IR OTOMATISASI SISTEM PEN ER ANGAN PADA MODEL R UMAH

  

TUGAS AKHIR

OTOMATISASI SISTEM PENERANGAN

PADA MODEL RUMAH

  Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Derajat Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro

  Disusun oleh:

  

VICTORIA SURYANI

NIM: 025114010

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

  

2007

  

FINAL PROJECT

AUTOMATIC LIGHTING SYSTEM ON A HOUSE

MODEL

  Submitted as Partial Fulfillment Of The Requirement for Sarjana Teknik Degree In Electrical Engineering

  By:

  

VICTORIA SURYANI

NIM: 025114010

ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT

FACULTY OF ENGINEERING

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2007

   Bersyukurlah untuk setiap detik hidup yang boleh kau alami 

  Tuhan tidak akan membiarkan kita berusaha tanpa menikmati hasilnya ku persembahkan karya kecilku ini untuk : Tuhan Jesus Kristus atas segala kasih dan kebaikan -Nya

ibu bapakku juga kakak-kakakku tercinta yang senantiasa mendoakan

dan mengasihi aku

  

Pernyataan Keaslian Karya

  Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini tidak memuat karya atau bagian karya orang lain kecuali yang telah disebutkan dalam daftar pustaka sebagaimana layaknya sebuah karya tulis.

  Yogyakarta, _________________2007 Penulis

  Victoria Suryani

KATA PENGANTAR

  Syukur kepada Tuhan yang telah melimpahkan rahmat serta kasih-Nya kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi yang berjudul “Otomatisasi Sistem

  Penerangan Pada Model Rumah”.

  Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak mungkin dapat terselesaikan dengan baik tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Bapak A. Bayu Primawan, S.T.,M.Eng. selaku Kaprodi Teknik Elektro.

  2. Bapak Ir. Tjendro dan Martanto, S.T., M.T. yang telah dengan sabar membimbing dan menyemangati serta memberikan ilmunya kepada penulis, sehingga penulis semakin terpacu untuk menyelesaikan skripsi ini dengan sebaik-baiknya.

  3. Pak Djoko Untoro, S.Si, M.T selaku pembimbing akademik

  4. Segenap dosen dan karyawan Teknik atas bimbingan, ilmu dan pelayanan yang diberikan selama ini.

  5. Laboran TE (mas Mardi, mas Sur, mas Broto serta mas Yusuf) yang sering tak repotin ‘matur nuwun’.

  6. Ibu, Bapak, kakak-kakakku yang telah memberikan kasih sayang, dorongan moril dan materiil kepada penulis.

  7. Teman-teman satu tim (Eva, Galuh,Nendi, Andri) atas diskusi dan kerjasamanya yang sangat membantu penulis dalam proses penyelesaian skripsi.

  8. Tetangga belakang (Indarti, Dewoo, Yanto, Vinda, Linul) atas segala kebahagiaan dan kerelaannya memberi tumpangan dan berkeluh kesah bersama dan atas persahabatan yang indah hope it will be forever.

  9. Teman-teman TE ‘02 dan ‘03 atas segala pengalaman hidup bersama selama ini.

  10. Spadic’monyot’, Pinto, Suryo , Merry makasih banget atas bantuaannya.

  11. Teman-teman Kantil 9 (Iyenk, Ragil’mrechenk’, Uut, m’ Erlin, Rindil, Ines, bu kost) atas pengertiannya.

  12. Anak–anak P3W (Lenta, Dani, Via, Dora, Rere, Elen, Ari, Supri) yang begitu pengertian kalo aku gak masuk “sorry ya sering bolos.........” .

  Semoga Tuhan melimpahkan rahmat-Nya kepada kita semua dan semoga tulisan ini dapat berguna dan bermanfaat bagi semua, Amin.

  Yogjakarta, Januari 2007 Penulis,

  Victoria Suryani

  DAFTAR ISI

  HALAMAN JUDUL ................................ ................................ ..................... i HALAMAN JUDUL (INGGRIS)................................ ................................ .. ii HALAMAN PERSETUJUAN................................ ................................ ....... iii HALAMAN PENGESAHAN................................ ................................ ........ iv HALAMAN PERSEMBAHAN................................ ................................ ..... v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA................................ ........................ vi KATA PENGANTAR ................................ ................................ ................... vii DAFTAR ISI................................ ................................ ................................ ... viii DAFTAR GAMBAR ................................ ................................ ..................... xii DAFTAR TABEL................................ ................................ ........................... xiv DAFTAR LAMPIRAN................................ ................................ ................... xv

  INTISARI................................ ................................ ................................ ........ xvii ABSTRACT ................................ ................................ ................................ .... xvii BAB I. PENDAHULUAN ................................ ................................ ............

  1 I.1 Judul................................ ................................ ................................ ..

  1 I.2 Latar Belakang ................................ ................................ ...............

  1 I.3 Tujuan dan Manfaat................................ ................................ .........

  2 I.4 Rumusan Masalah................................ ................................ ............

  3 1.5 Batasan Masalah................................ ................................ .............

  3

  I.6 Metodologi Penulisan ................................ ................................ .....

  3 BAB II. DASAR TEORI................................ ................................ ................

  5 2.1 Dioda Infra Merah ................................ ................................ ..........

  5 2.1.1 Spektrum Emisi................................ ................................ .....

  6 2.2 Phototransistor ................................ ................................ ...............

  7 2.3 Detektor Cahaya Menggunakan LDR ................................ ...........

  9

  2.4 Komparator……………………………………………………... 11

  2.5 Mikrokontroler AT89S51………………………………………… 11

  2.5.1 Deskripsi .... 12 Mikrokontroler AT89S51................................

  2.5.2 Struktur Memori................................ ................................ .... 15

  2.5.3 Specialial Function Register (SFR)…………………….... 16

  2.5.4 Program Status Word ( PSW)……………………………. 19

  2.6 Antar Muka Serial.. …………………………………………… 20

  2.7 Register Kontrol Port Serial................................ .......................... 22

  2.8 Pengaturan Baud Rate Port Serial................................ ................. 25

  2.9 Rangkaian Pengubah Level Tegangan................................ .......... 26

  BAB III. PERANCANGAN................................ ................................ ........... 28

  3.1 Perancangan Perangkat Keras ................................ ........................ 30

  3.1.1 Sensor Pendeteksi Cahaya ................................ .................... 30

  3.1.2 Sumber Infra Merah ................................ .............................. 31

  3.1.3 Detektor Infra Merah (

  Phototansistor) .............................. 32

  3.1.4 Komparator................................ ................................ ............ 34

  3.1.5 Perencanaan Dan Pembuatan Pengubah Level Tegangan... 35

  3.2 Perancangan Perangkat Lunak Pada Mikrokontroler .................... 37

  3.2.1 Perancangan Proses Cek Sensor................................ ............ 38

  3.2.2 Perancangan Proses Cek Tombol................................ ......... 41 3.2.3 Penginisialisasian Port Serial Pada Mikrokontroler...........

  43

  3.2.4 Pengaturan Baud Rate pada Mikrokontroler...................... 45

  BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................ ..................... 46

  4.1 Pengukuran terhadap Sensor Cahaya LDR................................ .... 46

  4.2 Pengukuran terhadap Sumber Infra Merah................................ .... 47

  4.3 Pengukuran terhadap Detektor Infra Merah (

  Phototransistor ) .... 48

  4.4 Pengamatan terhadap Cara Kerja Alat................................ ........... 49

  4.5 Pengamatan Tentang Data yang Dikirim................................ ....... 52

  BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ................................ ...................... 52 V.1 Kesimpulan ................................ ................................ ..................... 54 V.2 Saran................................ ................................ ................................

  54 DAFTAR PUSTAKA................................ ................................ ..................... 55

  DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pola Radiasi LED Infra Merah................................ ..................

  5 Gambar 2.2 Spektrum Emisi LED Infra Merah................................ ............

  6 Gambar 2.3 Rangkaian dengan LED Infra Merah................................ ........

  7 Gambar 2.4 Rangkaian Dasar Phototransistor ................................ ..............

  9 Gambar 2.5 Rangkaian menggunakan LDR................................ ...... 10

Gambar 2.6 Rangkaian Komparator................................ .............................. 11Gambar 2.7 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51............................... 12Gambar 2.8 Struktur Memori AT89S51................................ ........................ 16Gambar 2.9. Susunan Bit ........................ 19 Register PSW................................Gambar 2.10 Register SCON................................ ................................ ......... 22Gambar 2.11 IC MAX232 sebagai Pengubah Level Tegangan................... 27Gambar 2.12 Karakteristik Elektrik RS232................................ ................... 27Gambar 3.1 Blok Perancangan Alat Secara Umum................................ ...... 28Gambar 3.2 Rangkaian Sensor Cahaya................................ ......................... 31Gambar 3.3 Rangkaian Sumber Infra Merah................................ ................ 32Gambar 3.4 Rangkaian Penerima Infra Merah................................ .............. 33Gambar 3.5. Rangkaian Komparator................................ ............................. 35Gambar 3.6 Rangkaian Pengubah Level Tegangan................................ ...... 36

  Gambar3.6 Flowchart Program Secara Umum................................ ............. 37

Gambar 3.7 Flowchart Cek_Sensor Masuk Ruangan 1............................... 39Gambar 3.8 Flowchart Ruang 2................................ ................................ ..... 40

  Gambar 3.9 ............................. 42 F lowchart Cek_tombol ................................

Gambar 3.10 Flowchart Proses Pengiriman dan Penerimaan Info.............. 44

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Fungsi Register Program Status Word ................................ ........ 19Tabel 2.2 Register Kontrol Port Serial................................ ........................... 25Tabel 2.3 Rumus Penghitungan Baud Rate Pada Komunikasi Serial.......... 26Tabel 3.1 Konfigurasi Pin IC MAX232................................ ......................... 36Tabel 3.2 Data yang Dikirim dan Diterima................................ ................... 44Tabel 4.1 Pengukuran pada LDR................................ ................................ ... 47Tabel 4.2 Pengukuran pada Sumber Infra Merah................................ ......... 48Tabel 4.3 Pengukuran pada Detektor Infra Merah................................ ........ 49Tabel 4.4 Keadaan Lampu untuk Ruang 1................................ .................... 50Tabel 4.5 Keadaan Lampu 4 Ruang Untuk Satu Orang

  Didalam Rumah................................ ................................ ............. 51

Tabel 4.6 Data informasi yang dikirim ke PC................................ ............... 52

  DAFTAR LAMPIRAN

  A. Gambar Denah Rumah ................................ ................................ ................ L1

  B. Rangkaian Lengkap sistem Penerangan ................................ ..................... L2

  C. Listing Program ................................ ................................ ............................. L3

  D. Data Sheet ................................ ................................ ................................ ...... L13

  

INTISARI

  Perkembangan teknologi yang semakin pesat mengubah gaya hidup kita untuk semakin mudah. Otomatisasi sistem penerangan pada rumah akan sangat dibutuhkan. Pada tugas akhir ini akan dibuat sistem penerangan pada model rumah yang secara otomatis hidup saat orang masuk ruangan dan keadaan gelap, mati saat tidak ada lagi orang di dalam ruangan atau keadaan terang.

  Pada sistem otomatisasi digunakan infra merah bersama dengan

  

phototransistor sebagai pendeteksi adanya orang yang melewatinya, LDR sebagai

sensor cahaya dan tombol untuk menghidupmatikan lampu secara manual.

  Mikrokontroler AT89S51 merupakan pengendali utama yang mengendalikan seluruh kerja sistem. Keadaan lampu yang terjadi diinformasikan ke komputer melalui komunikasi secara serial.

  Intensitas cahaya yang terukur saat lampu mulai hidup sebesar 18 lux dan saat mati sebesar 20 lux. Banyak orang masuk ke dalam ruangan yang dapat dideteksi maksimal 255 orang.

  Kata kunci: sistem penerangan, mikrokontroler, otomatis

  ABSTRACT

  The rapid growth of technology changes our life style to be easier. The automatic of the lighting system are needed. This project make a lighting system on a home model that can be automatic ‘on’ when person walk in to the room and the condition is dark, will be ‘off’ when person walk out from the room or the condition is bright.

  On the automation of lighting system infra red and phototransistor used to detect person who cross between them, LDR as a light sensor and push button to ‘on-off’ the lamp manually. Mikrokontroller AT89S51 is main controller that control all work of the system. Condition of the lamp will be informed to PC through serial port of computer.

  The illumination that measure when the lamp starting ‘on’ is 18 lux and starting ‘off’ is 20 lux. The maximum people enter the room that can be detected are 255.

  Keyword: lighting system, microcontroller, automatic

BAB I PENDAHULUAN

  1.1 JUDUL

  OTOMATISASI SISTEM PENERANGAN PADA MODEL RUMAH

  1.2 LATAR BELAKANG MASALAH

  Pengoperasian penerangan di sebuah rumah biasanya dilakukan secara manual menggunakan saklar mekanik sabagai pemutus dan penyambung arus baik pada saat menyalakan lampu maupun saat mematikan lampu. Saat pulang kerumah biasanya harus menyalakan lampu satu persatu hal ini akan menimbulkan suatu permasalahan lain, misalnya harus berjalan dalam gelap dan meraba-raba saklar untuk menghidupkan lampu. Masalah ini juga timbul saat ingin menggunakan sebuah ruangan yang semula gelap, bukan hanya harus meraba-raba dalam gelap tetapi hal ini memungkinkan terjadinya kecelakaan seperti tersandung ataupun perabot pecah karena tertabrak.

  Perkembangan teknologi yang sangat cepat serta gaya hidup semakin menuntut kita untuk mengerjakan sesuatu secara cepat pula, hal ini memberikan sebuah ide untuk membuat hidup lebih mudah. Salah satunya dengan pengotomatisasian penerangan yang akan lebih menghemat waktu untuk menghidup dan matikan lampu penerangan serta bisa mengatasi kerugian yang terjadi. Diinginkan saat orang masuk dalam suatu ruangan lampu akan menyala dengan sendirinya dan saat meninggalkan ruangan lampu secara otomatis padam. Dengan menggunakan infra merah dan

  phototransistor sebagai detektor yang

  dipasang pada ruangan yang nantinya akan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Kontroler ini akan mengirimkan informasi kepada CPU kemudian CPU mengirimkan perintah kepada kontroler kembali untuk menghidupkan lampu. Pengiriman informasi ini dilakukan secara serial menggunakan IC MAX232. Penggunaan sistem seperti ini juga akan menghemat energi karna energi digunakan hanya saat dibutuhkan saja.

  1.3 TUJUAN DAN MANFAAT

  Tujuan yang akan dicapai yaitu membuat suatu sistem penerangan yang mampu secara otomatis menyala saat ada orang yang memasuki suatu ruangan dan akan mati saat tak ada lagi orang yang berada di dalam ruangan .

  Manfaat yang akan dicapai dalam penelitian ini yaitu penghematan energi yang dibutuhkan serta memudahkan penghuni rumah untuk menghidup matikan lampu penerangan.

  1.4 RUMUSAN MASALAH

  Akan dibuat sistem penerangan menggunakan sensor cahaya, infra merah beserta

  phototransistor sebagai pendeteksiorang keluar dan masuk untuk 4 posisi

  ruang. Lampu akan menyala saat ada orang yang memasuki ruangan dan kondisi ruangan gelap. Lampu akan mati saat tak ada orang yang berada di ruangan tersebut.

  Lampu bisa dimatikan secara manual jika diinginkan dengan menggunakan tombol. Sistem ini dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51.

1.5 BATASAN MASALAH

  1. Diasumsikan keadaan awal penerangan di luar rumah hampir sama dengan keadaan di dalam rumah.

  2. Pendeteksian digunakan untuk orang berjalan normal.

  3. Proses pendeteksian sensor hanya bisa dilakukan satu persatu .

  4. Pengguna tidak boleh berdiri di depan sensor terlalu lama.

1.6 METODOLOGI PENULISAN

  1. BAB I : Pendahuluan, menguraikan secara singkat latar belakang masalah,

  tujuan, manfaat, batasan masalah, rumusan masalah, dan metode penulisan.

  2. BAB II : Dasar Teori, berisi pembahasan secara umum tentang dioda infra

  merah, phototransistor , mikrokontroler AT89S51 dan komunikasi serial.

  3. BAB III : Perancangan, menerangkan tentang perancangan alat yang akan

  dibuat meliputi pembuatan perangkat lunak sebagai control perangkat keras dan pembuatan perangkat keras secara keseluruhan.

  4. BAB IV : Hasil dan Pembahasan, berisi tentang hasil pembuatan alat dan pembahasannya.

5. BAB V: Kesimpulan dan Saran, berisi tentang kesimpulan dari hasil perancangan pembuatan alat serta saran.

BAB II DASAR TEORI

2.1. DIODA INFRA MERAH

  Dioda infra merah dapat dibuat dengan menggunakan bahan campuran seperti: AlGaAs (Aluminium Gallium Arsenide), GaAsP (Galium Arsenideda

  

Phospat) atau GaP (Galium Fosfida) [1]. Pemakaian jenis dan kadar bahan dasar

  inilah yang menentukan LED akan memancarkan cahaya yang tampak (

  visible)

  maupun tidak tampak ( invisible).

Gambar 2.1 Pola Radiasi LED Infra Merah

  LED infra merah mempunyai kemiripan dengan dioda biasa yaitu memiliki sambungan p-n. Saat sambungan p-n diberi bias maju, elektron bergerak menerobos dinding p-n, kemudian mengadakan rekombinasi dengan hole dan menghasilkan

  

photon. Beberapa photon membentuk berkas sinar. Pancarannya yang acak

  menyebabkan radiasi cahaya yang dihasilkan menyebar (

  incoherent ) dengan sudut kurang lebih 8º. Pola radiasi ini dapat digambarkan seperti gambar 2.1.

2.1.1 SPEKTRUM EMISI

  Spektrum emisi menunjukkan kekuatan intensitas pada rentang panjang gelombang. Spektrum emisi ini biasa disertakan dalam datasheet pabrik pembuat LED. Agar kerja LED Infra Merah tersebut optimal, maka rentang daerah serapan

  

phototransistor disesuaikan dengan spektrum emisi LED infra merah. Spektrum

emisi untuk LED infra merah ditunjukkan pada gambar 2.2.

Gambar 2.2 Spektrum Emisi LED Infra Merah

  Konfigurasi rangkaian yang digunakan oleh LED infra merah sebagai sumber cahaya dengan menggunakan resistor sebagai pembatas arus yang masuk ditunjukkan oleh gambar 2.3 .

  VCC _R If

Vd

_LED

Gambar 2.3 Rangkaian dengan LED Infra Merah

  Arus If besarnya diperoleh dengan persamaan : 

  Vcc Vd

  

  If ………………………………...(2.1) R

  Dengan, If = arus Vcc = sumber tegangan Vd = tegangan diode infra merah R = hambatan

2.2. PHOTOTRANSISTOR

  Phototransistor merupakan transistor yang peka terhadap cahaya. Pada

  dasarnya phototransistor merupakan transistor yang akan saturasi bila menerima cahaya dan cut-off pada saat tidak ada cahaya yang mengenainya. Dilihat dari bentuk fisiknya biasanya

  phototransisto r terdiri dari dua kaki yaitu kaki kolektor dan kaki emitor, sedangkan sisi yang peka terhadap cahaya adalah kaki basis, dimana tegangan basis akan berubah sesuai dengan intensitas cahaya yang mengenainya.

  Cahaya yang masuk ke daerah basis akan memacu terjadinya arus basis (Ib). Saat ada cahaya yang masuk maka elektron-elektron pada hole didaerah basis akan terdorong keluar sehingga menjadi elektron bebas. Elektron bebas tersebut akan mengalir dari basis menuju emitor sehingga phototransistor menjadi aktif. Saat

  

phototransistor cut-off maka tidak terjadi aliran arus kolektor menuju emitor sehingga

  kolektor akan berkondisi

  high. Apabila phototransistor saturasi yaitu saat menerima

  cahaya maka arus mengalir dari kolektor ke emitor sahingga tegangan pada kaki kolektor akan low. Phototransistor mengubah energi cahaya menjadi sinyal-sinyal listrik, oleh karena itu komponen ini harus mampu mengumpulkan cahaya sebanyak mungkin. Sering kali sebuah lensa cembung ditambahkan pada permukaan penerimanya. Untuk phototransistor yang hanya peka terhadap cahaya infra merah maka lensa didesain agar hanya cahaya infra merah yang dilewatkan. Untuk aplikasi jarak jauh (biasanya komunikasi dengan infra merah) sering ditambahkan lensa lain agar cahaya terkumpul menjadi kuat. Lensa ini dinamakan lensa

  fressnel yang terbuat

  dari plastik dan kemudian diumpankan ke

  phototransistor dengan jarak tertentu pada fokus lensa ini.

  Cara kerja phototransistor adalah saat cahaya dengan panjang gelombang pada rentang serapannya meradiasi basis phototransistor , pasangan-pasangan hole dan elektron terbentuk. Hal ini menyebabkan resistansi antara kolektor dan emitor menjadi menurun, sehingga arus yang mengalir dari kolektor ke emitor menjadi semakin besar. Rangkaian dasar dari _VCC phototransistor diperlihatkan pada gambar 2.4. _Q1 R1 _Out

PHOTO NPN

Gambar 2.4 Rangkaian Dasar Phototransistor

  Besar tegangan keluaran (Vout) saat phototransistor aktif adalah Vout = Vcc –IcRc ……………………………..(2.2)

  Sedangkan pada saat tidak aktif besar tegangan keluarannya adalah Vout ≈ Vcc ……………………………………(2.3)

2.3 DETEKTOR CAHAYA MENGGUNAKAN LDR

  LDR (Light Depending Resistor ) disebut juga photoconductive cell atau

  

photoresistor yaitu sebuah komponen elektronik yang mempunyai dua terminal

yang hambatannya akan bertambah jika mendapat cahaya (disinari cahaya) [5].

  LDR terbuat dari lapisan semikonduktor yang tipis terbuat dari CdS (Cadmium Sulfate) dan dilapisi kaca kedap udara. lipat dari hambatan awal jika disinari cahaya dengan intensitas yang cukup tinggi. Dan ketika cahaya hilang (gelap) lagi hambatannya akan naik ke hambatan awal. Aplikasi LDR sangat penting terutama sebagai sensor cahaya karena sifatnya yang dipengaruhi cahaya. Gambar 2.5 merupakan rangkaian sederhana sensor cahaya menggunakan LDR. _VCC

  R

_RLDR

  VO

Gambar 2.5 Rangkaian menggunakan LDR

  Tegangan output (Vo) merupakan hasil dari pembagi tegangan dengan persamaan sebagai berikut:

  RLDR

    …………………….(2.4)

  Vo Vcc

  

  RLDR R

  Ketika sinar cahaya mengenai LDR maka Vo akan semakin kecil karena hambatan LDR semakin kecil dan sebaliknya jika hambatan LDR semakin besar (gelap) maka Vo juga semakin besar. Hambatan R diatur sesuai keperluan seberapa besar level tegangan Vo yang dibutuhkan pada keadaan intensitas cahaya tertentu.

  2.4 KOMPARATOR

  Merupakan rangkaian pembanding yang akan membandingkan tegangan dari output rangkaian yang ingin dibandingkan dengan tegangan referensi sehingga dihasilkan tegangan sebesar Vcc atau –Vcc dengan tegangan masukan kurang atau melebihi tegangan referensi. Gambar dari rangkaian komparator ini ditunjukkan oleh gambar 2.6. _{3 4} vcc ⁺

  Vin _{1 2} Vout ^- Vref _{11 LM324}

• vcc

Gambar 2.6 Rangkaian Komparator

  2.5 MIKROKONTROLER AT89S51

  AT89S51 adalah mikrokontroler keluaran Atmel dengan 4K byte Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory) [2]. AT89S51 merupakan memori dengan teknologi nonvolatile memory , isi memori tersebut dapat diisi ulang ataupun dihapus berkali-kali. Konfigurasi kaki-kaki dari

  mikrokontroler

  AT89S51 ditunjukkan pada gambar 2.7

Gambar 2.7 Konfigurasi Pin

  Mikrokontroler AT89S51

  Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi (perintah) berstandar MCS- 51 code sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode

  

single chip operation (mode operasi keeping tunggal) yang tidak memerlukan

external memory (memori luar) untuk menyimpan source code tersebut.

2.5.1 DESKRIPSI MIKROKONTROLER AT89S51

1. VCC (power supply )

  2. GND (ground) 3. Port 0, yaitu pin p0.7..p0.0

  Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa,

  low order multiplex addres/data ataupun menerima kode byte pada saat Flash Programming. Pada saat sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan

  output sink ke delapan buah Transistor Transistor Logic (TTL) input atau dapat diubah sebagai input dengan

  memberikan logika 1 pada port tersebut. 4. Port 1, yaitu pin p1.0...p1.7

  Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima

  low order address bytes

  selama pada saat Flash Programming. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output port ini dapat memberikan output sink ke empat buah input TTL. Fasilitas khusus dari port 1 ini adalah adanya In-System Programming , yaitu port 1.5 sebagai MOSI, port 1.6 sebagai MISO, port 1.7 sebagai SCK.

  5. Port 2, yaitu mulai pin p2.0...p2.

  Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address , pada saat meng- akses memori secara 16 bit (Movx @DPTR). Pada saat mengakses memori secara 8 bit (Mov @Rn), port ini akan mengeluarkan isi dari

  Special Function Register. Port ini mempunyai pull up dan berfungsi sebagai input dengan

  memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke empat buah input TTL.

  6. Pin 3.0, sebagai RXD (Port Serial Input). 7. Pin 3.1, sebagai TXD (Port Seial Output). 8. Pin 3.2, sebagai INT0 (Port External Interupt 0).

  9. Pin 3.3, sebagai INT1 (Port External Interupt 1). 10. Pin 3.4, sebagai T0 (Port External Timer 0). 11. Pin 3.5, sebagai T1 (Port External Timer 1). 12. Pin 3.6, sebagai WR (External Data Memory Write Strobe). 13. Pin 3.7, sebagai RD (External Data Memory Read Strobe). 14. Pin 9, sebagai RST Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

15. Pin 30, sebagai ALE/PROG

  Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang me-latch

  low byte address pada saat mengakses memori external. Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulse input. Pada operasi

  normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekuensi

  oscillator, kecuali pada saat mengakses memori external. Sinyal clock pada saat ini dapat pula di disable dengan men-set bit 0 Special Function Register .

  16. Pin 29, sebagai PSEN Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada memori eksternal. PSEN akan aktif dua kali setiap

  cycle.

  17. Pin 31, sebagai EA/VPP Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat Flash Programming pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt (VPP).

  18. Pin 19, sebagai XTALL1 (Input Oscillator).

  19. Pin 18, sebagai XTALL2 (Output Oscillator).

2.5.2 STRUKTUR MEMORI

  AT89S51 mempunyai stuktur memori yang terdiri atas :

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

  2. Special Function Register (Register Fungsi Khusus), memori yang berisi register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler tersebut, seperti timer, serial dan lain-lain.

  3. Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan instruksi- instruksi MCS51.

  AT89S51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM Internal dan flash PEROM nya seperti diperlihatkan pada gambar 2.8 RAM Internal dialamati oleh

  RAM Address Register (Register Alamat RAM) sedangkan Flash PEROM yang

  menyimpan perintah-perintah MCS-51 dialamati oleh

  Program Address Register

  (Register Alamat Program). Dengan adanya struktur memori yang terpisah tersebut, walaupun RAM Internal dan Flash PEROM mempunyai alamat yang sama, yaitu alamat 00h, namun secara fisik kedua memori tidak saling berhubungan.

Gambar 2.8 Struktur Memori AT89S51

2.5.3. SPECIAL FUNCTION REGISTER (SFR)

  Special Function Register adalah register-register yang mempunyai fungsi

  khusus, diantaranya ada yang digunakan untuk mengatur input output data dari

  

mikrokontroler . Sebagai contoh register P0, P1, P2, dan P3 digunakan sebagai

  register untuk menampung data input/output. Selain itu SFR juga digunakan untuk mengatur dan memantau kondisi UART, yaitu register SCON. Register yang digunakan untuk mengatur kerja

  timer adalah register TCON. Special Function Register terdapat pada ruang memori

  RAM yang mempunyai alamat 80H sampai FFH. Tidak semua alamat itu digunakan oleh

  Special Function Register . Ciri alamat yang bisa dialamati secara bit pada

Special Function Register adalah digit keduanya adalah 0 atau 8, misalnya 80H,

  88H, 90H, 98H dan F8H. Berikut merupakan penjelasan tentang SFR-SFR beserta fungsinya:

  1. ACCUMULATOR Merupakan register yang berfungsi untuk menyimpan data sementara.

  Register accumulator sering digunakan dalam proses operasi aritmatika,

  logika, pengambilan data dan pengiriman data. Register ini dapat dialamati secara bit dan mempunyai alamat E0H.

  2. REGISTER B

  Digunakan untuk proses aritmetik dan dapat juga difungsikan sebagai register biasa.

  3. REGISTER PORT Terdapat 4 buah register, yaitu register port 0, port 1, port 2 dan port 3.

  Register port ini digunakan sebagai port input output untuk menyimpan data dari atau ke port untuk masing-masing P0, P1, P2 dan P3.

  4. REGISTER TIMER

  Mikrokontroler AT89S51 ini mempunyai dua buah 16 bit timer, yaitu timer 0

  dan

  timer 1. Timer 0 dibentuk oleh register TH0 dan TL0. Timer 1 dibentuk

  oleh register TH1 dan TL1. Perilaku TH0, TH1, TL0, dan TL1 diatur oleh register TMOD dan register TCON.

  5. REGISTER CONTROL Ada beberapa register berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, pencacah atau pewaktu dan port serial, yaitu register IP (interrupt priority ), IE (i

  

nterrupt enable ), TMOD (Timer Mode), TCON (timer Control), SCON

(Serial Control) dan PCON (Power Control).

a. Register IP digunakan untuk mengatur prioritas dari masing-masing interupsi.

  b. Register IE gigunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sarana interupsi. IE.0 sampai IE.6 mengatur masing-masing sumber interupsi, sedangkan IE.7 mengatur interupsi secara keseluruhan. Jika

  IE.7 bernilai 0. maka sistem interupsi akan menjadi nonaktif atau keadaan IE.0 sampai IE.6 tidak diperhatikan.

  c. Register TMOD digunakan untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sarana interupsi. Dengan mengatur mode kerja timer maka register ini dapat mengatur masing-masing timer untuk diatur menjadi timer 16 bit, timer 13 bit, atau timer 8 bit yang dapat diisi ulang secara otomatis. Selain itu, register ini dapat juga mengatur agar proses pencacah timer dapat dikendalikan melalui sinyal dari luar

  mikrokontroler .

  d. Register TCON digunakan untuk memulai atau menghentikan proses pencacah timer, mengatur sinyal interupsi dari INT0 atau INT1, serta memantau apakah ada sinyal yang masuk ke INT0 atau INT1. e. Register SCON digunakan untuk mengatur perilaku dari UART yang diantaranya adalah memantau proses pengiriman dan penerimaan data seri.

f. Register PCON digunakan untuk mengatur pemakaian daya pada IC.

2.5.4 PROGRAM STATUS WORD ( PSW )

  Register PSW berisi informasi status program yang mana masing-masing bit

  menunjukkan kondisi CPU setelah operasi dijalankan. Sebagaimana ditunjukkan pada gambar 2.9.

CY CY AC F0 RS1 RS0

  0V ___ P

Gambar 2.9. Susunan Bit

  Register PSW

Tabel 2.2 Fungsi Register Program Status Word

  Simbol Posisi Fungsi Bendera bawaan (Carry flag) di set pada operasi

  CY PSW.7 aritmetika yang menghasilkan bawaan Bendera bawaan Bantu (auxiliary carry flag )

  AC PSW6 digunakan pada operasi BCD F0 PSW5 Bendera status serba guna

  RS1 PSW4 Bit 1 pemilih bank register RS0 PSW3 Bit 0 pemilih bank register

  Flag overflow l (limpahan) diset melalui operasi

  0V PSW2 aritmetika PSW1 Flag yang dapat di definisikan pengguna (cadangan) - Simbol Posisi Fungsi Paritas genap akumulator di set melalui perangkat

  P PSW0 keras (menjaga agar logika ‘1’ di akumulator selalu genap)

2.6 ANTAR MUKA SERIAL

  Port serial pada AT89S51 bersifat dupleks-penuh atau fullduplex, artinya port serial bisa menerima dan mengirim secara bersamaan. Selain itu juga memiliki penyangga penerima, artinya port serial mulai bisa menerima byte yang kedua sebelum byte pertama dibaca oleh register penerima (jika sampai byte yang kedua selesai diterima sedangkan byte pertama belum juga dibaca, maka salah satu byte akan hilang). Penerimaan dan pengiriman data port serial melalui register SBUF.

  Penulisan ke SBUF berarti mengisi register pengiriman SBUF sedangkan pembacaan dari SBUF berarti membaca register penerimaan SBUF yang memang terpisah secara fisik (secara perangkat lunak namanya menjadi satu yaitu SBUF). Port serial pada AT89S51 bisa digunakan dalam 4 mode kerja yang berbeda. Dari 4 mode tersebut, 1 mode diantaranya bekerja secara sinkron dan 3 lainnya bekerja secara asinkron .

  Keempat mode kerja tersebut adalah :

  1. Mode 0 : Mode ini bekerja secara sinkron, data serial dikirim dan diterima melalui kaki P3.0 (RxD), sedangkan kaki P3.1 (TxD) dipakai untuk menyalurkan detak pendorong data serial yang dibangkitkan AT89S51. Data dikirim/diterima 8 bit sekaligus, dimulai dari bit yang bobotnya paling kecil atau LSB (bit 0) dan diakhiri dengan bit yang bobotnya paling besar atau MSB (bit 7). Kecepatan pengiriman data (

  baud rate) adalah 1/12 frekuensi kristal yang digunakan.

  2. Mode 1 : Pada mode ini tetap yaitu, data dikirim dan diterima melalui kaki P3.0 (RxD), secara asinkron (juga mode 2 dan 3). Pada Mode 1 data dikirim/diterima 10 bit sekaligus, diawali dengan 1 bit

  start, disusul dengan 8

  bit data yang dimulai dari bit yang bobotnya paling kecil (bit 0), diakhiri dengan 1 bit stop. Pada AT89S51 yang berfungsi sebagai penerima bit stop adalah RB8 dalam register SCON. Kecepatan pengiriman data (baud rate) bisa diatur sesuai dengan keperluan. Mode inilah (mode 2 dan 3) yang umum dikenal sebagai UART ( Universal Asynchronous Receiver/Transmiter ). 3. Mode 2 : Data dikirim/diterima 11 bit sekaligus, diawali dengan 1 bit start, disusul 8 bit data yang dimulai dari bit yang bobotnya paling kecil (bit 0), kemudian bit ke 9 yang bisa diatur lebih lanjut, diakhiri dengan 1 bit stop. Pada AT89S51 yang berfungsi sebagai penerima, bit 9 ditampung pada bit RB8 dalam register SCON, sedangkan bit stop diabaikan tidak ditampung.

  Kecepatan pengiriman data (baud rate) bisa dipilih antara 1/32 atau 1/64 frekuensi kristal yang digunakan.

  4. Mode 3 : mode ini sama dengan mode 2, hanya saja kecepatan pengiriman data (

  baud rate) bisa diatur sesuai dengan keperluan, seperti halnya Mode 1. Pada mode asinkron (mode 1, mode 2, mode 3), port AT89S51 bekerja secara fullduplex.

2.7 REGISTER KONTROL PORT SERIAL

  Register kontrol dan status untuk port serial berada dalam SCON (gambar 2.10). Register ini mengandung bit-bit pemilihan mode kerja port serial, bit data ke-9 pengiriman data (TB8 dan RB8) serta bit-bit interupsi port serial (TI dan R1).

Gambar 2.10 Register SCON

  Keterangan: 1. SM0 Serial port mode bit 0, bit pengubah mode serial.

  2. SM1 Serial port mode bit 1, bit pengatur mode serial.

  3. SM2

  Serial port mode bit 2, bit untuk mengaktifkan komunikasi multiprosessor pada kondisi set.

4. REN

  Receive Enable, bit untuk mengaktifkan penerimaan data dari port serial pada kondisi set.

  5. TB8 Transmit bit 8, bit ke-9 yang akan dikirim pada mode 2 atau mode 3.

  6. RB8

  Receive bit 8, bit ke-9 yang diterima pada mode 2 atau mode 3. Pada mode 1 bit ini berfungsi sebagai stop bit.

  7. TI

Transmit Interupt Flag, bit yang akan di set pada akhir pengiriman karakter.

  8. RI

Receive Interupt Flag , bit yang akan diset pada akhir penerimaan karakter.

  a. Bit SM0 dan SM1 (bit7 dan 6 pada register SCON) dipakai untuk menentukan mode kerja port serial. Setelah reset kedua bit ini bernilai ‘0’ dan penentuan mode kerja port serial mengikuti tabel 2.3.  b.Bit REN (bit4) dipakai untuk mengaktifkan kemampuan port serial untuk menerima data. Pada mode 0 kaki RxD (P3.0) dipakai untuk mengirim data serial. Dan juga untuk menerima data serial. Sifat ini terbawa pula pada saat port serial bekerja pada mode 1,2 dan 3, meskipun pada mode–mode tersebut kaki RxD hanya dipakai untuk mengirim data, agar kaki RxD bisa dipakai untuk menerima data terlebih dulu harus dibuat REN = ‘1’. Setelah reset bit REN bernilai ‘0’.

  c. Pada mode 2 dan mode 3, port serial bekerja dengan 9 bit data (dari 11 bit, 1 bit untuk

  start dan 1 bit untuk stop), SBUF yang kapasitasnya 8 bit tidak cukup untuk keperluan ini. Bit kesembilan yang akan dikirim terlebih dulu diletakkan di TB8 (bit 3), sedangkan bit RB8 (bit2) merupakan bit yang dipakai untuk menampung bit ke-sembilan yang diterima port serial.

  d. Pada mode 1, RB8 dipakai untuk menampung bit stop yang diterima, dengan demikian apabila RB8 bernilai ‘1’ maka data diterima dengan benar, sebaliknya apabila RB8 = ‘0’ berarti terjadi kesalahan frame (framing error). Kalau bit SM2 (bit 5) bernilai ‘1’ pada mode 1, jika terjadi kesalahan frame, RI tidak akan menjadi ‘1’(aktif ) meskipun SBUF sudah berisi data dari port serial (bit stop diterima dengan benar). Bit ke 9 ini bisa dipakai sebagai bit paritas, hanya saja bit paritas yang dikirim harus ditentukan sendiri dengan program dan diletakkan pada TB8 dan bit paritas yang diterima pada RB8 dipakai untuk menentukan integritas data secara program pula. Tidak seperti dalam UART standart. Semuanya dikerjakan oleh perangakat keras dalam IC UART.

  e. Bit T1 (bit 1) merupakan sinyal yang setara dengan sinyal Transmiter Holding

  Register Empty (THRE) yang umum dijumpai pada UART standard. Setelah

  port serial selesai mengirim data yang tersimpan dalam SBUF, bit T1 akan bernilai ‘1’ dengan sendirinya, kemudian bit ini harus di-nolkan dengan program agar bisa dipakai untuk memantau keadaan SBUF dalam pengiriman data berikutnya. f. Bit RI (bit0) merupakan sinyal yang setara dengan sinyal RDA (Receiver Data

  Available) yang umum dijumpai pada UART standart. Setelah SBUF

  menerima data dari port serial, bit RI akan bernilai ‘1’ dengan sendirinya, bit ini harus di-nol-kan dengan program agar bisa dipakai untuk memantau keadaan SBUF dalam penerimaan data berikutnya.

Tabel 2.3 Register Kontrol Port Serial

  SM0 SM1 MODE Keterangan