Perancangan Palang Pintu Otomatis Rel Kereta Api Berbasis Mikrokontroler AT89S51 Menggunakan Bahasa Assembly
PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS REL KERETA API
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 MENGGUNAKAN BAHASA
ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
TIMBUL YERIKO SIAHAAN
092408024
PROGRAM STUDI DIII FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS REL KERETA API
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 MENGGUNAKAN BAHASA
ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli
Madya
TIMBUL YERIKO SIAHAAN
092408024
PROGRAM STUDI DIII FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
JUDUL
: PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS
REL KERETA API BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51
MENGGUNAKAN BAHASA ASSEMBLY
KATEGORI
: TUGAS AKHIR
NAMA
: TIMBUL YERIKO SIAHAAN
NIM
: 092408024
PROGRAM STUDI
: D3 FISIKA
DEPARTEMEN
: FISIKA
FAKULTAS
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA)
Diluluskan di
Medan, 19 Juli 2012
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi D3 Fisika
Pembimbing
Ketua,
Dr.Susilawati, M.Si
Dra. Manis Sembiring, M.Si
NIP. 196009301986011011
NIP. 195511291987032001
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan
Maha Penyayang dengan limpah karunia-NYA, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Laporsan Tugas Akhir dalam waktu yang telah ditetapkan.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu Dra. Manis Sembiring,M.Si
selaku dosen pembimbing pada penyelesaian laporan tugas akhir ini,yang telah
memberikan panduan dan perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan
laporan tugas akhir ini. Ucapan terima kasih juga ditunjukkan kepada ketua
program studi DIII Fisika instrumentasi yaitu ibu Dr. Susilawati, M.Si dan bapak
Dr. Sutarman, M.Sc selaku dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara. Terima
kasih juga penulis ucapkan teristimewa kepada kedua orang tua penulis yang telah
banyak memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis dalam
menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada
teman teman kuliah Elya Sembiring, Harmoko Simangunsong, Ardy Sinaga, Dear
Purba, Jhon Purba, John Risdo dan Resmando Sinulingga . Serta kawan kawan
mahasiswa DIII Fisika khususnya stambuk 2009 sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan ini dengan baik, semoga kita tetap kompak dibawah ikatan
mahasiswa DIII Fisika. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS PERLINTASAN
KERETA API BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
MENGGUNAKAN BAHASA ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2012
Timbul Yeriko Siahaan
092408024
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kemampuan manusia dalam mengawasi lalu lintas yang terdapat pada
perlintasan kereta api sangat terbatas, ini dapat kita lihat pada perlintasan kereta
api yang sering terjadi kecelakaan yang disebabkan oleh lemahnya sistem
pengawasan di jalur perlintasan kereta api tersebut. Dari permasalahan itu penulis
berinisiatif membuat sebuah model perlintasan kereta api secara otomatis, dengan
adanya model ini nantinya diharapakan dapat diaplikasikan kedalam kedalam
sebuah situasi yang sebenarnya. Alat ini menggunakan sebuah mikrokontroler
AT89S51 sebagai pusat kendali dan menggunakan photodiode dan led inframerah
sebagai sensor untuk mendeteksi kereta api yang lewat dan mikrokontroler akan
menutup palang pintu perlintasan kereta api.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ........................................................................................................... i
Penghargaan ......................................................................................................... ii
Pernyataan ............................................................................................................ iii
Abstrak ................................................................................................................. iv
Daftar Isi ............................................................................................................... v
Daftar Gambar .....................................................................................................viii
Daftar Tabel ........................................................................................................ x
Bab 1 Pendahuluan
1.1. Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2.Rumusan Masalah……………………………………………….. 2
1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 2
1.4. Tujuan Penulisan .......................................................................... 3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................... 3
Bab 2 Landasan Teori
2.1. Sinar Inframerah ........................................................................... 5
2.2. IC Regulator 7805 ........................................................................ 8
Universitas Sumatera Utara
2.3. Mikrokontroler AT89S51 ............................................................. 10
2.3.1. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 ............................... 12
2.3.2. Konfigurasi AT89S51 ...................................................... 15
2.4. Kapasitor ..................................................................................... 18
2.4.1. Electrolytic Capasitor ( ELCO) ......................................... 19
2.4.2. Ceramic Capasitor ............................................................. 20
2.4.3. Nilai Kapasitor .................................................................. 21
2.5. Motor DC .................................................................................... 22
2.6. Transistor .................................................................................... 27
2.7. IC Jembatan H 1293D ................................................................. 30
2.8. Resistor ........................................................................................ 31
2.8.1. Fixed Resistor .................................................................... 32
2.8.2. Variabel Resistor ............................................................... 34
2.9. Dioda ............................................................................................ 36
2.9.1. Karakteristik Dioda ............................................................ 37
2.9.2. Dioda Penyearah (Rectifier) ............................................... 39
2.9.3. Dioda Zener ....................................................................... 39
2.9.4. Dioda Cahaya (LED) .......................................................... 40
3.0. Bahasa Assembly MCS-51 ............................................................41
3.0.1. Program Super Assembly ................................................... 41
3.0.2. Bagian Label ...................................................................... 42
3.0.3.Bagian Kode Operasi ...........................................................43
3.0.4. Bagian Operand .................................................................. 44
3.0.5.Bagian Komentar ................................................................ 44
Universitas Sumatera Utara
3.0.6. Assembly Listing ............................................................... 45
Bab 3 Sistem Kerja Rangkaian
3.1. Diagram Blok .............................................................................. 46
3.2. Perancangan Power Suplay (PSA) ............................................
47
3.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 .......................................... 48
3.4. Rangkaian Pemancar dan Penerima Inframerah .......................... 50
3.5. Perancangan Rangkaian Driver Motor DC .................................. 51
3.6. Perancangan Rangkaian Kendali .................................................. 52
Bab 4 Pengujian Rangkaian
4.1. Pengujian Rangkaian Power Suplai (PSA) .................................. 54
4.2. Pengujian Mikrokontroler AT89S51 ............................................ 54
4.3. Pengujian Rangkaian Diver Motor DC .........................................55
4.4. Pengujian Motor DC ..................................................................... 56
4.5. Pengujian Rangkaian Pemancar dan Penerima Inframerah .......... 57
4.6. Pengujian Driver Transistor BD 139 ............................................ 58
4.7. Flowchart ...................................................................................... 59
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan ....................................................................................61
5.2. Saran ............................................................................................. 61
Daftar Pustaka................................................................................................. 63
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Karakterisitik Spektrum Elektronika ......................................... 7
Gambar 2.2 Skema Elektornik Rangkaian Catu daya IC 78XX .................... 10
Gambar 2.3 Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89S51 ............................. 12
Gambar 2.3.1.Konfigurasi Mikrokontroler AT89S51 ..................................... 15
Gambar 2.4. Skema Kapasitor ......................................................................... 18
Gambar 2.4.1. Kapasitor Elco ......................................................................... 20
Gambar 2.4.2. Ceramic Capacitor .................................................................. 21
Gambar 2.5. Motor DC .................................................................................. 23
Gambar 2.5.1. Prinsip Motor DC ................................................................... 25
Gambar 2.5.2. Operasi Motor DC Magnet Permanen ................................... 26
Gambar 2.6. Simbol Tipe Transistor ............................................................. 28
Gambar 2.6.1. Transistor Sebagai Saklar ON ................................................. 29
Gambar 2.6.2. Transistor Sebagai Saklar OFF ................................................ 30
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin L293D ............................................................... 31
Gambar 2.8 Resistor Karbon ........................................................................... 33
Gambar 2.9 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur .................................... 38
Gambar 2.9.1 Dioda Penyarah Yang Diberikan Arus AC .............................. 39
Gambar 2.9.2 Simbol Dioda Zener.................................................................. 40
Gambar 2.9.3 Simbol Dioda Cahaya ( LED) .................................................. 40
Gambar 3.1 Diagram Blok .............................................................................. 47
Gambar 3.2 Rangkaian Power Suplay (PSA) .................................................. 47
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51 ......................... 48
Gambar 3.4 Rangkaian Pemancar Inframerah ................................................ 50
Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor DC ...................................................... 52
Gambar 3.6 Rangkaian Sintem Kendali Palang Pintu .................................... 53
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
Halaman
Tabel 2.4 Nilai Kapasitor ............................................................................... 22
Tabel 4.1 Pengambilan Data IC L293............................................................. 56
Tabel 4.5.1 Tabel Pengukuran Sensor 1 ......................................................... 57
Tabel 4.5.2 Tabel Pengukuran Sensor 2 ......................................................... 58
Tabel 4.6.1 Tabel Driber Transistor ................................................................ 58
Universitas Sumatera Utara
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 MENGGUNAKAN BAHASA
ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
TIMBUL YERIKO SIAHAAN
092408024
PROGRAM STUDI DIII FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
Universitas Sumatera Utara
PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS REL KERETA API
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 MENGGUNAKAN BAHASA
ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli
Madya
TIMBUL YERIKO SIAHAAN
092408024
PROGRAM STUDI DIII FISIKA
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
JUDUL
: PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS
REL KERETA API BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S51
MENGGUNAKAN BAHASA ASSEMBLY
KATEGORI
: TUGAS AKHIR
NAMA
: TIMBUL YERIKO SIAHAAN
NIM
: 092408024
PROGRAM STUDI
: D3 FISIKA
DEPARTEMEN
: FISIKA
FAKULTAS
: MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA)
Diluluskan di
Medan, 19 Juli 2012
Diketahui/Disetujui oleh
Program Studi D3 Fisika
Pembimbing
Ketua,
Dr.Susilawati, M.Si
Dra. Manis Sembiring, M.Si
NIP. 196009301986011011
NIP. 195511291987032001
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan
Maha Penyayang dengan limpah karunia-NYA, sehingga penulis dapat
menyelesaikan Laporsan Tugas Akhir dalam waktu yang telah ditetapkan.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada ibu Dra. Manis Sembiring,M.Si
selaku dosen pembimbing pada penyelesaian laporan tugas akhir ini,yang telah
memberikan panduan dan perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan
laporan tugas akhir ini. Ucapan terima kasih juga ditunjukkan kepada ketua
program studi DIII Fisika instrumentasi yaitu ibu Dr. Susilawati, M.Si dan bapak
Dr. Sutarman, M.Sc selaku dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara. Terima
kasih juga penulis ucapkan teristimewa kepada kedua orang tua penulis yang telah
banyak memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis dalam
menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada
teman teman kuliah Elya Sembiring, Harmoko Simangunsong, Ardy Sinaga, Dear
Purba, Jhon Purba, John Risdo dan Resmando Sinulingga . Serta kawan kawan
mahasiswa DIII Fisika khususnya stambuk 2009 sehingga penulis dapat
menyelesaikan laporan ini dengan baik, semoga kita tetap kompak dibawah ikatan
mahasiswa DIII Fisika. Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
PERANCANGAN PALANG PINTU OTOMATIS PERLINTASAN
KERETA API BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
MENGGUNAKAN BAHASA ASSEMBLY
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali
beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2012
Timbul Yeriko Siahaan
092408024
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Kemampuan manusia dalam mengawasi lalu lintas yang terdapat pada
perlintasan kereta api sangat terbatas, ini dapat kita lihat pada perlintasan kereta
api yang sering terjadi kecelakaan yang disebabkan oleh lemahnya sistem
pengawasan di jalur perlintasan kereta api tersebut. Dari permasalahan itu penulis
berinisiatif membuat sebuah model perlintasan kereta api secara otomatis, dengan
adanya model ini nantinya diharapakan dapat diaplikasikan kedalam kedalam
sebuah situasi yang sebenarnya. Alat ini menggunakan sebuah mikrokontroler
AT89S51 sebagai pusat kendali dan menggunakan photodiode dan led inframerah
sebagai sensor untuk mendeteksi kereta api yang lewat dan mikrokontroler akan
menutup palang pintu perlintasan kereta api.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ........................................................................................................... i
Penghargaan ......................................................................................................... ii
Pernyataan ............................................................................................................ iii
Abstrak ................................................................................................................. iv
Daftar Isi ............................................................................................................... v
Daftar Gambar .....................................................................................................viii
Daftar Tabel ........................................................................................................ x
Bab 1 Pendahuluan
1.1. Latar Belakang ..........................................................................
1
1.2.Rumusan Masalah……………………………………………….. 2
1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 2
1.4. Tujuan Penulisan .......................................................................... 3
1.5. Sistematika Penulisan ................................................................... 3
Bab 2 Landasan Teori
2.1. Sinar Inframerah ........................................................................... 5
2.2. IC Regulator 7805 ........................................................................ 8
Universitas Sumatera Utara
2.3. Mikrokontroler AT89S51 ............................................................. 10
2.3.1. Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 ............................... 12
2.3.2. Konfigurasi AT89S51 ...................................................... 15
2.4. Kapasitor ..................................................................................... 18
2.4.1. Electrolytic Capasitor ( ELCO) ......................................... 19
2.4.2. Ceramic Capasitor ............................................................. 20
2.4.3. Nilai Kapasitor .................................................................. 21
2.5. Motor DC .................................................................................... 22
2.6. Transistor .................................................................................... 27
2.7. IC Jembatan H 1293D ................................................................. 30
2.8. Resistor ........................................................................................ 31
2.8.1. Fixed Resistor .................................................................... 32
2.8.2. Variabel Resistor ............................................................... 34
2.9. Dioda ............................................................................................ 36
2.9.1. Karakteristik Dioda ............................................................ 37
2.9.2. Dioda Penyearah (Rectifier) ............................................... 39
2.9.3. Dioda Zener ....................................................................... 39
2.9.4. Dioda Cahaya (LED) .......................................................... 40
3.0. Bahasa Assembly MCS-51 ............................................................41
3.0.1. Program Super Assembly ................................................... 41
3.0.2. Bagian Label ...................................................................... 42
3.0.3.Bagian Kode Operasi ...........................................................43
3.0.4. Bagian Operand .................................................................. 44
3.0.5.Bagian Komentar ................................................................ 44
Universitas Sumatera Utara
3.0.6. Assembly Listing ............................................................... 45
Bab 3 Sistem Kerja Rangkaian
3.1. Diagram Blok .............................................................................. 46
3.2. Perancangan Power Suplay (PSA) ............................................
47
3.3. Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 .......................................... 48
3.4. Rangkaian Pemancar dan Penerima Inframerah .......................... 50
3.5. Perancangan Rangkaian Driver Motor DC .................................. 51
3.6. Perancangan Rangkaian Kendali .................................................. 52
Bab 4 Pengujian Rangkaian
4.1. Pengujian Rangkaian Power Suplai (PSA) .................................. 54
4.2. Pengujian Mikrokontroler AT89S51 ............................................ 54
4.3. Pengujian Rangkaian Diver Motor DC .........................................55
4.4. Pengujian Motor DC ..................................................................... 56
4.5. Pengujian Rangkaian Pemancar dan Penerima Inframerah .......... 57
4.6. Pengujian Driver Transistor BD 139 ............................................ 58
4.7. Flowchart ...................................................................................... 59
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan ....................................................................................61
5.2. Saran ............................................................................................. 61
Daftar Pustaka................................................................................................. 63
Lampiran
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Karakterisitik Spektrum Elektronika ......................................... 7
Gambar 2.2 Skema Elektornik Rangkaian Catu daya IC 78XX .................... 10
Gambar 2.3 Arsitektur Internal Mikrokontroler AT89S51 ............................. 12
Gambar 2.3.1.Konfigurasi Mikrokontroler AT89S51 ..................................... 15
Gambar 2.4. Skema Kapasitor ......................................................................... 18
Gambar 2.4.1. Kapasitor Elco ......................................................................... 20
Gambar 2.4.2. Ceramic Capacitor .................................................................. 21
Gambar 2.5. Motor DC .................................................................................. 23
Gambar 2.5.1. Prinsip Motor DC ................................................................... 25
Gambar 2.5.2. Operasi Motor DC Magnet Permanen ................................... 26
Gambar 2.6. Simbol Tipe Transistor ............................................................. 28
Gambar 2.6.1. Transistor Sebagai Saklar ON ................................................. 29
Gambar 2.6.2. Transistor Sebagai Saklar OFF ................................................ 30
Gambar 2.7 Konfigurasi Pin L293D ............................................................... 31
Gambar 2.8 Resistor Karbon ........................................................................... 33
Gambar 2.9 Sifat Dioda Bias Maju dan Bias Mundur .................................... 38
Gambar 2.9.1 Dioda Penyarah Yang Diberikan Arus AC .............................. 39
Gambar 2.9.2 Simbol Dioda Zener.................................................................. 40
Gambar 2.9.3 Simbol Dioda Cahaya ( LED) .................................................. 40
Gambar 3.1 Diagram Blok .............................................................................. 47
Gambar 3.2 Rangkaian Power Suplay (PSA) .................................................. 47
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51 ......................... 48
Gambar 3.4 Rangkaian Pemancar Inframerah ................................................ 50
Gambar 3.5 Rangkaian Driver Motor DC ...................................................... 52
Gambar 3.6 Rangkaian Sintem Kendali Palang Pintu .................................... 53
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
Halaman
Tabel 2.4 Nilai Kapasitor ............................................................................... 22
Tabel 4.1 Pengambilan Data IC L293............................................................. 56
Tabel 4.5.1 Tabel Pengukuran Sensor 1 ......................................................... 57
Tabel 4.5.2 Tabel Pengukuran Sensor 2 ......................................................... 58
Tabel 4.6.1 Tabel Driber Transistor ................................................................ 58
Universitas Sumatera Utara