas Sumatera Utara
yang dapat dIprogram sampai 1000 kali pemograman. Selain itu AT89S52 juga mempunyai
kapasitas RAM sebesar 256 bytes, 32 saluran I/O, Watchdog timer, dua pointer data, tiga
buah timer/counter 16-bit, Programmable UART (Serial Port). Memori Flash digunakan
untuk
menyimpan
perintah
(instruksi)
berstandar
MCS-51,
sehingga
memungkinkan
mikrokontroler ini bekerja sendiri tanpa diperlukan tambahan chip lainnya (single chip
operation), mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memory dan
memori flashnya mampu diprogram hingga seribu kali. Hal lain yang menguntungkan
adalah sistem pemogramanan menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan rangkaian
yang rumit.
Mikrokontroler merupakan single chip computer yang memiliki kemampuan untuk
diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol, Mikrokontroller
berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan
perkembangan teknologi baru.
Dalam perkembangannya sampai saat ini, sudah banyak
produk mikrokontroller yang telah diproduksi oleh berbagai perusahaan pembuat IC
(Integrated Circuit) diantara salah satunya adalah jenis mikrokontroller yang digunakan
dalam perancangan alat ini yaitu mikrokontroller seri 8052 yang dibuat oleh ATMEL,
dengan kode produk AT89S52. Secara fisik, mikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin,
32 pin diantaranya adalah pin untuk keperluan port masukan/keluaran. Satu port paralel
terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut membentuk 4 buah portparalel, yang
masing-masing dikenal dengan Port 0, Port1, Port2 dan Port3. Dengan keistimewaan di atas
perancangan dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 menjadi lebih sederhana dan
tidak memerlukan komponen pendukung yang lebih banyak lagi.
Gambar 2.3 Mikrokontroler Atmega 89S52
Mikrokontroler AT89S52 merupakan versi berikutnya setelah seri mikrokontroler AT89C51
yang telah banyak digunakan saat ini. Mikrokontroler AT89S52 merupakan mikrokomputer
CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte Flash Programmable dan Erasable Read Only Memory
(PEROM). Mikrokontroler ini berteknologi memori non volatile kerapatan tinggi dari Atmel
yang kompatibel dengan mikrokontroler standar industri MCS-51 baik pin kaki IC maupun
set instruksinya serta harganya yang relatif murah, mikrokontroler ini juga downloadernya
Universitas Sumatera Utara
mudah untuk dibuat sendiri. Mikrokontroler AT89S52 memiliki beberapa fitur, diantaranya:
1. Kompatibel dengan produk MCS-51
2. 8 kybte in system programmable flash memory
3. Dapat diprogram sampai dengan 1000 kali pemograman
4. Tegangan kerja 4.0 – 5.5 V
5. Beroperasi antara 0–33 MHz
3. Tiga tingkatan program memory clock
4. 256 x 8 bit RAM internal
5. 32 saluran I/O
6. Delapan buah sumber interupsi
7. Tiga buah timer/ counter 16 bit
8. Saluran UART Serial Full Duplex
9. Mode low-power Idle dan Power-Down
10. Interrupt recovery dari mode power-down
11. Watchdog timer
2.4.1 Konfigurasi Pin AT89S52
Setiap pin (kaki) dari mikrkontroler AT89S51 mempunyai fungsi masing-masing fungsi.
Arsitektur hardware mikrokontroller AT89S52 dari perspektif luar atau biasa disebut pin out
digambarkan pada gambar 2.1 di bawah ini
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52
Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada
mikrokontroller AT89S52.
a. Port 0
Universitas Sumatera Utara
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang
minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O).. Port 0 terdapat
pada pin 32-39.
b. Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O (Input/Output). Port 1 terdapat
pada pin 1-8.
c. Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O
(Input/Output). Sedangkan pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari
address (alamat). Port 2 terdapat pada pin 21-28.
d. Port 3
Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga
mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan
Tabel 2.1 Data Port 3 pin 10 -17
a. PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori
eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN
akan “0” (LOW) pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai “1”
(HIGH) pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.
b. ALE (Address Latch Enable)
ALE
digunakan
untuk
men-demultiplex
address (alamat) dan data bus.
ketika
menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address (alamat)
dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai “1” (HIGH)
sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Dan pada
Universitas Sumatera Utara
setengah paruh berikutnya akan bernilai “1” (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan
sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.
c. EA (External Access)
Jika EA diberi input “1” (HIGH), maka mikrokontroller menjalankan program memori
internal saja. Jika EA diberi input “0” (LOW), maka AT89S52 menjalankan program
memori eksternal (PSEN akan bernilai “0”). EA terdapat pada pin 31.
d. RST (Reset)
RST terdapat pada pin 9. Jika pada pin ini diberi input “1” (HIGH) selama minimal 2
machine cycle, maka sistem akan di-reset dan register internal AT89S52 akan berisi nilai
default tertentu. Proses reset merupakan proses untuk mengembalikan sistem kekondisi
semula. Reset tidak mempengaruhi internal program memory. Reset terjadi jika pin RST
bernilai high selama minimal dua siklus lalu kembali bernilai low. Power on reset
merupakan proses reset yang berlangsung secara otomatis pada saat sistem pertama kali
diberi suplai. Proses ini mempengaruhi semua register dan internal data memory. Untuk
mendapatkan proses ini, maka pin RST harus diberi tambahan rangkaian seperti pada
gambar berikut.
Gambar 2.5 Rangkaian reset AT89S52
1. On-Chip oscillator
AT89S52 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika drive
menggunakan
kristal.
Tambahan
kapasitor
diperlukan
untuk
menstabilkan
sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S52 ini adalah 12 MHz.
On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tetapi
juga dapat dengan menggunakan TTL Oscillator.
2.
XTAL1
XTAL1
berfungsi sebagai masukan dari rangkaian osilasi mikrokontroler.
XTAL1 terdapat pada ipin 19
Universitas Sumatera Utara
3. XTAL2
XTAL2
berfungsi sebagai keluaran dari rangkaian osilasi mikrokontroler.
XTAL2 terdapat pada pin 18
4. VCC
VCC merupakan masukan sumber tegangan positif bagi mikrokontroler yang
terdapat pada pin 40.
Mikrokontroler
AT89S52 dibangun berdasarkan arsitektur seperti ditunjukkan gambar
dibawah ini. Seluruh bagian yang digambar pada gambar tersebut saling berhubungan
melalui internal bus 8 bit menelusuri bagian serpih. Bus tersebut kemudian dihubungkan ke
luar melalui input output port apabila memori atau expansi diperlukan.
Unit pengolah pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali control unit
(CU), serta unit aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali ini adalah
mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan intruksi sebuah program yang tersimpan
dalam memori, unit pengendali juga berfungsi untuk mengatur urutan operasi seluruh
sistem. Unit pengendali atau CPU juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang
diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran intruksi program. Aliran informasi
pada bus-bus data dan bus alamat juga diatur oleh unit ini.
Gambar 2.6 Blok digram mikrokontroler AT89S52
2.5 SMS (Short Message Service)
SMS (Short Message Service) adalah fasilitas yang dimiliki oleh jaringan GSM (Global
Sistem for Mobile Communication) yang berfungsi untuk mengirim dan menerima pesanpesan teks sepanjang 160 karakter. SMS ditangani oleh jaringan melalui suatu pusat
layanan atau SMS Service Center (SMS SC) yang bertugas untuk menyimpan dan
meneruskan pesan dari bagian pengirim.
Modem
GSM
sebagai
media
pengirim sms.
Sebelum modem GSM
Universitas Sumatera Utara
dahulu dengan hyperteminal melalui kabel serial RS232 untuk mengatur
serial port,
baudrate, stop bit, data bit, dan flow control. Gambar modem GSM dapat dilihat pada
gambar 2.6 dihubungkan ke perangkat mikrokontroler, modem harus dihubungkan terlebih
dahulu.
Gambar 2.7 Modem GSM
2.6 Buzzer
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Buzzer
terdiri dari alat penggetar yang berupa lempengan yang tipis dan lempengan logam tebal.
Bila kedua lempengan diberi tegangan maka electron dan proton akan mengalir dari
lempengan satu ke lempengan lain. Bila buzzer mendapatkan
tegangan maka lempengan 1
dan 2 bermuatan listrik.
Dengan adanya muatan listrik maka terdapat beda potensial di kedua lempengan,
beda potensial akan menyebabkan lempengan 1 bergerak
saling
bersentuhan
dengan
lempengan 2. Diantara lempengan 1 dan 2 terdapat rongga udara, sehingga apabila terjadi
proses getaran di rongga udara maka
tinggi.
Buzzer
biasanya
digunakan
buzzer akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi
sebagai alarm. Frekuensi suara yang keluar dari
buzzer mencapai 1-5 KHz. Buzzer dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.8 Buzzer
Rangkaian Buzzer atau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm pengingat pesan dan
tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat elektronik di pasar. Pada era
teknologi modern ini, pastinya alarm sudah tersedia di beberapa perangkat elektronik seperti
ponsel dan juga jam memiliki alarm sebagai tanda peringatan. Rangkaian alarm atau tanda
pengingat ini sudah menjadi salah satu penunjang penting dan tidak dapat dipisahkan di
beberapa perangkat elektronik tersebut. Tetapi, perlu Anda ketahui jika rangkaian ini juga
sering berdiri sendiri sebagai perangkat elektronik tunggal. Istimewanya, Anda bisa
merangkai sendiri rangkaian ini dengan menggunakan beberapa komponen yang bisa Anda
Universitas Sumatera Utara
temukan dengan mudah. Rangkaian tanda pengingat ini berfungsi untuk mendeteksi gerakan
dan juga cahaya yang bisa membantu Anda mencegah kasus pencurian. Istimewanya,
rangkaian ini dapat mendeteksi gerakan meskipun dalam keadaan gelap karena pada
umumnya pencuri akan memasuki rumah dengan cara mematikan lampu penerangan
terlebih dahulu agar tidak terlihat gerak-geriknya. Pada skema rangkaian buzzer ini terdapat
komponen penting yaitu Timer IC NE 555.
Gambar 2.9 Skema Rangkaian Buzzer
Untuk komponen R4 LDR memiliki fungsi untuk mendeteksi atau melakukan penginderaan
cahaya yang berada di sekitar ruangan di dekat rangkaian tersebut. Manfaat utama
komponen LDR ini adalah cara menerima cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang,
tingkat resistensi dari LDR ini akan rendah dan tidak membuat rangkaian tersebut
mengalirkan arus ke arah buzzer atau speaker yang terdapat di dalam rangkaian tersebut. Hal
kebalikannya justru terjadi jika LDR menerima cahaya rendah atau gelap sama sekali.
Hasilnya, tingkat resistansi menjadi lebih tinggi sehingga bisa menimbulkan aliran ke arah
komponen buzzer. Bersamaan dengan keadaan tingkat resistansi yang tinggi, nantinya
komponen IC akan terpicu dan mendorong buzzer untuk menghasilkan suara yang nyaring
dan mendeteksi adanya gangguan. Rangkaian ini juga bisa menggunakan cahaya sebagai
alat pengaktifannya jika relay dan juga transistor terhubung dengan pin 3 atau output dari IC
1.
2.7 IC MAX 232 dan Komunikasi Serial RS-232
Untuk dapat berkomunikasi antara mikrokontroler dengan PC, maka diperlukan suatu
penyetaraan level tegangan. Besarnya level tegangan komunikasi serial (Leve;l Tegangan
RS-232) adalah -25 s.d -3 V untuk logika high (1) dan +3 s.d +25 V untuk logika low (0).
Oleh karena itu diperlukan sebuah pengantar muka yang dapat menyamakan level tegangan
Universitas Sumatera Utara
dari komunikasi serial pada komputer dengan mikrokontroler, yaitu IC RS-232 yang disebut
IC MAX 232 yang diproduksi oleh MAXIM. MAX 232 adalah saluran driver/receiver
ganda yang termasuk pembangkit tegangan kapasitip yang menyediakan level tegangan RS232 dari sebuah sumber tegangan 5 V.
RS-232 ( adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka
antara perangkat terminal data (bahasa Inggris: data terminal equipment atau DTE) dan
perangkat komunikasi data (bahasa Inggris: data communications equipment atau DCE)
menggunakan pertukaran data biner secara serial. Di dalam definisi tersebut, DTE adalah
perangkat komputer dan DCE sebagai modem walaupun pada kenyataannya tidak semua
produk antarmuka adalah DCE yang sesungguhnya. RS-232 biasanya merupakan saluran
bebas yang dibuat untuk dua arah (full-duplex) komunikasi.
Gambar 2.10 Bentuk Fisik IC MAX 232
RS-232 memiliki garis atau jalur jalur yang banyak (terutama digunakan dengan
modem), dan juga menetapkan protokol komunikasi.Interface RS-232 yang mengandaikan
kesamaan antara DTE dan DCE, sebuah kabel pendek menghubungkan DTE ke DCE, tapi
dengan garis-garis panjang dan koneksi antar perangkat yang mungkin pada bus listrik yang
berbeda dengan alasan yang berbeda, ini tidak mungkin benar. UNTUK +12 volt
menunjukkan "ON” sedangkan A -3 hingga -12 volt menunjukkan "OFF". Peralatan
komputer modern mengabaikan tingkat negatif dan menerima tingkat tegangan nol. Bahkan,
keadaan "ON" dapat dicapai dengan potensi positif yang lebih rendah. Sirkuit Ini berarti
didukung oleh 5 VDC mampu mengemudi sirkuit RS232 secara langsung, bagaimanapun,
rentang keseluruhan bahwa sinyal RS232 dapat dikirim / diterima dapat dikurangi secara
dramatis.
Universitas Sumatera Utara
LANDASAN TEORI
2.1 Banjir
Untuk daerah pengaliran sungai dengan kepadatan penduduk tinggi air permukaan dan air
tanah telah mencapai titik kritis maksimum. Hal ini tampak jelas di kota-kota besar. Pada
awal musim penghujan (Bulan November) tahun 2000 dan bulan-bulan awal tahun 2001,
bencana banjir terjadi dibeberapa provinsi di Indonesia.
Dalam kurun waktu satu tahun, kerugian akibat bencana alam di Indonesia tercatat
Rp 1,5 trilyun. Bencana alam itu berupa 33 kali banjir, 25 kali tanah longsor, 14 kali gempa
bumi, 12 kali kebakaran dan 6 kali angin topan. Segala aktivitas manusia di daerah dataran
tersebut untuk memenuhi kebutuhan dan kemakmuran. Selarasdengan perkembangan daerah
tersebut, juga diimbangi dengan potensi kerugian akibat banjir yang terus meningkat dan hal
ini telah lama diidentifikasikan atau dikenali serta merupakan pengalaman yang berharga.
Sedangkan secara umum permasalahan yang timbul merupakan kombinasi permasalahan
fisik dan sosial.
Sejalan dengan permasalahan dan kerugian akibat banjir tersebut, telah banyak
dikeluarkan dana untuk pengendalian banjir. Namun dana pengendalian banjir yang
dikeluarkan dan kerugian akibat banjir tahunan, secara perlahan selalu meningkat terus,
sesuai dengan perkembangannya aktivitas manusia di dataran banjir dan populasi jumlah
penduduk. Pengendalian banjir pada kenyataannya tak dapat melindungi dengan sempurna,
akibat potensi permasalahan dan kerugian yang timbul meningkat dan berkembang terus.
Dengan demikian potensi permasalahan dan kerugian akibat banjir terus akan merupakan
permasalahan yang selalu akan mengancam di daerah dataran banjir, selama manusia
menempati dan melaksanakan kegiatan di daerah tersebut.
Kerugian akibat banjir pada umumnya relatif dan sulit diidentifikasi secara jelas,
dimana terdiri dari kerugian banjir akibat banjir langsung dan tak langsung. Kerugian akibat
banjir langsung, merupakan kerugian fisik akibat banjir yang terjadi berupa robohnya
gedung sekolah, industri, rusaknya sarana transportasi dan sebagainya. Sedangkan kerugian
banjir tak langsung berupa kerugian kesulitanyang timbul secara tak langsung diakibatkan
oleh banjir, seperti komunikasi, pendidikan, kesehatan, kegiatan bisnis terganggu dan
Universitas Sumatera Utara
sebagainya. Analisis kerugian/potensi maupun alokasi dana untuk pengendalian banjir perlu
hati-hati dan peninjauan secara keseluruhan.
Pengendalian banjir pada suatu daerah perlu dibuat sistem pengendalian yang baik
dan efisien, dengan memperhatikan kondisiyang ada dan pengembangan pemanfaatan
sumber air mendatang.pada penyusunan sistem pengendalian banjir perlu adanya evaluasi
dan analisis atau memperhatikan hal-hal yangmeliputi antara lain:
Analisis cara pengendalian banjir yang ada pada daerah tersebut/ yang sedang
berjalan.
Evaluasi dan analisis daerah genangan banjir, termasuk data kerugian akibat banjir.
Evaluasi dan
analisis
tata guna tanah di daerah studi,
terutamadi daerah
bawah/dataran banjir.
Evaluasi dan analisis daerah pemukiman yang ada maupun perkembangan yang akan
datang.
Memperhatikan potensi dan pengembangan sumber daya air yang ada termasuk
bangunan yangada.
Dengan memperhatikan hal-hal tersebut di atas dapat merencanakan sistem
pengendalian dengan menyesuaikan kondisi yang ada, dengan berbagai cara mulai dari hulu
sampai hilir yang mungkin dapat dilaksanakan, seperti tersebut di atas dan dituangkan pada
rencana pengendalian banjir. Masing-masing cara pengendalian yang dapat dilakukan dalam
sistem pengendalian banjir meliputi:
Normalisasi alur sungai
Floodway
Retarding basin
Sudetan
Waduk pengendali banjir, dan sebagainya.
Rencana pengendalian banjir tersebut dibuat dalam beberapa alternatif dengan
berbagai kombinasi. Dari beberapa alternatif sistem pengendalian yang ada, dipilih yang
paling optimal, dengan pemberian angka nilai atau score untuk berbagai aspek peninjauan,
sehingga salah satu sistem yang mempunyai total nilai yang tertinggi merupakan sistem
terpilih. Aspek peninjauan pada penilaian tersebut meliputi aspek teknis, ekonomi, sosial
dan politik.
Universitas Sumatera Utara
2.1.1
NORMALISASI ALUR SUNGAI
Normalisasi alur sungai dilakukan terutama berkaitan erat dengan pengendalian banjir, yang
merupakan usahauntuk memperbesar kapasitas pengaliran sungai. Hal ini dimaksudkan
untuk menampung debit banjir yang terjadi untuk dialirkan ke hilit atau laut, sehingga tidak
terjadi limpasan. Pekerjaan normalisasi pada dasarnya dapat meliputi kegiatan antara lain:
Normalisasi bentuk penampang melintang.
Mengatur penampang memanjang sungai.
Menurunkan angka kekasaran dinding alur sungai.
Melakukan sudetan padaalur sungai meander.
Melakukan rekonstruksi bangunan di sepanjang sungai yang tidak sesuai dan
mengganggu pengaliran sungai.
Menstabilkan alur sungai.
Pembuatan tanggul banjir
2.1.2
BANTARAN SUNGAI
Pengertian bantaran sungai menurut Bianpoen (2007) adalah jalur tanah terletak dikirikanan sungai, antara sungai dan tanggul. Tidak ada ukuran yang pasti tentang lebarnya
bentaran sungai karena pada umumnya ditentukan oleh masing-masing Pemerintah
Daerah.
Bantaran sungai yang alami berfungsi sebagai pengendali pengaliran air,
pengaliran nutrisi kualitas air, banjir, erosi dan sedimentasi. Juga sebagai habitatnya flora
dan fauna.
Merujuk pada pengertian bantaran sungai di atas dikaitkan dengan struktur
bentangan alam (topografi) bantaran sungai dan aliran-aliran dewasa (mature stream)
sungai, maka sebenarnya pengertian bantaran sungai atau bantaran banjir tidak selalu terjadi
pada kedua sisi tepi sungai. Bisa jadi sisi yang satunya bantaran sungai atau bantaran banjir
dan sisi lainnya tanggul atau tebing yang tidak tergenangi air saat banjir (flood plain). Dari
berbagai hasil penelitian terdahulu dan refrensi yang terbaca mengenai bantaran banjir,
maka dibedakan bantaran sungai yang tua, dewasa, muda. Perbedaan ketiga tingkatan
tersebutsangat
ditentukan
oleh
faktor
iklim,
tanah
(topografi,
tanah,
geologi dan
geomorfologi), pergeseran aliran sungai (mature stream) yang berupa alamiah, terkikis oleh
siklus waktu.
Berdasarkan fakta, pertumbuhan penduduk alami dan peningkatan jumlah urban ke
Jakarta potensial mengubah pola penggunaan lahan ilegal menjadi pemukiman kumuh,
Universitas Sumatera Utara
padat dan tidak manusiawi dengan kualitas rendah/buruk, termasuk diantaranyapenggunaan
lahan bantaran sungai mulai dari hulu sampai ke hilir (contoh bantaran sungai Ciliwung
Manggarai mulai Pintu Air Manggarai sampai ke Ujung Jembatan Slamet Riyadi).
Dampaknya terjadi penurunan kualitas lingkungan (fisik, sosial dan ekonomi).
Dikaitkan dengan konsep penataan bantaran yang terjadi dan berkembang selama ini
menyatu dengan konsep pengelolaan lingkungan sungai, namun lebih terarah pada aspek
fisik kualitas air sungai yang melebihi baku mutu air akibat pencemaran. Baik pencemaran
karena limbah industri, pertanian maupun karena limbah domestik terutan limbah rumah
tangga mulai dari hulu sampai ke hilir. Sebagai contoh pengelolaan lingkungan sungai
program kali bersih. Program pengerukan sedimentasi dan program ruang terbuka hijau.
Namun hasilnya belum optimal. Sedangkan kekuatan sosial yang dimiliki komunitas belum
pernah digerakkan dan terkesan lumpuh, seperti kondisi yang terjadi pada komunitas
bantaran sungai ciliwung manggarai perlu digerakkan agar termotivasi meningkatkan
kualitas hidupnya dari mereka dan untuk mereka.
2.1.3
Aliran Sungai
Sungai merupakan perairan darat sebagai saluran alami yang berfungsi mengalirkan
air
hujan, air tanah, maupun air salju yang mencair ke danau dan ke laut. Air sungai dapat
dimanfaatkan antara lain, sebagai berikut:
a) Irigasiat
atau
pengairan
khususnya
di daerah kering orang membutuhkan air
untuk mengairi sawah. Dalam sistem pertanian intensif sekarang ini, di daerah basah
pun perlu pengairan agar diperoleh hasil yang lebih menguntungkan.
b) Sumber
tenaga
sebagai penggerak
turbin yang dihubungkan dengan generator
sehingga menghasilkan pembangkit tenaga listrik (PLTA).
c) Keperluan domestik, yaitu kebutuhan primer rumah tangga seperti air minum,
memasak,
mencuci,
dan mandi.
Bahkan bagi
masyarakat
kota
air
juga
dipergunakan untuk menyiram tanaman dan rumput hias di halaman
d) Sumber
penghasil
bahan
makanan mentah, seperti ikan, dan udang
e) Industri sebagai penyuci bahan dasar dan pencair atau pelarut bahan
f) Transportasi atau sarana perhubungan.
2.1.3.1 Profil Sungai
Pada prinsipnya, profil memanjang sungai dapat dibedakan menjadi berikut ini:
a. Sungai hulu
Universitas Sumatera Utara
Sungai di bagian hulu mempunyai lembah
berbentuk
V.
Hal
ini disebabkan
adanya lereng yang terjal sehingga arus air dan erosi berjalan cepat. Di daerah
ini belum terjadi sedimentasi, sehingga air di daerah ini masih jernih.
b.
Sungai bagian tengah
Sungai di bagian tengah mempunyai lembah
berbentuk
mulai terjadi, namun materialnya masih agak kasar.
U.
Sudah
Sedimentasi
terjadi
aliran
sudah
sungai
yang berkelok (meander).
c. Sungai bagian hilir
Sungai di bagian bawah atau hilir berbentuk U (melebar). Ciri profil sungai di
daerah hilir ini, antara lain sebagai berikut:
(1) Terdapat meander.
(2) Endapan berupa material halus.
(3) Sering berbentuk delta.
(4) Sering terdapat tanggul alam.
2.1.3.2 Aliran Saluran Terbuka
Aliran air dalam suatu saluran terbagi menjadi dua, yaitu Aliran Saluran terbuka (Open
Channel
Flow)
dan Aliran Saluran Tutup
terbuka
harus
memiliki
permukaan
(Pipe
Flow).
Aliran
pada
saluran
bebas yang dipengaruhi oleh tekanan udara
bebas (P Atmospher) sedangkan Aliran pada pipa tidak terpengaruhi oleh tekanan
udara secara langsung kecuali oleh tekanan hydraulic.
Gambar 2.1 Saluran Terbuka dan Tertutup
2.1.3.3 Dinamika Aliran Sungai
Aliran air sungai merupakan suatu proses yang cukup kompleks. Air bergerak turun
melalui kanal sungai karena pengaruh gaya gravitasi.
Kecepatan aliran meningkat
sesuai dengan kelerengan atau kemiringan sungai. Aliran
air tidak
dapat
saja lurus tetapi
pula acak (turbulent). Energi sungai meningkat sejalan dengan peningkatan
kemiringan dan volume air karenanya mampu membawa muatan
sungai sangat fluktuatif
dari
waktu
ke
waktu
dan
sedimen.
Aliran
dari tempat ke tempat.
Beberapa variabel penting dalam dinamika sungai adalah:
Universitas Sumatera Utara
(1) debit air (discharge)
(2) kecepatan (velocity)
(3) gradient
(4) Muatan sedimen (sediment load), dan
(5) base level (level terendah sungai).
2.1.4 Banjir, Musibah Tahunan
Salah satu musibah yang terjadi akibat ulah tangan manusia adalah banjir. Banjir di
Indonesia tidak terjadi di daerah perkotaan atau daerah padat penduduk saja, tetapi juga
terjadi dibeberapa daerah terpencil. Musibah tahunan ini menimbulkan banyak korban,
baik korban nyawa ataupun korban materi. Banjir terparah terjadi diawal tahun 2007,
dimana Indonesia mengalami musibah akibat kelebihan air yang sangat luar biasa. Jakarta
ibukota Negara serta pusat bisnis dan pemerintahan tidak absen terkena banjir. Peristiwa
banjir tersebut tak urung melumpuhkan segala macam aktivitas masyarakat karna hampir
60% wilayah Jakarta terendam banjir. Selain Jakarta, dibeberapa daerah di Indonesia juga
mengalami banjir antara lain sebagai berikut.
1. Bencana di bukit Lawang, kecamatan Bohorok, Kabupaten Langkat, Sumatera
Utara.
2. Bencana di sekitar kawasan Ekosistem Leuser
3. Banjir bandang di Jateng
4. Banjir bandang di Langkat, Sumatera Utara
5. Longsor di Garut
6. Banjir di tanah longsor di NTT.
Jakarta sudah punya jam terbang yang luar biasa dalam masalah banjir. Pihak
Pemda DKI sampai sejauh ini kurang belajar dari pengalaman yang datang rutin serta
bertubi-tubi menimpa warganya. Selama ini penanganan bantuan bagi warganya yang
terkena musibah banjir selalu terlambat dan kedodoran. Betapa seringnya kota Jakarta
terkena banjir.
Tujuh
belastahun
sudah kota Jakarta mengalamimusibah banjir,
seharusnya
dilakukan penanganan lebih terpadu dan lebih profesional sehingga bisa tertanggulangi
dengan baik. Bantuan makanan dan pertolongan yang serta terlambat, bantuan kesehatan
setelah warganya terkena penyakit, dan penanganan standar bagi korban banjir begitubegitu saja yang terjadi setiap tahun. Seharusnya sudah ada perubahan dalam penanganan
Universitas Sumatera Utara
banjir. Selama ini kita sering mendengar makian dan luapan amarah daripara korban banjir
yang terlantar.
Hujan lebat akan datang pada periode bulan Januari sampai Februari. Pada bulan
Januari banjir akan datang tanpa peringatan terlebih dahulu. Jikapintu air Katulampa di
wilayah Bogor sudah mencapai ambang batas normal, pintu akan dibuka. Dalam waktu
delapan jam air kiriman ini biasanya tiba di Jakarta pada malam hari sehingga membuat
warga menjadi terkejut dan panik. Peristiwa yang terjadi berulang-ulang ini, mestinya
sudah dipersiapkan antisipasinya. Dengan begitu, kerugian jiwa dan harta benda dapat
diperkecil. Bentuk persiapan bergantung pada skala besar-kecilnya banjir yang dihadapi.
Apakah wilayah yang terkena banjir dalam kategori biasa, sedang, atau gawat.
1. Kategori Biasa
Kondisi dalam kategori biasa adalah banjir yang terjadi hanya menggenangi jalan dan
masuk ke dalam rumah maksimal setengah meter saja. Dalam keadaan ini tidak
diperlukan persiapan yang luar biasa karena tingkat bahayanya sangat kecil. Tidak
diperlukan evakuasi atau diadakan dapur umum. Setiap penghuni rumah dapat
melakukan pengamanan sendiri sesuai kehendak masing- masing.
2. Kategori Sedang
Kondisi banjir sudah menggenangi jalan dengan ketinggian mencapai 0,5-1,2 m.
Penghuni masih bisaberdiam di rumah paling tidak di bawah atap rumah. Penghuni
rumah bertingkat bisa tetap tinggal di lantai dua. Aktivitas kehidupan masih bisa
berjalan seperti biasa. Evakuasi tidak diperlukan, dapur umum bisa diadakan ataupun
tidak perlu diadakan.
3. Kategori Gawat
Pada kategori gawat ketinggian air sudah melebihi 1,2 m bahkan sudah mencapai 2 m
atau lebih. Berarti harus ada evakuasi, dapur umum, dan penampungan pengungsi.
2.2 Bahasa Assembly
Bahasa Assembly diprakarsai oleh IBM pada tahun 1956-1963. Bahasa Assembly termasuk
bahasa tingkat rendah (low level language). Pada tahun 1957, sebuah tim yang dipimpin
oleh John W.Backus berhasil mengembangkan sebuah bahasa baru yang lebih mengarah
pada keperluan untuk menganalisis persoalan numerik. Ekstensi yang dihasilkan dari bahasa
Assembly adalah file dengan ekstensi COM dan EXE. Secara umum, kedua jenis file
tersebut memiliki perbedaan antara program yang berekstensi COM dan EXE, yang
Universitas Sumatera Utara
merupakan ukuran luas daerah yang menyebabkan kelainan pemrograman dalam assembler.
Untuk file yang diakhiri dengan ekstension COM, berarti bahwa file itu paling banyak
hanya akan memakan luas 46 kb yang disebut 1 segment, sedangkan untuk file berekstensi
EXE tidak dibatasi berapa segment yang dapat dipakainya, bisa 1 segment, 2 segment, 3
segment, atau lebih dari 3 segment. Oleh karena COM hanya memiliki 1 segment, maka file
COM memiliki kelebihan dan kekurangan seperti berikut:
1. Stack yang telah dibuat sendiri oleh program diakhir segment
2. Hanya terdapat 1 segment sehingga anda tidak perlu mengatur DS, CS, SS,
kecuali bila diinginkan
3. Karena hanya 1 segment, maka anda tidak mungkin membuat program lebih dari
64 Kb
4. Anda harus menyediakan ruangan di awal program sebanyak 100 hexabyte
untukkeperluan PSP ( Program Segment Prefix)
5. Karena PSP diketahui dengan pasti, maka anda dapat melakukan operasi ke PSP
lebih mudah karena masih berada dalam 1 segment
6. Karena terdiri dari 1 segment, anda dapat menggunakan utility DEBUG untuk
membuat program.
Sementara itu, kelebihan dan kekurangan program EXE adalah kebalikan dari program
COM seperti berikut:
1. Anda diperbolehkan untuk membuat program yang panjang karena tidak ada
pembatasan besar program
2. Anda tidak perlu menyediakan tempat untuk PSP sebesar 100 hexabyte karena
program telah meletakkan PSP di tempat yang telah disediakan
3. Pengaturan pembagian segment dilakukan oleh anda sendiri
4. Anda harus membuat stack sendiri
5. Anda tidak dapat membuat program dengan DEBUG.
Fortran
Bahasa
pemograman
baru
ini dikenal dengan
nama
FORTRAN
(Formula
translation). Pada tahun berikutnya, para ahli dari Eropa dan Amerika bergabung
dalam sebuah komite dan menciptakan bahaa pemograman baru yang lebih struktural
yang kemudian dinamai bahasa ALGOL (Algoritma Language). Pada tahun 1964,
kembali IBM menciptakan bahasa baru untuk keperluan bisnis dan penelitian bahasa
yang dinamai PL/I (Programming Language 1).
Universitas Sumatera Utara
Bahasa C
Tahun 1969, Laboratorium Bell AT&T di New Jersey, USA, menggunakan bahasa
Assembly untukmengembangkan sistem operasi UNIX yang bertujuan membuat
program antarmuka yang bersifat programmer friendly. Setelah UNIX berjalan,
lahirlah sebuah bahasa baru yang ditulisoleh Martin Richards dengan nama
BCPL(Basic Combined Programming Language). Pada tahun 1970, seorang ahli dari
Lab. AT&T mengembangkan bahaa BCPL dan menamai bahasa baru tersebut
Bahasa B (diambil dari awal nama BCPL). Dengan bahasa tersebut, UNIX ditulis
ulang (rebuilding). Kemudian, muncul sebuah permasalahan dengan bahasa B, yaitu
pemrosesan yang tergolong lambat, sehingga pada tahun 1971, Dennis Ritchie
bersama Ken Thompson menciptakan bahasa C (konon bahasa C diambil dari huruf
kedua BCPL). Dengan bahasa C, UNIX dibuat ulang kembali dandikembangkan
dengan bahasa yang sama hingga sekarang. Sejak saat itu, bahasa C adalah bahasa
pemograman yang digunakan untuk
keperluan pembuatan dan pengambangan
berbagai sistem operasi, seperti Unix, Linux, Windows, MacOS, dan sistem lainnya.
BASIC
Microsoft Corporation pada awal tahun 1980 mengembangkan sebuah sistem operasi
untuk keperluan IBM PC menggunakan bahasa assembly. Kemudian, sang pendiri
Bill Gates dengan Bahasa Assembly pula menulis sebuah interpreter yang diberi
nama BASIC untuk keperluan interface dari sistem tersebut. Seiring perkembangan
sistem windows (dulu DOS), perkembangan BASIC cukup pesat hingga pada
pertengahan 1990-an dibuatlah Visual Basic yang didukung penuh oleh Microsoft.
Lahirnya C++
Bahasa C adalah salah satu bahasa yang tergolong rumit dalam hal penggunaannya
karena masih merupakan bahasa prosedural murni. Untuk membentuk sebuah Code
Object, programmer harus menuliskan banyak sekali code program. Hal ini
merupakan sebuah kelemahan dari bahasa C. Untuk mengatasi kelemahan tersebut,
seorang doktor bernama Bjarne Stroustrup yang bekerja di Lab. AT&T menciptakan
sebuah bahasa pemrograman baruyang berorientasi object dengan nama C++ yang
merupakan hybrid I dari bahasa C. Nama C++ diambil dri fungsi penaikan dari
bahasa C yang artinya perbaikan dari bahasa C.
Universitas Sumatera Utara
PASCAL
Bahasa Pascal pertama kali didesain padatahun 1971 oleh Niklaus Wirth, seorang
profesor dari Polytechnic of Zurich, Switzerland. Bahasa Pascal didesain sebagai
penyederhana bahasa algol untuk keperluan pendidikan sejak tahun 1960. Bahasa
pemrograman
Pascal
dibuat
untuk
keperluan
algoritma
karena
menurut
pembuatannya terlalu sulit untuk mempelajari algoritma ketika menggunakan bahasa
C. Dengan demikian, dibuatlah sebuah bahasa yang ditujukan untuk keperluan
algoritma dan penelitian, yaitu pascal. Pada perkembangannya, pascal lalu menjadi
fodasi dari pemograman Delphi maupun Kylix.
JAVA
Java lahir dari kebutuhan akan sebuah pemrograman berorientasi objek. Java sendiri
diciptakan oleh James Gosling, seorang ahli dari SUN MicroSystem yang tidak puas
dengan kinerja C++ karena dinilai memiliki banyak bug.
PHP
PHP diciptakan oleh Rasmus Lerdorf untuk digunakan pada website pribadinya.
Pada saat itu, PHP masih bersifat tools. Pada tahun 1995, Rasmus menulis ulang
PHP dengan Bahasa C untuk meningkatkan kecepatannya. Sejak itu, PHP banyak
digunakan
orang
untuk
mengembangkan
aplikasi
berbasis
WEB.
Pada
perkembangannya, PHP merupakan saingan terberat dari ASP yang merupakan
produk dari Microsoft yang memiliki fungsi dan arah yang mirip dengan PHP dalam
ilmu komputer beberapa bahasa yang telah disebutkan bisa dikelompokkan menjadi
3 tingkat, yaitu:
1. Bahasa Tingkat Tinggi
2. Bahasa Tingkat Menengah
3. Bahasa Tingkat Rendah
komputer digital adalah mesin yang mampu menerima urutan siap instruksi dan membawa
mereka keluar. PDP-11 seri komputer dibahas dalam buku ini, misalnya, memiliki lebih dari
100 instruksi yang berbeda, yang disebut set instruksi, dan dapat dikonfigurasi dengan ruang
memori yang cukup untuk mempertahankan squence dari ribuan petunjuk ini. Persiapan dari
squence instruksi engkau untuk
mencapai beberapa tujuan yang diinginkan disebut
pemrograman komputer. Urutan instruksi, atau beberapa set pernyataan dari mana mereka
Universitas Sumatera Utara
dapat diturunkan, disebut program. Ada banyak cara yang berbeda adalah yang program
dapat dinyatakan. Kita mulai diskusi kita dengan mempertimbangkan cara mendasar
themost di mana program dapat dinyatakan; yaitu, bila dinyatakan dalam kode instruksi
numerik, yang disebut kode mesin, dikenali langsung oleh mesin. Contoh dari ini adalah:
0 001 000 001 000 100
0 110 000 010 000 100
0 110 000 011 000 100
0 000 000 000 000 000
Meskipun sulit untuk mengenali, ini adalah segmen program dalam "bahasa mesin" dari
PDP-11 untuk menambah tiga angka. Ini dapat diamati di sini bahwa instruksi dalam bahasa
asli ini dari PDP-11, seperti yang untuk komputer digital lainnya, adalah string dari 1 dan 0
yang disebut bit (binary digit). Setiap pola tertentu memiliki makna yang sangat tepat untuk
mesin; makna tersebut disampaikan ke mesin oleh pembangun nya.
2.3 Sensor Ultrasonik
Sensor ultrasonik adalah alat elektronika yang kemampuannya bisa mengubah dari energi
listrikmenjadi energi mekanik dalam bentuk gelombang suara ultrasonic. Sensor ini terdiri
dari rangkaian pemancar ultrasonic yang dinamakan transmitter dan penerima ultrasonic
yang disebut receiver. Alat ini digunakan untuk mengukur gelombang ultrasonic.
Gelombang
ultrasonic
adalah
gelombang
mekanika
yang
memiliki
ciri-ciri
longitudinal dan biasanya memiliki frekuensi di atas 20 KHz. Gelombang ultrasonic dapat
merambat melalui zat padat, cair maupun gas. Gelombang ultrasonic adalah gelombang
rambatan energi dan momentum mekanik sehingga merambat melalui ketiga element
tersebut sebagai interaksi dengan molekul dan sifat enersia medium yang dilaluinya.
Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik
Universitas Sumatera Utara
Ada beberapa penjelasan mengenai gelombang ultrasonic. Sifat dari gelombang ultrasonik
yang melalui medium menyebabkan getaran partikel dengan medium amplitudo sama
dengan arah rambat longitudinal sehingga menghasilkan partikel medium yang membentuk
suatu rapatan atau biasa disebut Strain dan tegangan yang biasa disebut Stress. Proses lanjut
yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh
getaranpartikel secara periodic selama gelombang ultrasonik lainnya.
Gelombang ultrasonik merambat melalui udara dengan kecepatan 344 m/s, mengenai
obyek dan memantul kembali ke sensor ultrasonik. Seperti yang telah umum diketahui,
gelombang ultrasonik hanya bisa didengar oleh makhluk tertentu seperti kelelawar dan ikan
paus. Kelelawar menggunakan gelombang ultrasonik untuk berburu dimalam hari sementara
paus menggunakannya untuk berenang di kedalaman laut yang gelap.
Perhitungan waktu yang diperlukan modul sensor Ping untuk menerima pantulan
pada jarak tertentu mempunyai rumus:
S = tlN × V : 2
Dimana:
S adalah jarak antara sensor ultrasonik dengan obyek yang terdeteksi
V adalah cepat rambat gelombang ultrasonik di udara dengan kecepatan 344 m
tlN adalah selisih waktu pemancaran dan penerimaan pantulan gelombang
Ada 3 prinsip kerja dari sensor ultrasonik, yaitu:
1. Sinyal dipancarkan melalui pemancar gelombang utrasonik
2. Sinyal yang dipancarkan akan merambat sebagai gelombang bunyi dengan kecepatan
bunyi berkisar 344 m/s, dan
3. Sinyal yang sudah diterima akan diproses untuk menghitung jaraknya.
2.4 Mikrokontroler Atmega 89S52
Mikrokontroler merupakan sistem komputer kecil yang biasa digunakan untuk sistem
pengendali atau pengontrol yang dapat diprogram sesuai kebutuhan. Mikrokontroller
memiliki 4KB Flash Programmable dan Erasable Read Only Memory (PEROM)
didalamnya.
Mikrokontroler AT89S52 merupakan pengembangan dari mikrokontroler MCS-51.
Mikrokontroler ini biasa disebut juga dengan mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte
Universitas Sumatera Utara
yang dapat dIprogram sampai 1000 kali pemograman. Selain itu AT89S52 juga mempunyai
kapasitas RAM sebesar 256 bytes, 32 saluran I/O, Watchdog timer, dua pointer data, tiga
buah timer/counter 16-bit, Programmable UART (Serial Port). Memori Flash digunakan
untuk
menyimpan
perintah
(instruksi)
berstandar
MCS-51,
sehingga
memungkinkan
mikrokontroler ini bekerja sendiri tanpa diperlukan tambahan chip lainnya (single chip
operation), mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memory dan
memori flashnya mampu diprogram hingga seribu kali. Hal lain yang menguntungkan
adalah sistem pemogramanan menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan rangkaian
yang rumit.
Mikrokontroler merupakan single chip computer yang memiliki kemampuan untuk
diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol, Mikrokontroller
berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan
perkembangan teknologi baru.
Dalam perkembangannya sampai saat ini, sudah banyak
produk mikrokontroller yang telah diproduksi oleh berbagai perusahaan pembuat IC
(Integrated Circuit) diantara salah satunya adalah jenis mikrokontroller yang digunakan
dalam perancangan alat ini yaitu mikrokontroller seri 8052 yang dibuat oleh ATMEL,
dengan kode produk AT89S52. Secara fisik, mikrokontroler AT89S52 mempunyai 40 pin,
32 pin diantaranya adalah pin untuk keperluan port masukan/keluaran. Satu port paralel
terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut membentuk 4 buah portparalel, yang
masing-masing dikenal dengan Port 0, Port1, Port2 dan Port3. Dengan keistimewaan di atas
perancangan dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 menjadi lebih sederhana dan
tidak memerlukan komponen pendukung yang lebih banyak lagi.
Gambar 2.3 Mikrokontroler Atmega 89S52
Mikrokontroler AT89S52 merupakan versi berikutnya setelah seri mikrokontroler AT89C51
yang telah banyak digunakan saat ini. Mikrokontroler AT89S52 merupakan mikrokomputer
CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte Flash Programmable dan Erasable Read Only Memory
(PEROM). Mikrokontroler ini berteknologi memori non volatile kerapatan tinggi dari Atmel
yang kompatibel dengan mikrokontroler standar industri MCS-51 baik pin kaki IC maupun
set instruksinya serta harganya yang relatif murah, mikrokontroler ini juga downloadernya
Universitas Sumatera Utara
mudah untuk dibuat sendiri. Mikrokontroler AT89S52 memiliki beberapa fitur, diantaranya:
1. Kompatibel dengan produk MCS-51
2. 8 kybte in system programmable flash memory
3. Dapat diprogram sampai dengan 1000 kali pemograman
4. Tegangan kerja 4.0 – 5.5 V
5. Beroperasi antara 0–33 MHz
3. Tiga tingkatan program memory clock
4. 256 x 8 bit RAM internal
5. 32 saluran I/O
6. Delapan buah sumber interupsi
7. Tiga buah timer/ counter 16 bit
8. Saluran UART Serial Full Duplex
9. Mode low-power Idle dan Power-Down
10. Interrupt recovery dari mode power-down
11. Watchdog timer
2.4.1 Konfigurasi Pin AT89S52
Setiap pin (kaki) dari mikrkontroler AT89S51 mempunyai fungsi masing-masing fungsi.
Arsitektur hardware mikrokontroller AT89S52 dari perspektif luar atau biasa disebut pin out
digambarkan pada gambar 2.1 di bawah ini
Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52
Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada
mikrokontroller AT89S52.
a. Port 0
Universitas Sumatera Utara
Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang
minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O).. Port 0 terdapat
pada pin 32-39.
b. Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O (Input/Output). Port 1 terdapat
pada pin 1-8.
c. Port 2
Merupakan dual-purpose port. Pada desain minimum digunakan sebagai port I/O
(Input/Output). Sedangkan pada desain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari
address (alamat). Port 2 terdapat pada pin 21-28.
d. Port 3
Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga
mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan
Tabel 2.1 Data Port 3 pin 10 -17
a. PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori
eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN
akan “0” (LOW) pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai “1”
(HIGH) pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29.
b. ALE (Address Latch Enable)
ALE
digunakan
untuk
men-demultiplex
address (alamat) dan data bus.
ketika
menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address (alamat)
dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai “1” (HIGH)
sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Dan pada
Universitas Sumatera Utara
setengah paruh berikutnya akan bernilai “1” (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan
sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30.
c. EA (External Access)
Jika EA diberi input “1” (HIGH), maka mikrokontroller menjalankan program memori
internal saja. Jika EA diberi input “0” (LOW), maka AT89S52 menjalankan program
memori eksternal (PSEN akan bernilai “0”). EA terdapat pada pin 31.
d. RST (Reset)
RST terdapat pada pin 9. Jika pada pin ini diberi input “1” (HIGH) selama minimal 2
machine cycle, maka sistem akan di-reset dan register internal AT89S52 akan berisi nilai
default tertentu. Proses reset merupakan proses untuk mengembalikan sistem kekondisi
semula. Reset tidak mempengaruhi internal program memory. Reset terjadi jika pin RST
bernilai high selama minimal dua siklus lalu kembali bernilai low. Power on reset
merupakan proses reset yang berlangsung secara otomatis pada saat sistem pertama kali
diberi suplai. Proses ini mempengaruhi semua register dan internal data memory. Untuk
mendapatkan proses ini, maka pin RST harus diberi tambahan rangkaian seperti pada
gambar berikut.
Gambar 2.5 Rangkaian reset AT89S52
1. On-Chip oscillator
AT89S52 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika drive
menggunakan
kristal.
Tambahan
kapasitor
diperlukan
untuk
menstabilkan
sistem. Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S52 ini adalah 12 MHz.
On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tetapi
juga dapat dengan menggunakan TTL Oscillator.
2.
XTAL1
XTAL1
berfungsi sebagai masukan dari rangkaian osilasi mikrokontroler.
XTAL1 terdapat pada ipin 19
Universitas Sumatera Utara
3. XTAL2
XTAL2
berfungsi sebagai keluaran dari rangkaian osilasi mikrokontroler.
XTAL2 terdapat pada pin 18
4. VCC
VCC merupakan masukan sumber tegangan positif bagi mikrokontroler yang
terdapat pada pin 40.
Mikrokontroler
AT89S52 dibangun berdasarkan arsitektur seperti ditunjukkan gambar
dibawah ini. Seluruh bagian yang digambar pada gambar tersebut saling berhubungan
melalui internal bus 8 bit menelusuri bagian serpih. Bus tersebut kemudian dihubungkan ke
luar melalui input output port apabila memori atau expansi diperlukan.
Unit pengolah pusat (CPU) terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali control unit
(CU), serta unit aritmatika dan logika (ALU). Fungsi utama unit pengendali ini adalah
mengambil, mengkode, dan melaksanakan urutan intruksi sebuah program yang tersimpan
dalam memori, unit pengendali juga berfungsi untuk mengatur urutan operasi seluruh
sistem. Unit pengendali atau CPU juga menghasilkan dan mengatur sinyal pengendali yang
diperlukan untuk menyerempakkan operasi, juga aliran intruksi program. Aliran informasi
pada bus-bus data dan bus alamat juga diatur oleh unit ini.
Gambar 2.6 Blok digram mikrokontroler AT89S52
2.5 SMS (Short Message Service)
SMS (Short Message Service) adalah fasilitas yang dimiliki oleh jaringan GSM (Global
Sistem for Mobile Communication) yang berfungsi untuk mengirim dan menerima pesanpesan teks sepanjang 160 karakter. SMS ditangani oleh jaringan melalui suatu pusat
layanan atau SMS Service Center (SMS SC) yang bertugas untuk menyimpan dan
meneruskan pesan dari bagian pengirim.
Modem
GSM
sebagai
media
pengirim sms.
Sebelum modem GSM
Universitas Sumatera Utara
dahulu dengan hyperteminal melalui kabel serial RS232 untuk mengatur
serial port,
baudrate, stop bit, data bit, dan flow control. Gambar modem GSM dapat dilihat pada
gambar 2.6 dihubungkan ke perangkat mikrokontroler, modem harus dihubungkan terlebih
dahulu.
Gambar 2.7 Modem GSM
2.6 Buzzer
Buzzer adalah suatu alat yang dapat mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Buzzer
terdiri dari alat penggetar yang berupa lempengan yang tipis dan lempengan logam tebal.
Bila kedua lempengan diberi tegangan maka electron dan proton akan mengalir dari
lempengan satu ke lempengan lain. Bila buzzer mendapatkan
tegangan maka lempengan 1
dan 2 bermuatan listrik.
Dengan adanya muatan listrik maka terdapat beda potensial di kedua lempengan,
beda potensial akan menyebabkan lempengan 1 bergerak
saling
bersentuhan
dengan
lempengan 2. Diantara lempengan 1 dan 2 terdapat rongga udara, sehingga apabila terjadi
proses getaran di rongga udara maka
tinggi.
Buzzer
biasanya
digunakan
buzzer akan menghasilkan bunyi dengan frekuensi
sebagai alarm. Frekuensi suara yang keluar dari
buzzer mencapai 1-5 KHz. Buzzer dapat dilihat pada gambar 2.7.
Gambar 2.8 Buzzer
Rangkaian Buzzer atau yang biasa disebut sebagai rangkaian alarm pengingat pesan dan
tanda pastinya sudah sering ditemukan di beberapa perangkat elektronik di pasar. Pada era
teknologi modern ini, pastinya alarm sudah tersedia di beberapa perangkat elektronik seperti
ponsel dan juga jam memiliki alarm sebagai tanda peringatan. Rangkaian alarm atau tanda
pengingat ini sudah menjadi salah satu penunjang penting dan tidak dapat dipisahkan di
beberapa perangkat elektronik tersebut. Tetapi, perlu Anda ketahui jika rangkaian ini juga
sering berdiri sendiri sebagai perangkat elektronik tunggal. Istimewanya, Anda bisa
merangkai sendiri rangkaian ini dengan menggunakan beberapa komponen yang bisa Anda
Universitas Sumatera Utara
temukan dengan mudah. Rangkaian tanda pengingat ini berfungsi untuk mendeteksi gerakan
dan juga cahaya yang bisa membantu Anda mencegah kasus pencurian. Istimewanya,
rangkaian ini dapat mendeteksi gerakan meskipun dalam keadaan gelap karena pada
umumnya pencuri akan memasuki rumah dengan cara mematikan lampu penerangan
terlebih dahulu agar tidak terlihat gerak-geriknya. Pada skema rangkaian buzzer ini terdapat
komponen penting yaitu Timer IC NE 555.
Gambar 2.9 Skema Rangkaian Buzzer
Untuk komponen R4 LDR memiliki fungsi untuk mendeteksi atau melakukan penginderaan
cahaya yang berada di sekitar ruangan di dekat rangkaian tersebut. Manfaat utama
komponen LDR ini adalah cara menerima cahaya yang masuk. Apabila cahaya terang,
tingkat resistensi dari LDR ini akan rendah dan tidak membuat rangkaian tersebut
mengalirkan arus ke arah buzzer atau speaker yang terdapat di dalam rangkaian tersebut. Hal
kebalikannya justru terjadi jika LDR menerima cahaya rendah atau gelap sama sekali.
Hasilnya, tingkat resistansi menjadi lebih tinggi sehingga bisa menimbulkan aliran ke arah
komponen buzzer. Bersamaan dengan keadaan tingkat resistansi yang tinggi, nantinya
komponen IC akan terpicu dan mendorong buzzer untuk menghasilkan suara yang nyaring
dan mendeteksi adanya gangguan. Rangkaian ini juga bisa menggunakan cahaya sebagai
alat pengaktifannya jika relay dan juga transistor terhubung dengan pin 3 atau output dari IC
1.
2.7 IC MAX 232 dan Komunikasi Serial RS-232
Untuk dapat berkomunikasi antara mikrokontroler dengan PC, maka diperlukan suatu
penyetaraan level tegangan. Besarnya level tegangan komunikasi serial (Leve;l Tegangan
RS-232) adalah -25 s.d -3 V untuk logika high (1) dan +3 s.d +25 V untuk logika low (0).
Oleh karena itu diperlukan sebuah pengantar muka yang dapat menyamakan level tegangan
Universitas Sumatera Utara
dari komunikasi serial pada komputer dengan mikrokontroler, yaitu IC RS-232 yang disebut
IC MAX 232 yang diproduksi oleh MAXIM. MAX 232 adalah saluran driver/receiver
ganda yang termasuk pembangkit tegangan kapasitip yang menyediakan level tegangan RS232 dari sebuah sumber tegangan 5 V.
RS-232 ( adalah standar komunikasi serial yang didefinisikan sebagai antarmuka
antara perangkat terminal data (bahasa Inggris: data terminal equipment atau DTE) dan
perangkat komunikasi data (bahasa Inggris: data communications equipment atau DCE)
menggunakan pertukaran data biner secara serial. Di dalam definisi tersebut, DTE adalah
perangkat komputer dan DCE sebagai modem walaupun pada kenyataannya tidak semua
produk antarmuka adalah DCE yang sesungguhnya. RS-232 biasanya merupakan saluran
bebas yang dibuat untuk dua arah (full-duplex) komunikasi.
Gambar 2.10 Bentuk Fisik IC MAX 232
RS-232 memiliki garis atau jalur jalur yang banyak (terutama digunakan dengan
modem), dan juga menetapkan protokol komunikasi.Interface RS-232 yang mengandaikan
kesamaan antara DTE dan DCE, sebuah kabel pendek menghubungkan DTE ke DCE, tapi
dengan garis-garis panjang dan koneksi antar perangkat yang mungkin pada bus listrik yang
berbeda dengan alasan yang berbeda, ini tidak mungkin benar. UNTUK +12 volt
menunjukkan "ON” sedangkan A -3 hingga -12 volt menunjukkan "OFF". Peralatan
komputer modern mengabaikan tingkat negatif dan menerima tingkat tegangan nol. Bahkan,
keadaan "ON" dapat dicapai dengan potensi positif yang lebih rendah. Sirkuit Ini berarti
didukung oleh 5 VDC mampu mengemudi sirkuit RS232 secara langsung, bagaimanapun,
rentang keseluruhan bahwa sinyal RS232 dapat dikirim / diterima dapat dikurangi secara
dramatis.
Universitas Sumatera Utara