ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN PADA GEDUNG BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51.

i

ALAT PENGUKUR KECEPATAN ANGIN PADA GEDUNG

BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51

Penyusun : Rico Arizona

Pembimbing I : Basuki Rahmat,S.Si MT Pembimbing II : Fetti Try Anggraeni S,kom

ABSTRAK

Angin secara umum adalah setiap gerakan udara relatif terhadap permukaan bumi. Dalam pengertian teknis, yang dimaksud dengan angin adalah setiap gerakan udara yang mendatar atau hampir mendatar. Angin mempunyai arah dan kecepatan yang ditentukan oleh adanya perbedaan tekanan udara dipermukaan bumi. Angin bertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Semakin besar perbedaan tekanan udara semakin besar kecepatan angin. Untuk keperluan ilmu pengetahuan, khususnya mengenai Metereologi dan geofisika diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin. Dalam tugas akhir ini, dibuat perangkat keras yaitu untuk mengukur kecepatan angin.

Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin menggunakan transistor sebagai pengukur kecepatan angin. Alat ini dibuat sedemikian hingga dapat mengukur kecepatan angin minimal 00,1 KM/Jam. Dan LCD 2x16 merupakan output dari hasil yang diukur sebelumnya pada alat pengukur kecepatan angin ini.

ii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas berkat dan rahmat-Nya yang telah dilimpahkan kepada penyusun sehingga terbentuklah suatu Tugas Akhir yang berjudul “Alat pengukur kecepatan angin pada gedung berbasis mikrokontroller AT89S51”, untuk memenuhi salah satu syarat Ujian Akhir Sarjana di Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Informatika Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim.

Penulis menyadari bahwasanya dalam penyusunan Tugas Akhir ini masih memiliki banyak kekurangan baik dari segi materi maupun dari segi penyusunannya mengingat terbatasnya pengetahuan dan kemampuan penulis. Untuk itu, dengan kerendahan hati penyusun mohon maaf dan penyusun sangat mengharapkan segala saran dan kritikan yang sekiranya dapat membantu penyusun agar dalam penyusunan selanjutnya bisa lebih baik lagi.

Surabaya, 25 mei 2011

iii

UCAPAN TERIMA KASIH

Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan berkat kerja sama dari berbagai pihak, baik moril maupun materil. Dan tidak lupa penulis panjatakan rasa syukur kehadirat Allah SWT, atas semua anugerah dan pertolongan yang tak terkira dalam hidupku. Serta tidak terlupakan iringan salam dan sholawat bagi junjungan kami Nabi besar Muhamad SAW.

Dan tidak lupa penulis ingin menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar–besarnya kepada :

• Kedua orang tua dan keluarga penulis yang telah memberikan dukungan moril maupun materil selama ini. Tetaplah iringi ananda dengan doa dan kasih sayang. Doa putramu ini senantiasa kupanjatkan untuk kalian. Semoga Allah senantiasa menjaga dan menyayanginya. Amin...

• Ir. Sutiyono, MT. selaku dekan Fakultas Teknologi Indutri Universitas

Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim.

• Basuki Rahmat, S.Si., MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Informatika

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jatim dan Dosen Pembimbing I, yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan dan memberi motivasi sehingga penyusun dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

iv

• Dosen – dosen Teknik Informatika UPN “Veteran” Jatim atas bimbingan dan ilmunya.

• Teman-teman penulis yang tidak mungkin penulis sebutkan namanya satu per satu terima kasih telah membantu dan memberikan do’anya kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

• Teman-teman satu daerah, yang senantiasa selalu memberikan motivasi

kepada penulis.

• Untuk Vemilia Karinda, SE. Yang tiada henti-hentinya memberikan semangat dan do’anya, sehingga penulis termotivasi dalam menyelsaikan tugas akhir ini.

• Rekan-rekan di Teknik Informatika UPN “Veteran” Jatim angkatan 2006

terutama kelas sore, juga teman- teman penyusun dari semua angkatan yang secara tidak langsung telah membantu selama penyusunan tugas akhir ini.

• Dan semua pihak yang telah banyak membantu yang tidak bisa disebutkan

satu-persatu.

• Semoga keikhlasan dalam membantu hingga terselesaikannya laporan Tugas Akhir ini mendapatkan balasan pahala dari Allah SWT. Amien.

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Untuk keperluan ilmu pengetahuan, khususnya mengenai Kecepatan angin pada gedung diperlukan suatu alat yang dapat mengukur kecepatan angin. Dengan memperhatikan hal tersebut diatas, maka penulis tertarik untuk mengembangkan suatu alat untuk mengukur kecepatan angin pada Gedung. Sensor yang diaplikasikan untuk pengukur kecepatan angin ini yaitu sensor yang di rancang khusus dengan menggunakan dua buah transistor sebagai pengukur kecepatan angin dan temperatur suhu. mikrokontroller AT895S1 sebagai pusat pengolahan datanya yang hasilnya akan ditampilkan pada LCD 2x16. Oleh karena itu penulis mengajukan judul tugas akhir ini dengan judul “Alat Pengukur kecepatan Angin Pada Gedung Berbasis Mikrokontroller AT895S1”.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dapat diambil perumusan masalah yaitu :

a. Bagaimana proses untuk membangun sebuah aplikasi pengukur kecepatan angin pada gedung menggunakan mikrokontroller AT89S51.

b. Membuat suatu alat yang bekerja secara otomatis yang dapat mengukur kecepatan angin pada gedung.

c. Bagaimana membangun sebuah aplikasi pengukur kecepatan angin pada gedung menggunakan bahasa pemograman Assembler ASM51

1.3 Pembatasan Masalah

Karena luasnya materi, maka dilakukan beberapa pembatasan masalah, antara lain yaitu :

a. Mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S51. b. Menggunakan bahasa pemrograman ASM (assembler).

c. Prototype yang dibuat menggunakan Transistor yang digunakan sebagai pengukur kecepatan angin atau sensor.

d. Menggunakan LCD dan sebagai pemberi informasi kecepatan angin. e. Prototype yang di rancang beroperasi mendeteksi kecepatan angin.

Tujuan dibuatnya batasan masalah adalah agar pokok-pokok permasalahan yang di bahas tidak melenceng dari topik yang telah diangkat.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah, Merancang dan membangun sistem pengukur kecepatan angin pada gedung.

1.5 Manfaat

Manfaat yang diperoleh dari skripsi ini antara lain sebagai berikut:

a. Memberikan masukan terhadap pembangunan gedung dari segi kenyamanan, tata letak, serta resiko yang di hasilkan oleh kecepatan angin terhadap gedung. b. Untuk mengetahui penyebab dan akibat yang akan menimbulkan kerusakan

pada gedung akibat kecepatan angin.

c. Sebagai petunjuk dalam penentuan faktor keamanan dalam melakukan pelayaran

1.6 Metodologi Pembuatan Skripsi

Pembuatan Skripsi terbagi menjadi beberapa tahapan sebagai berikut: 1. Perancangan perangkat keras serta perangkat lunak.

2. Pembuatan rangkaian elektronik dan rangkaian mikrokontroler AT89S51.

3. Menguji coba rangkaian yang sudah dibuat.

4. Menganalisa masing-masing rangkaian dan menyimpulkan hasil dari uji coba rangkaian.

5. Penyusunan Buku Skripsi

Pada tahap ini merupakan tahap terakhir dari pengerjaan Skripsi. Buku ini disusun sebagai laporan dari seluruh proses pengerjaan Skripsi. Dari penyusunan buku ini diharapkan dapat memudahkan pembaca yang ingin menyempurnakan dan mengembangkan aplikasi lebih lanjut.

1.7 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan laporan tugas akhir ini dapat dijelaskan seperti dibawah berikut ini :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bab kesatu berisi latar belakang yang menjelaskan tentang latar belakang permasalahan, tujuan, manfaat, dan sistematika penulisanyang digunakan dalam laporan Skripsi ini.

Pada bab kedua erisi teori penunjang yang menguraikan tentang teori– teori yang mendukung dari bagian-bagian perangkat atau alat yang dibuat.

BAB III : DESAIN DAN PERANCANGAN

Pada bab ketiga berisi hal-hal yang berhubungan dengan perancangan dan pembahasan perangkat keras tentang alat yang dibuat.

BAB IV : IMPLEMENTASI SITEM DAN ANALISA

Pada bab keempat memuat hasil pengamatan dan pembahasan dari hasil pembuatan alat yang dibuat.

BAB V : HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada bab kelima berisi penjelasan lingkungan uji cobia alat, pelaksanaan uji coba dan evaluasi dari hasil uji coba yang telah dilakukan untuk kelayakan pemakaian alat.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab keenam berisi kesimpulan dan saran untuk pengembangan alat lebih lanjut dalam upaya memperbaiki kelemahan pada alat guna untuk mendapatkan hasil kinerja alat yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Berisi tentang literatur sebagai teori pendukung pembahasan pada Tugas akhir ini.

DASAR TEORI

2.1 KERANGKA TEORI

Angin secara umum adalah setiap gerakan udara relatif terhadap permukaan bumi. Dalam pengertian teknis, yang

dimaksud dengan angin adalah setiap gerakan udara yang mendatar atau hampir mendatar. Angin mempunyai arah dan kecepatan

yang ditentukan oleh adanya perbedaan tekanan udara dipermukaan bumi. Angin bertiup dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Semakin besar perbedaan tekanan udara semakin besar kecepatan angin.

2.2 BEBERAPA MACAM ANGIN

Angin mempunyai kecepatan dan energi yang dapat mendorong benda-benda yang dilewatinya. Kecepatan angin dinyatakan dalam km/jam, m/detik, atau dalam knot ( 1 knot = 1 mil/jam = 1,8 km/jam ). Dalam pelayaran lazimnya menggunakan ukuran kecepatan knot dan dalam penerbangan selain knot juga digunakan ukuran km/jam atau m/detik.

Angin mempunyai energi yang besarnya setara dengan kecepatannya; makin kencang makin besar energi yang dibawanya. Berkaitan dengan energi tersebut oleh Admiral Beaufort dari angkan laut Inggris pada awal abad-19 angin dibedakan tingkatnya menurut dampak yang ditimbulkan, dan menyusunnya dalam skala yang selanjutnya dikenal dengan “skala Beaufort”. Kenudian pada tahun 1906 G.C. Simpson dalam Meteorological Office Publication no. 180, London, mengemukakan hubungan antara skala Beaufort dan kecepatan angin dalam rumus : V = 0,836 B3 /2,

dengan V = kecepatan angin dinyatakan dalam m/dt, dan B besarnya skala. Dengan skala Beaufort dikenali tanda-tanda sebagai berikut .

Skala Beaufort 0 : Keadaan tenang; asap dari cerobong industri kelihatan Skala Beaufort 12: Angin sangat kencang yang kecepatannya lebih dari 60 knot. Di darat banyak menimbulkan pohon tumbang dan di laut menimbulkan gelombang sangat tinggi.Berdasarkan kecepatannya angin diberi tingkatan yang diberi nama:

a. Angin teduh, adalahangin yang kecepatannya kurang dari 1 knot.

b. Angin ribut, adalah angin yang luar biasa kekuatannya lebih dari 28 knot. c. Angin ribut kuat, adalah angin ribut yang kecepatannya 41 sampai 47 knot. d. Angin ribut hebat, adalah angin ribut yang kecepatannya lebih dari 48 knot. e. Angin ribut lemah, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33 knot. f. Angin ribut sedang, adalah angin ribut yang kecepatannya 25 sampai 33 knot.

Berbagai nama angin juga diberikan berdasarkan sifat fisis dan berdasarkan teori atau disebut angin teoritik antara lain.

a. Angin geostrofik adalah angin mendatar yang secara teori dihasilkan dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan landaian mendatar tekanan. Dalam fisika keseimbangan tersebut dinyatakan dengan rumus : Vg = – g/f Әp/Әn; dengan g = percepatan gravitas bumi, f = faktor Corioli, p = tekanan atmosfer, dan Әp/Әn = landaian tekanan sepanjang arah garis n tegaklurus isobar. Angin geostrofikk arahnya Hampir sejajar dengan arah isobar.

b. Angin alobar adalah (1). Komponen angin yang secara teori dihasilkan oleh ketidak seragaman perubahan lokal dari tekanan mengikut waktu. (2). Kecepatan angin yang timbul dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan percepatan angin geostrofik.

c. Angin isalobar, adalah angin yang secara teori ditimbulkan oleh perubahan lokal tekanan mengikut waktu.

d. Angin landaian adalah komponen kecepatan angin yang tegaklurus garis kontur tekanan tetap di suatu titik pada peta ketinggian. Secara teori angin landaian (Vgr) dihasilkan dari adanya keseimbangan antara gaya Corioli dan gaya sentripetal dengan landaian mendatar tekanan, dan dinyatakan dengan rumus : Vgr2/R + f Vgr = – g Әp/Әn; dengan R = jejari lengkungan lintasan, f = faktor Corioli, g = percepatan gravitas bumi, Әp/Әn = landaian tekanan tegak lurus isobar.

e. Angin langkisau adalah angin kuat yang mendadak terjadi dalam waktu singkat yang kemudian diikuti keadaan tenang (ta ada angin); umumnya hanya disebutkan langkisau saja

f. Angin membujur setara adalah angin khayalan, dalam penerbangan, yang diwujudkan seperti angin sebenarnya dengan kecepatan seragam sebesar kecepatan rata-rata pesawat terbang terhadap bumi dan selalu sejajar dengan lintasannya.

g. Angin pilin adalah badai angin kecil dengan udara di dalamnya berputar mengelilingi pusat yang bertekanan rendah; kadang-kadang putaran udara menjulur ke atas sampai beberapa ratus meter dan menimbulkan pilin debu bila bila terjadi di padang pasir

h. Angin puyuh, adalah putaran kuat turus udara berbentuk juntaian yang terdapat pada bagian bawah awan Kumulonimbus dan hampir selalu tampak sebagai awan corong. Pusarnya bergaris tengah beberapa ratus meter. Biasanya berputar siklonal (mengiri bila dilihat dari atas) dengan kecepatan sekitar 150 – 500 km/jam. Angin puyuh termasuk fenomena atmosfer skala lokal yang

mempunyai potensi kekuatan sangat merusak. Di Indonesia angin puyuh disebut juga “puting beliung”.

i. Angin semu, adalah angin yang arah dan kecepatannya diukur dari benda yang bergerak. Besar arah dan kecepatannya sama dengan beda vektor antara angin sebenarnya dan kecepatan benda bergerak.

j. Angin sekal setara, adalah sama dengan angn membujur setara

k. Angin termal adalah angin yang secara teori diturunkan dari perbedaan suhu dan tekanan dalam lapisan atmosfer. Dalam praktik angin termal dinyatakan sebagai beda vektor angin di suatu paras dan vektor angin paada paras dibawahnya. Misalkan pada paras 500 mb vektor angin V5 dan pada a.paras 700

mb V7 maka angin termal dalam lapisan antara paras 700 mb dan 500 mb ditulis : VT = V5 – V7

Di lintang tengah dan tinggi belahan bumi utara, di sekitar daerah dingin, arah angin termal adalah siklonik (mengiri), dan di sekitar daerah panas antisiklonik (menganan). Sebaliknya di belahan bumi selatan, di sekitar daerah dingin arah angin termal adalah antisiklonik (mengiri), dan di sekitar daerah panas siklonik (menganan). Meskipun penaksiran tersebut hanya untuk lintang tengah dan tinggi, tetapi dapat digunakan untuk menaksir imbasnya di kawasan tropik atau Indonesia.Dengan angin termal dapat ditaksir adanya lataan suhu atau energi dan arah penjalarannya. Dalam lapisan batas (dari permukaan sampai sekitar 3 km atau paras 700 mb) , proyeksi ujung vektor angin termal membentuk garis spiral yang disebut spiral Ekman. Bila bentuk spiral sangat lengkung dalam lapisan tersebut udara bergolak-galik besar.

2.3 ANGIN SEBAGAI PETUNJUK CUACA

Dari angin dapat dikenali bebagai fenomena cuaca. Misalnya, di daerah mengumpulnya angin di dekat permukaan bumi udara cenderung bergerak ke atas sehingga menimbulkan banyak awan dan hujan. Sebaliknya di daerah angina menyebar udara cenderung bergerak ke bawah sehingga di atas daerah tersebut awan sulit tumbuh. Bila ngin kencang terus-menerus bertiup di atas lautan dapat menimbulkan gelombang besar. Bila di suatu daerah arah angina sejajar tetapi kearah samping kecepatannya banyak berbeda menimbulkan gesekan sehingga udara berputar; demikian pula dapat menimbulkan putaran bila arah angina di suatu sisi berlawanan arah dengan angina di sisi sebelahan.

Sumber: soerjadi wirjohamidjojo(www.blogger.com/profil) 2.4. KECEPATAN ANGIN DI INDONESIA

Rata-rata secara global kecepatan angin di darat adalah sekitar 30 - 40 km/jam. akan tetapi kecepatan rata2 angin di daratan sangat tergantung pada dimana kita mengukur kecepatan angin tersebut dan kapan kita melakukan pengukuran. sebagai contoh wilayah Indonesia bagian Timur seperti NTT, NTB, Sulsel dan pantai selatan Jawa mempunyai kecepatan angin rata-rata yang cukup tinggi yaitu 5 m/s, sementara di indonesia bagian barat cenderung lebih rendah dari nilai tersebut. Untuk pengukuran kecepatan angin yang lebih baik memang dilakukan pada ketinggian 10 m, dengan pertimbangan efek dari lapisan perbatas dan korelasi eddy sudah tidak mempengaruhi kecepatan angin lagi. tapi rata2 stasiun cuaca, terutama di Indonesia melakukan pengukuran pada 0,5 m hingga 2 m. Sebagian besar stasiun cuaca bahkan mengambil nilai tengahnya dengan menempatkan anemometer dalam sangkar cuaca yang berketinggian 1,2 m.

1). Teori gerakan udara

Gerakan udara terjadi akibat pemanasan lapisan udara yang berbeda- beda. Bangunan tinggi peredaran udara pada bagian atas, sehingga dibelakang bangunan tinggi terjadi perputaran angin yang berlawaman, sehingga dapat menghasilkan perputaran udara yang baik bagi bangunan rendah dibelakangnya.

Gambar 2.1. Pembalikan arah angin oleh bangunan tinggi

Pada bangunan tertutup dan sejajar dibutuhkan jarak sekitar tujuh kali

tinggi bangunan untuk membuat kecepatan angin kembali ke permukaan.

Gambar 2.2. Gerakan udara antara deretan bangunan.

2.5 Transistor sebagai sensor kecepatan angin

Peralatan ini menggunakan kenyataan bahwa suatu aliran udara mempunyai pengaruh mendinginkan terhadap obyek yang lebih hangat di bandingkan dengan benda-benda di sekelilingnya, maka transistor di kopel secara termal dengan sebuah transistor (T1) yang di lewati arus secara kontinu. Kecepatan angin di ukur dengan membandingkan tegangan pada sebuah dioda yang di inginkan pada sebuah dioda acuan (T3). Tegangan ini masing-masing di berikan ke masukan tak menjungkir dan menjungkir dari sebuah penguat operasi.

Penguat ini distel ke penguatan 1000, melewatkan arus ke transistor pemanas ke resistor R1. Jika angin mendingikan dioada, panjaran maju pada dioda tersebut naik (2mV/derajatC) sehingga menyebabkan tegangan pada masukan tak menjungkir penguat operasi naik. Sebagai hasilnya tegangan keluaran penguat operasi naik untuk memberikan arus kerja basis yang lebih banyak untuk T1 sehingga membangkitkan panas lebih banyak dalam transitor ini. Penguat operasi ini berusaha untuk mengkompensasi turunnya suhu yang mengarah ke kenaikan dalam hal arus kolektor T1.

Kepekaan yang tinggi di peroleh dengan membuat suhu T2 lebih tinggi sekitar 5 derajat dari sekelilingnya. Ini dapat di peroleh dengan menstel alat ukur dengan memberikan offset sekitar 5 mA bila tidak ada angin berhembus. Resistor R1 diplih denganm sedemikian rupa sehingga arus yang melewati R1 tidak berlebihan.

Dalam rangkaian ini, T1 di perlihatkan sebagai sebuah BC 639, tetapi BC 547 juga dapat di gunakan. Arus kolektor maksimal kemudian harus di batasi ke 100 mA, jika rangkaian cenderung berosilasi, penguatan IC1 harus dikurangi dengan menaikkan harga R5.

Gambar 2.2 bentuk fisik transistor

Gambar 2.3 transistor yang telah dikopel secara termal

2.6 Gambaran Umum Mikrokontroler

Mikrokontroler merupakan suatu IC yang di dalamnya berisi CPU, ROM, RAM, dan I/O. Dengan adanya CPU tersebut maka mikrokontroler dapat melakukan proses berfikir berdasarkan program yang telah diberikan kepadanya. Mikrokontroler banyak terdapat pada peralatan elektronik yang serba otomatis, mesin fax, dan peralatan elektronik lainnya. Mikrokontroler dapat disebut pula sebagai komputer yang berukuran kecil yang berdaya rendah sehingga sebuah baterai dapat memberikan daya. Mikrokontroler terdiri dari beberapa bagian seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 2.4 Susunan mikrokontroler

Pada gambar tersebut tampak suatu mikrokontroler standart yang tersusun atas komponen-komponen sebagai berikut :

A. Central Processing Unit (CPU)

CPU merupakan bagian utama dalam suatu mikrokontroler. CPU pada mikrokontroler ada yang berukuran 8 bit ada pula yang berukuran 16 bit. CPU ini akan membaca program yang tersimpan di dalam ROM dan melaksanakannya.

B. Read Only Memory (ROM)

ROM merupakan suatu memori (alat untuk mengingat) yang sifatnya hanya dibaca saja. Dengan demikian ROM tidak dapat ditulisi. Dalam dunia mikrokontroler ROM digunakan untuk menyimpan program bagi mikrokontroler tersebut. Program tersimpan dalm format biner (‘0’ atau ‘1’). Susunan bilangan biner tersebut bila telah terbaca oleh mikrokontroler akan memiliki arti tersendiri.

C. Random Acces Memory (RAM)

Berbeda dengan ROM, RAM adalah jenis memori selain dapat dibaca juga dapat ditulis berulang kali. Tentunya dalam pemakaian mikrokontroler ada semacam data yang bisa berubah pada saat mikrokontroler tersebut bekerja. Perubahan data tersebut tentunya juga akan tersimpan ke dalam memori. Isi pada RAM akan hilang jika catu daya listrik hilang.

D. Input / Output (I/O)

Untuk berkomunikasi dengan dunia luar, maka mikrokontroler menggunakan terminal I/O (port I/O), yang digunakan untuk masukan atau keluaran.

E. Komponen lainnya

Beberapa mikrokontroler memiliki timer/counter, ADC (Analog to Digital Converter), dan komponen lainnya. Pemilihan komponen tambahan yang sesuai dengan tugas mikrokontr oler akan sangat membantu perancangan sehingga dapat mempertahankan ukuran yang kecil. Apabila komponen-komponen tersebut belum ada pada suatu mikrokontroler, umumnya komponen tersebut masih dapat ditambahkan pada sistem mikrokontroler melalui port-portnya.

2.7 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokontroler CMOS 8 bit keluaran Atmel dengan kapasitas Flash memory sebesar 4K bytes. Selain itu AT89S51 juga mempunyai kapasitas RAM sebesar 128 bytes, 32 saluran I/O, Watchdog timer, dua pointer data, dua timer/counter 16-bit. Memori Flash digunakan untuk menyimpan perintah (instruksi) berstandar MCS-51, sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang

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

2.7 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler ini mempunyai empat port I/O, akumulator, register, RAM internal, stack pointer, Arithmetic Logic Unit (ALU), pengunci (latch), dan rangkaian osilasi yang membuat mikrokontroler ini dapat beroperasi hanya dengan sekeping IC. Secara fisik, mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 pin, 32 pin diantaranya adalah pin untuk keperluan port masukan atau keluaran. Satu port paralel terdiri dari 8 pin, dengan demikian 32 pin tersebut membentuk 4 buah port paralel, yang masing-masing dikenal dengan Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3.

Di bawah ini merupakan susunan pin AT89S51 :

Berikut penjelasan dari masing-masing pin dan port :

1). Port 0

Port 0 merupakan port I/O 8 bit open drain dua arah. Sebagai sebuah port, setiap pin dapat mengendalikan 8 input TTL. Ketika logika “1” dituliskan ke port 0, maka port dapat digunakan sebagai input dengan high impedansi. Port 0 dapat juga dikonfigurasikan untuk multipleksing dengan address/data bus selama mengakses memori program atau data eksternal.

2). Port 1

Port 1 merupakan port I/0 8 bit dua arah dengan internal pull up. Buffer output port 1 dapat mengendalikan empat TTL input. Ketika logika “1” dituliskan ke port 1, maka port ini akan mendapatkan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input. Port 1 juga menerima alamat byte rendah selama pemrograman dan verifikasi Flash.

Port Pin Fungsi Alternatif :

P1.5 MOSI ( digunakan untuk In System Programming )

P1.6 MISO ( digunakan untuk In System Programming )

P1.7 SCK ( digunakan untuk In System Programming )

3). Port 2

Port 2 merupakan port I/O 8 bit dua arah dengan internal pull up. Buffer output port 2 dapat mengendalikan empat TTL input. Ketika logika “1” dituliskan ke port 2, maka port ini akan mendapatkan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input.

4). Port 3

Port 3 merupakan port I/O 8 bit dua arah dengan internal pull up. Buffer output port 3 dapat mengendalikan empat TTL input. Ketika logika “1” dituliskan ke port 3, maka port ini akan mendapatkan internal pull up dan dapat digunakan sebagai input.

5). Pin 1 sampai 8

Berfungsi sebagai: P1.0_ P1.7. Pin 1 sampai 8 merupakan saluran I/O 8 bit yang bersifat dua arah, dengan internal pull-up yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti mengendalikan 4 input TTL. Port ini juga digunakan sebagai saluran alamat saat pemrograman dan verifikasi. Pada pin 6,7,8 terdapat port pin yang digunakan pada saat download program.

6). Pin 9

Berfungsi sebagai : RST. Pin 9 Merupakan masukan reset bagi mikrokontroler. Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

7). Pin 10 sampai 17

Berfungsi sebagai : P3.0 _ P3.7. Pin 10 sampai 17 merupakan saluran I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up. Di samping sebagai saluran I/O, port ini memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai maka dapat digunakan sebagai port paralel 8 bit serbaguna. Selain itu, sebagian Port 3 dapat berfungsi sebagai sinyal kontrol saat proses pemrograman dan verifikasi.

Tabel. 2.1 Fungsi Khusus port 3

Pin Fungsi

P3.0 RXD masukan port serial

P3.1 TXD keluaran port serial

P3.2 INT0 masukan interupsi 0

P3.3 INT1 masukan interupsi 1

P3.4 T0 masukan Timer/Counter 0

P3.5 T1 masukan Timer/Counter 1

P3.6 WR pulsa penulisan data memori luar

P3.7 RD pulsa pembacaan data memori luar

8). Pin 18

Berfungsi sebagai : XTAL2. Pin 18 merupakan keluaran dari rangkaian osilasi mikrokontroler.

9). Pin 19

Berfungsi sebagai : XTAL1. Pin 19 merupakan masukan untuk rangkaian osilasi mikrokontroler.

10). Pin 20

Berfungsi sebagai : GND. Pin 20 merupakan ground dari sumber tegangan.

11). Pin 21 sampai 28

Berfungsi sebagai : P2.0_P2.7. Pin 21 sampai 28 merupakan saluran I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up.Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama pengaksesan data memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit. Port 2 berfungsi sebagai saluran alamat tinggi (A8–A15). Akan tetapi, saat mengakses data memori eksternal yang menggunakan alamat 8 bit, Port 2 mengeluarkan isi P2 pada Special Function Register.

12). Pin 29

Berfungsi sebagai : PSEN. Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada memori eksternal. Program Strobe Enable (PSEN) akan aktif dua kali setiap cycle.

13). Pin 30

Berfungsi sebagai : ALE/PROG. Pin ini dapat berfungsi sebagai Address Latch Enable (ALE) yang menahan low bytes address pada saat mengakses memori eksternal. Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulsa input selama proses pemrograman.

14). Pin 31

Berfungsi sebagai : EA/VPP. Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai External Access Enable (EA) yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal. Jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi

untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pin ini juga berfungsi sebagai masukan tegangan selama proses pemrograman.

15). Pin 32 sampai 39

Berfungsi sebagai : D7_ D0 (A7 _A0). Pin 32 sampai 39 ialah Port 0 yang merupakan saluran I/O 8 bit open collector dan dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Saat proses pemrograman dan verifikasi, Port 0 digunakan sebagai saluran data.

16). Pin 40

Berfungsi sebagai : VCC. Pin 40 merupakan masukan sumber tegangan positif bagi mikrokontroler.

2.2.2 Memori Internal AT89S51 Memori internal AT89S51 terdiri dari 3 bagian yaitu ROM, RAM dan SFR.

1. Read Only Memory (ROM)

ROM adalah memori tempat menyimpan program/source code. Sifat ROM adalah non-volatile yaitu data/program tidak akan hilang walaupun tegangan supply tidak ada. Kapasitas ROM tergantung dari tipe mikrokontroler.Untuk AT89S51 kapasitas ROM adalah 4 KByte. ROM pada AT89S51 menempati address 0000 s/d 0FFF.

2. Random Access Memory (RAM)

RAM adalah memori tempat menyimpan data sementara. Sifat RAM adalah volatile yaitu data akan hilang jika tegangan supply tidak ada. Kapasitas RAM tergantung pada tipe mikrokontroler.

Pada AT89S51 RAM dibagi menjadi 2 yaitu :

A. LOWER 128 byte yang menempati address 00 s/d 7F.

RAM ini dapat diakses dengan pengalamatan langsung (direct) maupun tak langsung (indirect).

B. UPPER 128 byte yang menempati address 80 s/d FF.

Address ini sama dengan address SFR meski secara fisik benar–benar berbeda. RAM ini hanya dapat diakses dengan pengalamatan tak langsung saja.

C. Special Function Register (SFR)

SFR adalah register dengan fungsi tertentu. Misalnya, register TMOD dan TCON adalah timer control register yang berfungsi mengatur fasilitas timer mikrokontroler. SFR pada AT89S51 menempati address 80 s/d FF.

2.2.3 Osilator dan Clock

Agar dapat meneksekusi program, mikrokontroler membutuhkan pulsa clock. Pulsa ini dapat dihasilkan dengan memasang rangkaian resonator pada pin XTAL1 dan XTAL2. Frekuensi kerja maksimum AT89S51 adalah 33 MHz. Rangkaian osilator yang bisa digunakan pada mikrokontroler. Komponen utamanya adalah quartz crystal yang dihubungkan dengan kapasitor.Nilai kapasitornya biasanya 33pF

2.2.4 Bahasa Assembly Mikrokontroler AT89S51

Secara fisik, mikrokontroler bekerja dengan membaca instruksi yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroler menentukan alamat dari memori program yang akan dibaca dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi. Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai program counter.Instruksi ini misalnya program aritmatika yang melibatkan 2 register.

Mikrokontroler AT89S51 memiliki sekumpulan instruksi yang sangat lengkap. Instruksi MOV untuk byte dan bit dikelompokkan sesuai dengan mode pengalamatan (addressing modes). Mode pengalamatan menjelaskan bagaimana operand dioperasikan. Label mnemonic operand 1 operand 2 komentar (isi memori) (opcode) 4000 7430 MOV A, #35H ;copy 35H ke akumulator A Isi memori ialah bilangan heksadesimal yang dikenal oleh mikrokontroler yang merupakan representasi dari bahasa assembly yang telah dibuat. Mnemonic atau opcode ialah kode yang akan melakukan aksi terhadap operand. Operand ialah data yang diproses oleh opcode. Sebuah opcode bisa membutuhkan 1, 2 atau lebih operand, kadang juga tidak perlu operand. Sedangkan komentar dapat menggunakan tanda titik koma (;).

2.2.5 Instruksi Mikrokontroler AT89S51

Instruksi pada mikrokontroler digunakan untuk menjalankan program sesuai dengan perintah yang diinginkan. Di bawah ini merupakan instruksi yang dapat digunakan untuk memprogram mikrokontroler AT89S51.

1). ACALL (Absolute Call)

Instruksi ACALL digunakan untuk memanggil sub rutin program

Contoh :

START:

ACALL TUNDA ; Panggil Procedure penundaan waktu ….

TUNDA:

; Label Tunda

MOV R7,#0FFH ; Isikan Register 7 dengan data 0FFH(255)

2). ADD (Add Immediate Data)

Instruksi ini akan menambah 8 bit data langsung ke dalam isi akumulator dan menyimpan hasilnya pada akumulator.

Contoh : Add A, #data

Add A, #@R1 ; Add indirect address

Add A, R6 ; Add register

Add A, 30H ; Add memori

3). CJNE (Compare Indirect Address to Immediate Data)

Instruksi ini akan membandingkan data langsung dengan lokasi memori yang dialamati oleh register R atau Akumulator A. Apabila tidak sama maka instruksi akan menuju ke alamat kode.

Format : CJNE R,#data,Alamat kode

Contoh:

CJNE R7,#001H,Command ( )

MOV A,StepControl

AJMP Command1

4). CLR (Clear Accumulator)

Instruksi CLR akan mereset data akumulator menjadi 00H.

Format : CLR A

5). DEC (Decrement Indirect Address)

Instruksi DEC akan mengurangi isi lokasi memori yang ditujukan oleh register R dengan 1 dan hasilnya disimpan pada lokasi tersebut.

Contoh: DEC 40H

DEC R7 ; decrement register

6). DJNZ

(Decrement Register And Jump If Not Zero) Instruksi DJNZ akan mengurangi nilai register dengan 1 dan jika hasilnya sudah 0 maka instruksi selanjutnya akan dieksekusi. Jika belum 0 akan menuju ke alamat kode.

Format : DJNZ Rr,Alamat Kode

Instruksi INC akan menambahkan isi memori dengan 1 dan menyimpannya pada alamat tersebut.

Contoh: INC A

INC R7 ; increment register

8). JMP (Jump to sum of Accumulator and Data Pointer)

Instruksi JMP untuk memerintahkan loncat kesuatu alamat kode tertentu.

Format : JMP alamat kode.

Contoh :

Loop: …

RL A ; Geser data Akumulator ke kiri

ACALL Long_Delay ; Panggil Procedure penundaan waktu

JMP Loop ; Loncat ke Procedure Loop

9). MOV

Instruksi ini untuk memindahkan isi akumulator/register atau data dari nilai luar atau alamat lain.

Contoh :

MOV A,#40H

MOV @RO,A

MOV DPTR, #20H

MOVC A, @A+DPTR ; pindahkan kode memori offset dari data pointer ke A

MOVX @DPTR, A ; Pindahkan akumulator ke memori eksternal yang dialamati

; oleh data pointer

10). RET (Return from subroutine)

Instruksi untuk kembali dari suatu subrutin program ke alamat terakhir subrutin tersebut di panggil.

11). SETB (Set Bit)

Instruksi SETB untuk mengaktikan atau memberikan logika 1 pada sebuah

bit data.

Format :

SETB A.1 (memberikan logika 1 pada accumulator bit ke 1)

SETB P1.1 (memberikan logika 1 pada Port 1 bit ke 1)

12). CLRB (Clear Bit)

Instruksi CLRB untuk memberikan logika 0 pada sebuat bit data.

Format :

CLRB A.1 ; memberikan logika 0 pada accumulator bit ke 1

2.4 Liquid Crystal Display (LCD)

LCD merupakan salah satu komponen penting dalam pembuatan tugas akhir ini karena LCD dapat menampilkan perintah-perintah yang harus dijalankan oleh pemakai.LCD mempunyai kemampuan untuk menampilkan tidak hanya angka, huruf abjad, kata-kata tapi juga simbol-simbol.

Jenis dan ukuran LCD bermacam-macam, antara lain 2x16, 2x20, 2x40, dan lain-lain. LCD mempunyai dua bagian penting yaitu backlight yang berguna jika digunakan pada malam hari dan contrast yang berfungsi untuk mempertajam tampilan

Tabel 2.2 Fungsi pin LCD

Fungsi dari masing– masing pin pada LCD adalah pin pertama dan kedua merupakan pin untuk tegangan suplai sebesar 5 volt, untuk pin ketiga harus ditambahkan resistor variabel 4K7 atau 5K ke pin ini sebagai pengatur kontras tampilan yang diinginkan.

Pin keempat berfungsi untuk memasukkan input command atau input data, jika ingin memasukkan input command maka pin 4 diberikan logic low (0), dan jika ingin memasukkan input data maka pin 4 diberikan logic high (1).

Fungsi pin kelima untuk read atau write, jika diinginkan untuk membaca karakter data atau status informasi dari register (read) maka harus diberi masukan high (1), begitu pula sebaliknya untuk menuliskan karakter data (write) maka harus diberi masukan low (0). Pada pin ini dapat dihubungkan ke ground bila tidak diinginkan pembacaan dari LCD dan hanya dapat digunakan untuk mentransfer data ke LCD.

Pin keenam berfungsi sebagai enable, yaitu sebagai pengatur transfer command atau karakter data ke dalam LCD. Untuk menulis ke dalam LCD data ditransfer waktu terjadi perubahan dari high ke low, untuk membaca dari LCD dapat dilakukan ketika terjadi transisi perubahan dari low ke high.

Pin-pin dari nomor 7 sampai 14 merupakan data 8 bit yang dapat ditransfer dalam 2 bentuk yaitu 1 kali 8 bit atau 2 kali 4 bit, pin ini akan langsung terhubung ke pin-pin mikrokontroler sebagai input/output. Untuk pin-pin nomor 15-16 berfungsi sebagai backlight.

2.7 KAPASITOR (KONDENSATOR)

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan magnet listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik.

Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang

satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya.

a) Kondensator elektrolit

Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser (sering disingkat Elco) adalah kondensator yang biasanya berbentuk tabung, mempunyai dua kutub kaki berpolaritas positif dan negatif, ditandai oleh kaki yang panjang positif sedangkan yang pendek negatif atau yang dekat tanda minus ( - ) adalah kaki negatif. Nilai kapasitasnya dari 0,47 µF (mikroFarad) sampai ribuan mikroFarad dengan voltase kerja dari beberapa volt hingga ribuan volt.

Gambar 2.8 Bentuk fisik dari kondensator elektrolit

b) Kondensator Keramik (Ceramic Capacitor)

Bentuknya ada yang bulat tipis, ada yang persegi empat berwarna merah, hijau, coklat dan lain-lain. Dalam pemasangan di papan rangkaian (PCB), boleh dibolak-balik karena tidak mempunyai kaki positif dan negatif. Mempunyai kapasitas mulai dari beberapa piko Farad sampai dengan ratusan Kilopiko Farad

(KpF). Dengan tegangan kerja maksimal 25 volt sampai 100 volt, tetapi ada juga yang sampai ribuan volt.

Gambar 2.9 Bentuk fisik dari kondensator keramik

2.8IC Regurator 7805

adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linier monolitik bernilai tetap. Keluarga 78xx adalah pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah digunakan dan harganya relatif murah. Untuk spesifikasi IC individual, xx digantikan dengan angka dua digit yang mengindikasikan tegangan keluaran yang didesain, contohnya 7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga 78xx adalah regulator tegangan positif, yaitu regulator yang didesain untuk memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama. Keluarga 79xx adalah peranti komplementer yang didesain untuk catu negatif. IC 78xx dan 79xx dapat digunakan bersamaan untuk memberikan regulasi tegangan terhadap pencatu daya split.

IC 78xx mempunyai tiga terminal dan sering ditemui dengan kemasan TO220, walaupun begitu, kemasan pasang-permukaan D2PAK dan kemasan logam TO3 juga tersedia. Peranti ini biasanya mendukung tegangan masukan dari 3 volt diatas

tegangan keluaran hingga kira-kira 36 volt, dan biasanya mempu pemberi arus listrik hingga 1.5 Ampere (kemasan yang lebih kecil atau lebih besar mungkin memberikan arus yang lebih kecil atau lebih besar).

Gambar 2.10 Bentuk fisik dari IC Regurator 7805

2.9 Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor. Dioda memiliki fungsi hanya mengalirkan arus satu arah saja. Struktur dioda adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N.

Dengan struktur demikian arus hanya akan mengalir dari sisi P menuju sisi N. Dibawah ini gambar simbol dan struktur dioda serta bentuk karakteristik dioda.

2.10 Transistor

Transistor adalah semikonduktor yang memiliki peranan yang sangat penting dalam dunia elektronik analog ataupun digital. Komponen ini mempunyi banyak fungsi dalam dunia elektronik, diantaranya sebagai penguat, switching (saklar), modulasi signal, stabilitas tegangan dll.

Transistor memiliki tiga kaki yang memiliki fungsi dan nama berbeda, yaitu Basis (B), Emitor (E), dan Colector (C) Fungsi utama atau tujuan utama pembuatan transistor adalah sebagai penguat (amplifier), namun dikarenakan sifatnya, transistor ini dapat digunakan dalam keperluan lain misalnya sebagai suatu saklar elektronis. Susunan fisik transistor adalah merupakan gandengan dari bahan semikonduktor tipe P dan N seperti digambarkan dibawah ini.

Gambar 2.12 Transistor

2.11 Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian. Kemampuan resistor dalam menghambat arus listrik sangat beragam disesuaikan dengan nilai resistansi resistor tersebut.Resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon.

Bentuk resistor yang umum adalah seperti tabung dengan dua kaki di kiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk cincin kode warna untuk mengetahui besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan Ohmmeter.

Gambar 2.13 Resistor

2.12 Buzzer

Buzzer atau sering disebut pengeras suara adalah komponen elektronika yang mampu mengubah sinyal listrik menjadi sinyal suara. Proses mengubah sinyal ini dilakukan dengan cara menggerakkan komponennya yang berbentuk selaput.

BAB III

DESAIN DAN PERANCANGAN

Pada BAB III ini akan dibahas perancangan sistem baik pada perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software) perangkat keras meliputi :

1) Sistem Minimum.

2) Rangkaian Buzzer dan Sensor. 3) Display LCD

4) Kabel penghubung

5). Minimum Sistem AT89S51

3.3 Perancangan Perangkat Elektronika.

Diagram blok di bawah ini merupakan gambaran secara besar dari jalanya sistem yang dibuat dalam tugas akhir ini.

3.4 Rangkaian Buzzer

Pada alat ini buzzer berfungsi untuk indikator bunyi atau penanda apabila daya atau kecepatan angin mencapai daya maksimal. mikrokontroler, rangkaian buzzer menggunakan transistor A733 (general purpose), pada dasarnya, buzzer di hubungkan ke tegangan Vcc 5 Volt (dengan batasan arus oleh resistor 1K ohm), karena adanya transistor, maka buzzer mendapatkan arus atau tidaknya tergantung dari kondisi transistor saat itu, jika transistor ON (karena adanya arus low pada basis, dengan pemberian logika ‘0’), maka buzzer mendapat tegangan Vcc, namun sebaliknya jika transistor OFF (karena adanya arus high pada basis, dengan pemberian logika ‘1’), maka buzzer juga OFF. Skema rangkaian buzzer di pelihatkan pada Gambar 3.2

1). Sensor (Transistor)

Rangkaian sensor Penguat ini distel ke penguatan 1000, melewatkan arus ke transistor pemanas ke resistor R1. Jika angin mendingikan dioda, panjaran maju pada dioda tersebut naik (2mV/derajatC) sehingga menyebabkan tegangan pada masukan tak menjungkir penguat operasi naik.Sebagai hasilnya tegangan keluaran penguat operasi naik untuk memberikan arus kerja basis yang lebih banyak untuk T1 sehingga membangkitkan panas lebih banyak dalam transitor ini. Penguat operasi ini berusaha untuk mengkompensasi turunnya suhu yang mengarah ke kenaikan dalam hal arus kolektor T1.

2). Display LCD

Perangkat ini digunakan sebagai output atau penampil dari hasil yang sudah diproses pada mikrokontroler.

3). Kabel penghubung

Perangkat ini berfungsi untuk menyambung sensor dengan LCD yang nantinya sensor memberikan informasi ke LCD melalui kabel data yang di pasang.

3.1.2 Software

1). Proteus 7 Profesional

Proteus sebagai program yang digunakan untuk merancang rangkaian elektronik

2). Program compiler ASM51 dan program downloader AEC ISP ASM51 adalah program compiler berbasis windows untuk mikrokontroler keluarga ATMEL. Pemrograman pada mikrokontroler AT89S51 menggunakan bahasa tingkat tinggi yaitu bahasa Assembler. Fungsi dari program compiler ASM51

adalah untuk me-load file berekstensi “.asm”yang sudah dibuat dengan menggunakan Notepad untuk dirubah menjadi file berektensi “.hex”. Setelah file dirubah menjadi “.hex” kemudian di-load dengan menggunakan program compiler AEC ISP. Tujuannya adalah untuk memasukkan program mikro ke dalam downloader mikrokontroler AT89S51.

3.3 Rancangan Skematik

Perancangan papan rangkaian menggunakan software Proteus 7 Profesional.Langkah pertama adalah menggambar skema rangkaian pada\schematic editor. Kemudian dari schematic editor komponen yang dirangkai dipindahkan ke layout PCB.

3.2.2 Rangkaian Sistem Minimum AT89S51.

Digunakan untuk menyimpan berapa kecepatan angin yang telah di ukur, memeriksa kode kunci yang dimasukkan, dan mengatur tampilan pada LCD, Selain itu, tugas mikrokontroler lainnya adalah men-drive indikator output berupa LED dan buzzer. Berikut adalah gambar rangkaian mikrokontroller yang terhubung ke bagian input dan output :

3.4 Tahap Penyelesaian

Setelah selesai melakukan perancangan alat-alat, langkah selanjutnya adalah perakitan. Tahap perakitan dimulai dengan urutan sebagai berikut : 1). Merangkai komponen elektronik

Komponen elektronik, minimum sistem AT89S51, transistor, LCD dan buzzer,dirangkai sesuai dengan perancangan yang telah dibuat. Komponen dipasang pada tempatnya sesuai dengan layout PCB.

2). Memasang PCB ke dalam box

PCB yang sudah dipasangi komponen elektronik dan komponen mikrokontroler dipasang ke dalam box agar lebih rapi dan teratur.

3). Pemrograman mikrokontroler AT89S51

Pemrograman dilakukan setelah semua komponen elektronika dan komponen mikrokontroler terpasang dengan benar. Pemrograman dilakukan dengan menggunakan bahasa Assembler. Listin program ditulis dengan menggunakan program Notepad dan file disimpan dengan ekstensi “.asm”. Kemudian file “.asm” tersebut di-load dengan program compiler ASM51 untuk dirubah menjadi file “.hex”. Setelah file dirubah menjadi file “.hex” kemudian di-load dengan menggunakan program compiler EC ISP. Tujuannya adalah untuk memasukkan program mikro ke dalam downloader mikrokontroler AT89S51.

Untuk proses pemrograman keIC AT89S51 ditunjukkan seperti di bawah ini :

a. Program ditulis dengan menggunakan Notepad kemudian untuk merubah file rico.asm menjadi rico.hex.

b. Dibuka program compiler ASM51 untuk merubah file rico.asm menjadi rico.hex.

c. Dibuka program downloader AEC ISP

Kemudian memilih pada bagian A lalu memasukkan nama program yang akan didownload. Nama filenya adalah rico.hex. Proses akan berlanjut dengan inisialisasi memori program seperti terlihat pada gambar di bawah ini :

d. Proses selanjutnya adalah mendownload program ke IC AT89S51 dengan memilih pada bagian E.

4). Finishing

Setelah semuanya terpasang dengan baik,maka tahap selanjutnya adalah tahap finishing dengan merapikan kabel-kabel dan merapikan box.

5). Ujicoba

Setelah terpasang menjadi sebuah prototipe sensor pendeteksi jarak pada mobil dengan baik,maka dilakukan ujicoba. Ujicoba dilakukan dengan melakukan tes untuk mengukur jarak yang telah ditentukan. Jarak yang diukur divariasikan berdasarkan tingkat presisi dan keakuratan alat.

3.5 Sistem Alur kerja mikrokontroller

IMPLEMENTASI SISTEM

Ada beberapa hal yang harus diperhatikan sebelum program pengukur kecepatan angin dibuat dan pada akhirnya dapat dijalankan dengan baik, cara mengimplementasikan program yang sudah dibuat.

4.1 Kebutuhan Perangkat Sistem

Pada bagian ini akan dijelaskan mengenai perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan pada implementasi sistem ini. Perangkat keras yang digunakan adalah sebagai berikut:

1) Personal komputer untuk desain skema rangkaian, pembuatan software, dan proses programming ke PEROM AT89S51.

2) Peralatan (downloader, kabel serial DB9) 3) PCB polos.

4) Kabel penghubung 5) Komponen elektronik

Mikrokontroller AT89S51/AT895S2 Display LCD 2x16

Speaker/buzzer

ELCO (kapasitor elektrolik) IC Regurator 7805

Transistor C945P331 Resistor

Klistal 12mhz Kapasitor Keramik Trimpot

ISP Header 10 pin

LED (kuning,hijau dan merah). Trafo

ADC

Sedangkan perangkat lunak yang digunakan dalam perancangan aplikasi ini adalah sebagai berikut :

1) Proteus 7 Profesional

2) ISP Flash programmer version 3.0a 3) MIDE-51

4.2 Implementasi Minimum AT89S51

Implementasi minimum AT89S51 dibuat untuk proses utama untuk menjalankan suatu sistem kerja yang kita inginkan. Mikrokontroler AT89S51 sebuah media penyimpanan program yang kita dibuat. Implementasi mikrokontroler AT89S51 tersebut dapat dilihat pada sub bab sebagai berikut :

4.2.1 Rangkaian Minimum AT89S51

Pada rangkaian minimum AT89S51 adalah rangkaian utama pada sistem mikrokontroler AT89S51. Didalam mikrokontroelr AT89S51 ada sebuah program untuk menjalankan subuah sistem yang mau dijalankan. Gambar rangkaian minimum AT89S51 dapat dilihat pada Gambar 4.1

Gambar 4.1 Rangkaian Minimum AT89S51 LCD 2X16

MIKROKONTR OLLER AT895S1

ADC

ISP Header 10

pin

Trimport

Kondensa tor keramik

Dioda _Elco

IC Regulator

Transistor

Resistor

Setelah merangkai komponen-komponen pada PCB, tahap implementasi yang terakhir adalah menggabungkan rangkaian PCB dengan adaptor dan kontak, kabel pararel,

Berikut ini adalah gambar keseruruhan rangkaian alat, Gambar 4.2 (a) LCD,(b) Kontak, (c) Rangkaian mikrokontroller.

Gambar 4.2 Rangkaian alat keseluruhan

4.3 Prosedur Pemasangan Program Pada Mikrokontroller AT89S51

Agar listing program yang dibaca Mikrokontroller, maka listing program yang awalnya berekstensi .ASM harus diconvert menjadi .hex. Untuk memasang program pada Chip AT89S51 Pertama-tama program yang sudah dibuat sebelumnya harus dicompile terlebih dahulu, untuk memastikan tidak ada error, karena jika ada yang error maka program tidak akan bisa dibuat.

A

B C

4.3.1 Download Program Ke dalam Mikrokontroler

Untuk proses donwload program ke dalam IC mikrokontroler software yang digunakan ISP-Flash programmer Version 3.0a. Pada proses pembuatan program, program diketik dalam bahasa assembler. Kemudian di compile dalam dengan compiler asm51, menjadi file object. Deri object di compile menjadi file dalam bentuk hex. Untuk menulis program dalam bahasa asember kita bisa memanfaatkan teks editor, seperti notepad, editor dos, dsb. Setelah kita menulis program dalam teks editor, kita perlu simpan file kita dengan ekstensi .asm, kemudian kita simpan pada folder dengan lokasi yang sama dengan lokasi copiler ASM51.

Langkah-Langkah Download: Tampilan MIDE-51

Tuliskan Program dalam page M-IDE studio MCS-51 dalam bahasa Assembly (ASM51 assembler) Simpan Program misal di D:/Program_mikro, kemudihan lakukan Proses Build current file seperti tampak pada Gambar 4.4. Apabila tidak terjadi error maka pada tampilan bawah akan muncul pesan seperti yang ditunjukan dalam Gambar 4.5.

Gambar 4.4 Proses Build current file

Gambar 4.5 Proses tidak terjadi error Build current file

setelah proses build sukses selanjutnya buka software ISP Flash Programmer V3.0a sebagai catatan software ISP Flash Programmer V3.0a tidak memerlukan proses instalasi sehingga akan lebih mudah dan praktis digunakan.

Gambar 4.6 Tampilan software ISP Flash Programmer V3.0a

Seperti tampak pada jendela software ISP-Programmer Versi 3.0a terdapat beberapa tombol, antara lain tombol Read, Write, Open file, Save file, Disp Buffer, Verifty, Write LBs, Signature, Reload File, dan About. Selain itu juga ditampilkan bagian yang digunakan untuk memilih jenis IC mikrokontroller yang akan di gunakan.

Dalam jendela tersebut ditunjukan bahwa hanya beberapa IC mikrokontroller yang proses donwload programnya adalah seperti yang terdapat dalam tabel berikut.

Tabel 4.8 Mikrokontroller yang kompatibel untuk software ISP-Programmer Versi 3.0a

Langkah selanjutnya adalah koneksikan atau hubungan antara project board mikrokontroller (downloader) dengan komputer (PC atau laptop) setelah koneksi dilakukan dengan benar, maka dilakukan uji koneksi. Apakah komputer mengenali adanya hardware mikrokontroller yang telah dihubungkan ke komputer dengan kabel data, klik tombol Signature pada software ISP-Programmer Versi 3.0a.

Type mikrokontroller

89S51 90S4433

89S52 90S8515

89S53 90S8535

89S8252 MEGA8

90S1200 TINY26

Sebelum mulai mencari file *.hex yang akan di-download, pastikan komputer mendeteksi mikrokontroller yang akan diisi dengan program. Setelah itu klik tombol Open file kemudian akan muncul jendela Open Hex File pilih file *.hex yang akan kita donwload, lalu klik jendela Open Hex File tersebut.

Gambar 4.9 Open File

Langkah berikutnya adalah menuliskan (write) atau men-download data hesadesimal dari komputer menuju IC mikrokontroller. Caranya adalah dengan meng-klik tombol Write hingga muncul jendela Programming the uController seperti tampak pada gambar dibawah ini. Langkah tersebut memerlikan waktu pengisian (loading) selama beberapa detik.

Gambar 4.10 klik tombol Write

Gambar 4.9 Programming the uController

Setelah proses loading program ke mikrokontroller selesai akan muncul jendela Write yang di dalamnya tertulis “Programing/Verify OK”. Jendela itu menunjukan bahwa proses download program ke mikrokontroller telah selesai dan berhasil.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengujian alat dilakukan untuk mengetahui apakah fungsi – fungsi yang telah direncanakan bekerja dengan baik atau tidak. Pengujian alat juga berguna untuk mengetahui tingkat kinerja dari fungsi tersebut. Setelah dilakukan pengujian, maka hendaknya melakukan ujian ukuran / analisa dan terhadap apa yang diuji untuk mengetahui keberhasilan dari alat yang di buat.

Pengujian ini meliputi : 1. Pengujian Hardware.

a. Pengujian LCD

b. Rangkaian Sensor angin.(transistor) 2. Pengujian Alat Keseluruhan.

5.1 Pengujian Hardware.

Pengujian hardware dilakukan untuk mengetahui bagaimana kinerja hardware yang telah dibuat, pengujian ini meliputi :

5.1.1. Rangkaian Sensor angin (transistor)

Peralatan ini menggunakan kenyataan bahwa suatu aliran udara mempunyai pengaruh mendinginkan terhadap obyek yang lebih hangat di bandingkan dengan benda-benda di sekelilingnya, maka transistor di kopel secara termal dengan sebuah transisitor (T1) yang di lewati arus secara kontinu. Kecepatan angin di ukur dengan membandingkan tegangan pada sebuah dioda yang di inginkan pada sebuah dioda acuan (T3).

5.1.1.1. Pengujian kalibrasi kecepatan angin

a. Peralatan yang dibutuhkan

Menggunakan kipas angin berkuran sedang, digunakan kipas angin dengan ukuran sedang ini agar angin yang di pancarkan bisa stabil dan akurasi hasil pengukuran sesuai dengan yang di terapkan. b. Membutuhkan alat ukur seperti anomemeter atau alat ukur

putaran roda sepeda motor (speedometer) sebagai pembanding, dengan tujuan untuk menyamai kalibrasi kecepatan angin.

Cara pengujian.

1) Kipas angin diarahkan ke sensor pada jarak yang berbeda-beda namun dengan ketentuan jarak 10-20 cm.

2) Mengukur kecepatan yang dipancarkan oleh kipas angin.

Tabel 5.2 Data Pengujian Sensor angin

Jarak Alat ukur TA Alat ukur

pembanding

Level

10 19,0 km/jam 19 km/jam Sangat bahaya

20 18,5 km/jam 18 km/jam Sangat bahaya

40 16,9 km/jam 16 km/jam Bahaya

50 15,2 km/jam 15 km/jam Bahaya

5.2 Pengujian keseluruhan alat.

Pada tahap ini pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang di buat telah berjalan atau tidak. Langkah yang dilakukan pada pengujian ini adalah:

a. Memastikan bahwa semua komponen, kabel dan alat telah terpasang dengan benar.

b. Menyalakan alat, apakah sudah siap untuk di ujicoba.

c. Menstabilkan sensor angin terlebih dahulu, agar dalam proses pengukuran dapat diperoleh akurasi data yang diinginkan.

d. Lampu LED biru dan merah akan menyala bersamaan dengan kondisi alat sedang ON, dan kecepatan angin pada kecepatan 00,1 atau 00,2 km/jam.

e. Lampu LED biru akan terus menyala bersamaan dengan bunyi buzzer disaat kecepatan angin mendekati level “HATI-HATI, BAHAYA dan SANGAT BAHAYA”.

Gambar 5.1 lampu LED menyala bersamaan.

Adapun bentuk fisik mekanik dari perangkat ini adalah sebagai berikut:

Gambar 5.3 Bentuk Fisik Perangkat Mekanik saat kondisi sedang ON.

Gambar 5.4 bentuk fisik LCD pada saat kondisi awal.

Pada tampilan LCD pada gambar diatas adalah dimana kondisi angin menunjukkan kecepatan 00,2 km/jam, dan itu merupakan kondisi dimana kecepatan angin yang diperoleh adalah didalam ruangan. Karena setiap ruangan pasti terdapat udara meskipun dalam skala yang sangat kecil.

BAB VI

PENUTUP

Dari pengujian alat pada tugas akhir ini, dapat ditarik kesimpulan dan saran yang nantinya dapat berguna untuk pengembangan alat ini secara lebih baik lagi.

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan analisa yang telah dikemukakan pada bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa :

a. Cara kerja dari alat “pengukur kecepatan angin pada gedung” ini yaitu untuk mengukur berapa besar kecepatan angin pada gedung yang nantinya mungkin sangat berguna untuk diketahui, pada pengujian prototype ini angin yang mencapai level sangat bahaya adalah dengan keterangan 15,1 - 15,2 km/jam. Namun jika kecepatan angin pada level yang sesungguhnya adalah mencapai 151-152 km/jam.

b. Alat ini akan membutuhkan kipas angin yang mempunyai kekuatan angin yang fokus, karena angin yang ada di sekitar akan sangat mempengaruhi daya kipas angin yang digunakan sebagai tes uji, untuk itu data yang akurat diharapkan dapat diperoleh dari hasil ujicoba alat.

c. Kalibrasi yang digunakan adalah speedometer atau pengukur putaran roda pada sepeda motor, sebagai alat pembanding.

6.2 Saran

Dari hasil pembahasan, maka saran yang dapat disampaikan adalah sebagai berikut :

a. Alat ini mungkin lebih baik di beri banyak buzzer atau LED yang bisa menjadi tanda apabila angin mencapai level yang tinggi.

b. Sebaiknya alat ini dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan pengukuran dengan skala besar dan lebih berguna nantinya.

c. Kalibrasi yang digunakan harus lebih akkurat agar hasil pembanding yang diperoleh akan maksimal dan menjadi persamaan yang akurat.

• Arsyad, Sofyan, Ilmu Iklim dan Pengairan, CV Yasagama, Jakarta, 1983.

• Barry Gwoollard, Elektronika Praktis Cetakan Kedua, PT. Praditya Paramita, Jakarta, 1998.

• Ibnu Malik, Muhammad, Anistardi, Bereksperimen dengan Mikrokontroller 8031, Elex Media Komputindo,

• Jakarta, 1997. Malvino Leach, Prinsip-Prinsip dan Penerapan digital Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta, 1992.

• Malvino, Paul Albert, Prinsip – Prinsip Elektronika Jilid • I, Diterjemahkan oleh Sahat Pakpahan, Erlangga, Jakarta, 1996. • Millman, Halkias, Elektronika Terpadu, Erlangga , Jakarta, 1993. • Roger L. Tokheim, Sutisna, Prinsip-Prinsip Digital Edisi

• Kedua, Erlangga, 1994. Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler

• Kumpulan Artikel - 103 - Energi Angin / Wind Turbine / Wind Mill

• Lippsmeier , Georg , “ Bangunan Tropis “ PT Gelora Aksara Pertama , Cetakan Pertama , 1994

57

40 16,9 km/jam 16 km/jam Bahaya

50 15,2 km/jam 15 km/jam Bahaya

5.2 Pengujian keseluruhan alat.

Pada tahap ini pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang di buat telah berjalan atau tidak. Langkah yang dilakukan pada pengujian ini adalah:

a. Memastikan bahwa semua komponen, kabel dan alat telah terpasang dengan benar.

b. Menyalakan alat, apakah sudah siap untuk di ujicoba.

c. Menstabilkan sensor angin terlebih dahulu, agar dalam proses pengukuran dapat diperoleh akurasi data yang diinginkan.

d. Lampu LED biru dan merah akan menyala bersamaan dengan kondisi alat sedang ON, dan kecepatan angin pada kecepatan 00,1 atau 00,2 km/jam.

e. Lampu LED biru akan terus menyala bersamaan dengan bunyi buzzer disaat kecepatan angin mendekati level “HATI-HATI, BAHAYA dan SANGAT BAHAYA”.

Gambar 5.1 lampu LED menyala bersamaan.

Adapun bentuk fisik mekanik dari perangkat ini adalah sebagai berikut:

59

Gambar 5.3 Bentuk Fisik Perangkat Mekanik saat kondisi sedang ON.

Gambar 5.4 bentuk fisik LCD pada saat kondisi awal.

Pada tampilan LCD pada gambar diatas adalah dimana kondisi angin menunjukkan kecepatan 00,2 km/jam, dan itu merupakan kondisi dimana kecepatan angin yang diperoleh adalah didalam ruangan. Karena setiap ruangan pasti terdapat udara meskipun dalam skala yang sangat kecil.

BAB VI

PENUTUP

Dari pengujian alat pada tugas akhir ini, dapat ditarik kesimpulan dan saran yang nantinya dapat berguna untuk pengembangan alat ini secara lebih baik lagi.

6.1 Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan analisa yang telah dikemukakan pada bab sebelumnya, maka dapat disimpulkan bahwa :

a. Cara kerja dari alat “pengukur kecepatan angin pada gedung” ini yaitu untuk mengukur berapa besar kecepatan angin pada gedung yang nantinya mungkin sangat berguna untuk diketahui, pada pengujian prototype ini angin yang mencapai level sangat bahaya adalah dengan keterangan 15,1 - 15,2 km/jam. Namun jika kecepatan angin pada level yang sesungguhnya adalah mencapai 151-152 km/jam.

b. Alat ini akan membutuhkan kipas angin yang mempunyai kekuatan angin yang fokus, karena angin yang ada di sekitar akan sangat mempengaruhi daya kipas angin yang digunakan sebagai tes uji, untuk itu data yang akurat diharapkan dapat diperoleh dari hasil ujicoba alat.

61

6.2 Saran

Dari hasil pembahasan, maka saran yang dapat disampaikan adalah sebagai berikut :

a. Alat ini mungkin lebih baik di beri banyak buzzer atau LED yang bisa menjadi tanda apabila angin mencapai level yang tinggi.

b. Sebaiknya alat ini dapat dikembangkan lagi dengan menggunakan pengukuran dengan skala besar dan lebih berguna nantinya.

c. Kalibrasi yang digunakan harus lebih akkurat agar hasil pembanding yang diperoleh akan maksimal dan menjadi persamaan yang akurat.

• Arsyad, Sofyan, Ilmu Iklim dan Pengairan, CV Yasagama, Jakarta, 1983.

• Barry Gwoollard, Elektronika Praktis Cetakan Kedua, PT. Praditya Paramita, Jakarta, 1998.

• Ibnu Malik, Muhammad, Anistardi, Bereksperimen dengan Mikrokontroller 8031, Elex Media Komputindo,

• Jakarta, 1997. Malvino Leach, Prinsip-Prinsip dan Penerapan digital Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta, 1992.

• Malvino, Paul Albert, Prinsip – Prinsip Elektronika Jilid • I, Diterjemahkan oleh Sahat Pakpahan, Erlangga, Jakarta, 1996. • Millman, Halkias, Elektronika Terpadu, Erlangga , Jakarta, 1993. • Roger L. Tokheim, Sutisna, Prinsip-Prinsip Digital Edisi

• Kedua, Erlangga, 1994. Putra, Agfianto Eko, Belajar Mikrokontroler • Kumpulan Artikel - 103 - Energi Angin / Wind Turbine / Wind Mill

• Lippsmeier , Georg , “ Bangunan Tropis “ PT Gelora Aksara Pertama , Cetakan Pertama , 1994