Pembaca barcode code 39 berbasis mikrokontroler AT89S51 - USD Repository
PEMBACA BARCODE CODE 39 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Elektro
Disusun oleh : TONNY PUJIANTO NIM : 015114037 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SANATA DHARMA
CODE 39 BARCODE READER BASED ON AT89S51 MICROCONTROLLER THE FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements to Obtain the Sarjana Teknik Degree in Electrical Engineering
Arranged by :
TONNY PUJIANTO STUDENT NUMBER: 015114037 ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM ELECTRICAL ENGINERING DEPARTMENT ENGINEERING FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY
HALAMAN PERNYATAAN KEASLIAN HASIL KARYA
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, November 2006 Penulis Tonny Pujianto
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO1. Hidup adalah perjuangan
2. Berani hidup jangan takut mati, Takut mati jangan hidup, Takut hidup mati saja. (Trimurti “Imam Zarkasy, Zainudin Fanani, Ahmad Sahal)
3. ALLAH tidak akan merubah nasib suatu kaum, kecuali kaum itu sendiri yang merubahnya. (QS. Arra’du, ayat 11)
PERSEMBAHAN
Ku persembahkan tulisan ini untuk kedua orangtuaku tercinta, Kakakku satu – satunya dan orang yang sangat aku kasihi…
INTISARI
Barcode merupakan salah satu alat bantu identifikasi yang sering terteradalam berbagai produk, kartu identitas ataupun jenis barang lainnya guna mempermudah proses identifikasi. Walaupun banyak jenis alat bantu yang lain seperti magnetic band dan smart card, tapi barcode tetap dapat bertahan karena memiliki keunggulan tersendiri yang tidak dijumpai pada alat bantu yang lain. Alat pembaca barcode atau barcode reader dapat dibuat sendiri dengan rangkaian yang relatif sederhana dan harga yang relatif murah. Dengan tampilan pada LCD dan pengolahan data dengan Mikrokontroler AT89S51, karakter yang ada pada barcode dapat dikonversikan dan ditampilkan sehingga orang dapat membacanya. Alat pembaca barcode ini dirancang untuk dapat membaca barcode kode 39 dan menampilkan karakternya pada LCD.
Tugas akhir alat pembaca barcode (barcode reader) telah berhasil dibuat dengan kemampuan pembacaan hingga 11 karakter pada 1 kartu (bekas sim card perdana telepon seluler) dengan tingkat kesalahan rata - rata 10 %.
ABSTRACT
Barcode is one of the identification tool that often be attached in the products, ID card or other thing to ease the identification process. Although there are a lot of other identification tool have been made like’s magnetic band and smart card, but the barcode is still exist with its superiority.
The barcode reader can be made with a simple schematic and inexpensive price. With the LCD as the display and AT89S51 microcontroller as the data processing, the character of the barcode can be converted and displayed so that people can read. This barcode reader have been made for the barcode code 39 and display the character on the LCD.
Barcode reader as the final project have been tested and can read up to 11 character on the card (mobile phone sim card) with 10 % average error.
KATA PENGANTAR
Bismillahirrohmanirrohim.Dengan menyebut nama ALLAH yang maha pengasih dan penyayang, penulis mengucapkan puji syukur atas berkat, rahmat dan ridho-Nya, sehingga alat pembaca barcode kode 39 ini akhirnya dapat diselesaikan dengan hasil yang memuaskan.
Dengan selesainya tugas akhir ini yang merupakan salah satu syarat untuk meraih gelar sarjana pada jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta, penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tuaku tercinta, atas segalanya yang telah diberikan dan tak akan pernah dapat ternilai harganya.
2. Bapak Ir. Iswanjono, M.T selaku pembimbing, atas segala pemikiran dan bimbingannya dari awal hingga akhir pembuatan tugas ahir ini.
3. Suchi Desamaryta yang selalu memberi semangat dan dorongan serta kasih dan sayang hingga penulis dapat terus berjuang dan berjuang.
“be an Angel”.
4. Kakakku yang tercinta, mas Eko “we will together in this “war” for
the bright future
”
5. Temen – temen kontrakan yang badung – badung : clause dominica, Teguh, Ari, Saliem dan CB ‘Ciberiouse’, terimakasih atas semua
6. Temen – temen Teknik Elektro 2001 “Cayo Elektro 2001”, tetap semangat dan teruslah berjuang untuk Indonesia tercinta.
7. Temen – temen IKMIP, Benk-benk “cepetan selesaiin skripsinya”, Tiesta, Nanda, Yudie “Apoet”, “ I miss you all, so much”, Thuesti, Ikoq, N(“,)p3ks, MeeCha, Iin, Rain-nee, Woelan, Nur “din”, Ice-tea dan semuanya “keep your spirit for the holly fighter”
8. Seluruh dosen Fakultas Teknik yang telah membagikan ilmunya selama penulis berada di Universitas Sanata Dharma
9. Bapak A. Bayu Primawan, S.T.,M.Eng selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
10. Romo Ir. Greg. Heliarko SJ.,SS.,BST.,MA.,M.Sc selaku Dekan Fakultas Teknik, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
11. Dan semua pihak yang tidak dapat penulis disebutkan, makasih banyak, ALLAH yang membalas segalanya.
Penulis menyadari bahwa dalam pembuatan dan penulisan tugas akhir ini masih banyak kelemahan dan kekurangan. Oleh karena itu masukan dari semua pihak sangat penulis harapkan.
Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua, ALLAH memberkati. Amiin.
Yogyakarta, November 2006
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ...................................................................................... iHALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING .......................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN........................................................................ iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ........................................................ vMOTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... vi
INTISARI ....................................................................................................... vii
ABSTRACT.................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR.................................................................................... ix
DAFTAR ISI................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN............................................................................... 1
1.1 Judul ...................................................................................................... 1
1.2 Latar Belakang Masalah ........................................................................ 1
1.3 Perumusan Masalah ............................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah .................................................................................... 2
1.5 Tujuan .................................................................................................... 3
1.6 Manfaat ................................................................................................. 3
BAB II DASAR TEORI ................................................................................ 6
2.1 Barcode ................................................................................................. 6
2.1.1 Barcode satu dimensi .................................................................. 6
2.1.2 Barcode dua dimensi................................................................... 8
2.1.3 Kode pada Barcode Kode 39 ...................................................... 9
2.1.4 Cara Pembacan barcode ............................................................. 11
2.2 Sensor barcode Reader ........................................................................... 11
2.2.1 Rangkaian Photo Diode .............................................................. 11
2.2.2 Rangkaian LED Super Bright ..................................................... 13
2.3 Pengondisi Sinyal.................................................................................... 15
2.4 Motor Stepper ......................................................................................... 16
2.5 Penggerak Motor Stepper ....................................................................... 18
2.6 Penampil LCD 2 x 6 karakter ................................................................. 19
2.7 Mikrokontroler AT89S51 ....................................................................... 22
2.8 Osilator Mikrokontroler .......................................................................... 25
BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ................................. 26
3.1 Diagram Blok Pembaca Barcode (Barcode reader) ............................... 26
3.2 Kartu barcode ......................................................................................... 26
3.3 Sensor Barcode Reader........................................................................... 27
3.3.1 LED super bright ........................................................................... 27
3.3.2 Frekuensi Pemodulasi .................................................................... 28
3.4 Pengondisi Sinyal.................................................................................... 30
3.5 Motor Stepper ......................................................................................... 31
3.6 Penggerak Motor Stepper ....................................................................... 33
3.7 Penampil LCD ........................................................................................ 35
3.8 Mikrokontroler AT89S51 ....................................................................... 36
3.8.1 Osilator Mikrokontroler AT89S51 ............................................. 37
3.8.2 Data Masukan Mikrokontroler AT89S51 ................................... 38
3.8.3 Pensaklaran (Switching) oleh Mikrokontroler ............................ 39
3.8.4 Diagram Alir dan Algoritma Keseluruhan Sistem Kerja ............ 39
3.8.5 Diagram Alir dan Algoritma Subroutine Pengambilan Data ...... 42
3.8.6 Diagram Alir dan Algoritma Subroutine Konversi Data ............ 45
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................... 47
4.1 Pengamatan dari Alat .............................................................................. 48
4.1.1 Kartu Barcode ............................................................................. 49
4.1.2 Ketelitian Barcode Reader.......................................................... 49
4.1.3 Proses Pembacaan Barcode ........................................................ 50
4.2 Data Pengamatan .................................................................................... 51
4.2.1 Data Pengamatan Perangkat Keras ............................................. 51
4.2.2 Data Pengamatan Pembacaan Barcode....................................... 52
BAB IV KESIMPULAN................................................................................ 58
5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 58
5.2 Saran ....................................................................................................... 58
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... 59
LAMPIRANAFTAR TABEL
1. Tabel 2.1 Karakter ASCII barcode kode 39 ........................................... 9
2. Tabel 2.2 Tampilan LCD ........................................................................ 21
3. Tabel 2.3 Fungsi pin pada port 3 ............................................................ 24
4. Tabel 3.1 Penggunaan port pada Mikrokontroler ................................... 37
DAFTAR GAMBAR
1. Gambar 1.1 Satu karakter dan ukuran barcode....................................... 3
2. Gambar 2.1 Barcode jenis code 39 ......................................................... 6
3. Gambar 2.2 barcode jenis code 128........................................................ 7
4. Gambar 2.3 barcode jenis interleaved 2 of 5 .......................................... 7
5. Gambar 2.4 barcode jenis UPC .............................................................. 8
6. Gambar 2.5 barcode jenis PDF417......................................................... 9
7. Gambar 2.6 Rangkaian photo diode padan sensor barcode reader ........ 12
8. Gambar 2.7 Rangkaian timer 555 astable .............................................. 14
9. Gambar 2.8 Rangkaian dara LED super bright ...................................... 14
10. Gambar 2.9 Op-amp sebagai pembanding.............................................. 15
11. Gambar 2.10 Pergerakan motor Stepper “full step”................................ 16
12. Gambar 2.11 Pergerakan motor Stepper “half step”............................... 17
13. Gambar 2.12 Gelombang dasar pergerakan pulsa motor Stepper........... 19
14. Gambar 2.13 Display LCD 2 x 16 karakter ........................................... 20
15. Gambar 2.14 Konfigurasi pin AT89S51 ................................................. 23
16. Gambar 3.1 Diagram blok barcode reader............................................. 26
17. Gambar 3.2 Kartu yang memiliki barcode ............................................. 27
18. Gambar 3.3 Rangkaian photo diode dan transistor ................................. 28
19. Gambar 3.4 Rangkaian pembagi tegangan ............................................. 31
22. Gambar 3.7 Diagram blok penggerak motor Stepper ............................. 34
23. Gambar 3.8 Tampilan pada LCD 2 x 16 karakter................................... 36
24. Gambar 3.9 Rangkaian LCD pada Mikrokontroler ................................ 36
25. Gambar 3.10 Rangkaian osilator Mikrokontroler AT89S51 .................. 37
26. Gambar 3.11 Rangkaian masukan ke AT89S51 ..................................... 37
27. Gambar 3.12 Rangkaian pensaklaran oleh Mikrokontroler ................... 39
28. Gambar 3.13 Diagram alir sistem kerja barcode reader ........................ 41
29. Gambar 3.14 Diagram alir proses pengambilan data Barcode ............... 43
30. Gambar 3.15 Diagram alir proses konversi data menjadi karakter ASCII ...................................................................................................... 46
31. Gambar 4.1 Bentuk fisik alat dilihat dari atas tanpa penutup ................. 47
TM
32. Gambar 4.2 Barcode reader PromtScan ............................................. 48
33. Gambar 4.3 Barcode yang ditempel pada bekas kartu perdana (sim
card ) telepon seluler .............................................................................. 48
34. Gambar 4.4 Spesifikasi dan logika yang diberikan oleh barcode .......... 49
35. Gambar 4.9 Peletakan sensor pembaca barcode..................................... 50
36. Gambar 4.10 Tampilan karakter salah pada LCD................................... 52
37. Gambar 4.5 Barcode dengan karakter *15114037*................................ 56
38. Gambar 4.6 Barcode dengan karakter *05422001*................................ 56
39. Gambar 4.7 Barcode dengan karakter *69009009*................................ 56
40. Gambar 4.8 Barcode dengan karakter *11121983*................................ 57
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Judul Pembaca barcode kode 39 berbasis mikrokontroler AT89S51.
1.2. Latar Belakang Masalah
Di awal perkembangannya, penggunaan barcode dilakukan untuk membantu proses pemeriksaan barang-barang secara otomatis pada supermarket.
Tetapi saat ini barcode sudah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi seperti pada kartu identitas, kartu kredit dan untuk pemeriksaan secara otomatis pada perpustakaan.
Barcode digambarkan dalam bentuk baris hitam tebal dan tipis yang
disusun berderet sejajar horisontal. Untuk membantu pembacaan secara manual, dicantumkan juga angka-angka dibawah barcode tersebut. Angka-angka tersebut tidak mendasari pola barcode yang tercantum. Ukuran dari barcode tersebut dapat diperbesar maupun diperkecil dari ukuran nominalnya tanpa tergantung dari mesin yang membaca[1].
Walaupun teknologi semakin berkembang dengan ditemukannya media
magnetic , rfid, electronics tags, serial EEPROM (seperti pada smart card),
barcode terus bertahan dengan kelebihan – kelebihan yang dimilikinya. Media
pembacaan barcode juga tersedia begitu banyak di pasaran dengan harga yang
2 Berdasar alasan di atas, penulis merancang dan membuat alat pembaca
barcode (Barcode reader) dengan keluaran pada LCD. Alat ini, dirancang untuk
dapat membaca barcode kode 39 dan menampilkan kode – kode barcode pada LCD.
1.3. Perumusan Masalah
Dalam perancangan ini, barcode dibuat sendiri dan di tempelkan pada kartu perdana simcard bekas. Sedangkan untuk pembaca barcode (barcode
reader ) diperlukan beberapa hal, yaitu :
1. Penempatan sensor dan sensifitas sensor sehingga sensor dapat membaca barcode dan meminimalisasi kesalahan sehingga data yang didapat lebih aktual
2. Proses pengolahan data oleh pengondisi sinyal dan mikrokontroler (AT89S51) sehingga data tersebut dapat ditampilkan menggunakan LCD.
1.4. Batasan Masalah
Batasan masalah pada perancangan ini adalah :
1. Barcode kode 39
Barcode kode 39 berupa garis hitam dan putih yang memiliki
spesifikasi : Tinggi barcode : 8 mm
3 Ukuran 1 (satu) bar dan space lebar : 1.446 mm
Gambar 1.1. Satu karakter dan ukuran barcodeJumlah bar dan space untuk 1 (satu) karakter : 9 Jarak antar karakter : 0.578 mm
2. Hanya menggunakan digit biner data (8 digit biner) dari 9 digit biner barcode .
3. Barcode (standar) yang dibuat sendiri menggunakan Corel Draw dengan font 3 of 9.
1.5. Tujuan
Perancangan ini bertujuan untuk dapat membaca barcode kode 39 dan ditampilkan pada LCD agar dapat dibaca oleh manusia.
1.6. Manfaat
Manfaat dari perancangan dari alat ini antara lain:
4 b. Dapat digunakan sebagai dasar untuk membuat perancangan yang lebih besar (daftar hadir, tiket, pintu masuk dan lain - lain).
c. Menambah pengetahuan tentang teknologi barcode 1.7.
Metodologi Penelitian
Pada perancangan alat ini, penulis menggunakan metode penelitian sebagai berikut :
1. Perumusan masalah
2. Pengumpulan faktor – faktor pendukung
3. Perancangan untuk menyelesaikan masalah 4. Pengimplementasian dari rancangan.
5. Pengambilan data dan percobaan – percobaan
6. Menganalisa dan membuat laporan 1.8.
Sistematika Penulisan
Penulisan tugas akhir ini ditulis dengan sistematika sebagai berikut:
BAB I Pendahuluan Bab ini berisi judul, latar belakang masalah yang mendasari pemilihan judul tugas akhir, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan dan manfaat penelitian, metode penelitian, hipotesa dan sistematika penulisan tugas akhir.
5
BAB II Dasar teori Bab ini berisi dasar teori rangkaian yang dibentuk dari kompenen- komponen yang dipakai dalam perancangan barcode reader, antara lain: rangkaian sensor barcode (rangkaian LED infra merah danrangkaian
photo diode ), LDC 2×16 karakter, rangkaian penggerak motor stepper, mikrokontroler AT89S51, spesifikasi dan cara pembacaan barcode.
BAB III Perancangan alat Bab ini berisi tentang perancangan nilai-nilai komponen serta cara menghubungkan dan menggunakan rangkaian-rangkaian seperti yang disebutkan pada BAB II untuk membentuk suatu sistem rangkaian elektronika yang mengendalikan barcode reader. BAB ini juga memuat algoritma dan diagram alir (flowchart) dalam membuat program yang akan dijalankan pada mikrokontroler AT89S51.
BAB IV Hasil dan pembahasan Bab ini berisi tentang hasil dan pembahasan terhadap hasil akhir dan pengujian alat. BAB V Kesimpulan
BAB II DASAR TEORI 2.1. Barcode Barcode adalah kode berupa beberapa garis atau titik hitam dan putih.
memiliki 2 bentuk, yaitu :
Barcode 1.
barcode 1 dimensi 2. barcode 2 dimensi 2.1.1.
Barcode Satu Dimensi
satu dimensi biasanya dinamakan linear bar codes (kode
Barcode
berbentuk baris). Contoh barcode satu dimensi antara lain [1]:
- Kode 39 (code 3 of 9)
Adalah sebuah barcode alphanumerik (full ASCII) yang memiliki panjang baris yang bervariasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1. Aplikasi barcode jenis kode 39 adalah untuk
inventory , asset tracking dan digunakan pada tanda pengenal identitas.
- Kode 128
Adalah suatu barcode alphanumerik (full ASCII) yang memiliki kerapatan (density) yang sangat tinggi dan panjang baris yang bervariasi, seperti terlihat pada gambar 2.2. Barcode kode 128 ideal untuk aplikasi seperti shipping and warehouse management (pangaturan maskapai pelayaran dan pengelolaan gudang).
Gambar 2.2. Barcode jenis kode 128- Interleaved 2 of 5
Adalah sebuah barcode yang berbentuk numerik dan memiliki panjang baris yang bervariasi, seperti terlihat pada gambar 2.3.
Barcode interleaved 2 of 5 dapat dipergunakan untuk aplikasi industri dan laboratorium.
Gambar 2.3. Barcode jenis Interleaved 2 of 5- UPC (Universal Product Code)
Adalah sebuah barcode yang berbentuk numerik dan memiliki panjang baris yang tetap (fixed), seperti terlihat pada gambar 2.4.
UPC digunakan untuk pelabelan pada produk-produk kecil/eceran (retail product labeling). Simbol ini dibuat untuk kemudahan pemeriksaan keaslian suatu produk. Bilangan-bilangan UPC harus diregistrasikan atau terdaftar di Uniform Code Council.
Gambar 2.4. Barcode jenis UPC 2.1.2.Barcode Dua Dimensi
Adalah barcode yang dikembangkan lebih dari sepuluh tahun lalu, tetapi baru sekarang ini mulai semakin populer. Barcode dua dimensi ini memiliki beberapa keuntungan dibandingkan linear bar codes (barcode satu dimensi). Dengan barcode dua dimensi, informasi atau data yang besar dapat disimpan di dalam suatu ruang (space) yang lebih kecil. Contoh barcode dua dimensi adalah “symbology PDF417” seperti terlihat pada gambar 2.5.
Barcode jenis ini dapat menyimpan lebih dari 2000 karakter di dalam sebuah
2 ruang (space) yang berukuran 4 inch persegi (in ).
Gambar 2.5. Barcode jenis PDF417 2.1.3.1
4
4
1
1
1
5
5
1
1
1
6
6
1
1
1
7
1
1
1
1
Kode pada Barcode Kode 39
1
Satu karakter pada barcode kode 39 memiliki 9 elemen yaitu 5 bar (garis vertikal hitam) dan 4 spasi (garis vertikal putih) yang disusun secara bergantian. Tiga dari sembilan elemen tersebut memilki ketebalan yang lebih dari lainnya. Oleh karena itu, kode ini biasa disebut juga code 3 of 9 atau juga sering disebut kode 39. Tiga elemen yang lebih tebal tersebut terdiri dari 2 bar dan 1 spasi, elemen yang lebar mewakili digit biner 1 dan elemen yang sempit mewakili digit biner 0 [2].
Tabel 2.1. Karakter ASCII barcode kode 39 [2].Digit biner Karakter ASCII Barcode
B (C) S (D0) B (D1) S (D2) B (D3) S (D4) B (D5) S (D6) B (D7)
1
1
1
1
1
3
1
1
2
2
1
1
1
3
1
Tabel 2.1. (Lanjutan) Karakter ASCII barcode kode 39 [2]Digit biner Karakter Barcode B
S B S B S B S B ASCII (D0) (D1) (D2) (D3) (D4) (D5) (D6) (D7) (C)
B
1
1
1
1
1 B C
1
1
1 C D
1
1
E 1 D
1
1
1 E F
1
1
1 F G
1
1
1
1 G H
h
I
1
1
1
i
J
1
1
1
1
1 J K
1
1
1 K L
1
1
1 L M
1
1
1 M N
1
1
O 1 N
1
1
1 O P
1
1
1 P Q
1
1
1 Q R
1
1
1 R S
1
1
T 1 S
1
1
1 T U
V
1
1
1 U
1
1
1 V W
X
1
1
1 W
1
1
Y 1 X
1
1
1 Y Z
1 1 - .
1 Z
- 1
1
1
1
1
1
1 . SPACE
1 1 * $
- 1
1
1
1
$
/
1
1
1
/
- %
1
1
- 1
1
1
1
%
Jumlah digit biner pada barcode kode 39 adalah 9 digit. Barcode kode 39 tidak memiliki check digit tersendiri, tapi mampu melakukan memperbaiki kesalahan yang ditemukan [5]. Pada perancangan yang penulis lakukan, proses pengecekan ini tidak dilakukan, sehingga digit biner yang diambil hanya digit data (D0 – D7) 2.1.4.
Cara Pembacaan Barcode
Pembacaan barcode jenis code 39 (berupa garis) yang penulis pakai menggunakan sistem pemantulan cahaya (sistem pena). Sebagai sumber cahaya (pena) adalah LED super bright dan sebagai penerima cahaya adalah
photo diode yang dihubungkan ke basis transistor. LED super bright
memancarkan cahaya sehingga mengenai permukaan barcode. Bila permukaan yang terkena cahaya adalah garis putih, maka cahaya akan dipantulkan ke photo diode sehingga photo diode aktif dan transistor juga aktif (logika 0). Bila yang terkena cahaya adalah garis hitam, cahaya akan diserap atau tidak dipantulkan sehingga photo diode tidak aktif dan transistor juga tidak aktif (logika 1). [3]
Pada perancangan ini, perbandingan antara elemen tebal dan tipis adalah ± 2,5 : 1.
2.2. Sensor Barcode Reader
Sensor barcode reader terdiri dari 2 buah device, LED super bright dan photo dioda. LED super bright berfungsi sebagai sumber cahaya (transmiter) dan photo diode sebagai penerima (receiver).
2.2.1. Rangkaian Photo diode
dirangkai dengan sebuah transistor agar photo diode
Photo diode dapat difungsikan sebagai saklar seperti halnya phototransistor[7].
Rangkaian photo diode seperti terlihat pada gambar 2.6. VCC PHOTODIODE 1 R 2 2 Q1 1
3 Gambar 2.6. Rangkaian photo diode pada sensor Barcode Reader
Untuk mengetahui keluaran tegangan dari Q
1 pada gambar 2.6, harus
didapat nilai I B . Besar niai I B dapat dihitung dengan rumus :
V −
CC BEV
(2.1)
I = B R R D β +
2
1 Bila nilai I sudah diketahui, maka nilai I adalah : B C
I = β
C B
I (2.2)Sehingga : (2.3)
V =
CE CC C
V −
I R
1 Cahaya LED super bright yang terpantul dan masuk ke photo diode
basis transistor (I B ) akan semakin besar, sesuai dengan persamaan (2.1).
Keadaan tersebut akan menyebabkan arus collector (I ) akan besar, sehingga
C nilai V CE akan semakin kecil, sesuai dengan persamaan (2.2 dan 2.3).
Sebaliknya, apabila tidak ada cahaya LED super bright (cahaya tidak memantul), maka photo diode tidak aktif (nilai R besar) sehingga arus I
D2 B
kecil dan mengakibatkan arus collector (I C ) kecil sehingga V CE besar [persamaan (2.2 dan 2.3)].
Dengan menggunakan persamaan (2.1), diperoleh : β R
I B B D CC BE
I R = V − +
V
1
2
(2.4)
R I = V − V −
I R
β B CC BE B D
1
2 Kemudian dengan mengacu pada persamaan (2.2), maka persamaan (2.3)
dapat dituliskan: (2.5)
V = V −
I R CE CC B C β
V V
V V
I R CE CC CC BE B B = − ( − − )
V = CE BE B B
V I R 2.2.2.
- (2.6)
Rangkaian LED Super Bright LED super bright dimodulasi oleh sebuah pembangkit (osilator)
gelombang kotak. Hal ini dilakukan untuk menambah sensitifitas penerimaan cahaya pada photo diode . Osilator dibangkitkan dengan rangkaian timer 555 seperti terlihat pada gambar 2.7. Besarnya frekuensi yang dihasilkan
astable
dapat dihitung dengan rumus:
Gambar 2.7. Rangkaian Timer 555 Astable (datasheet LM555)Untuk dapat mengaktifkan LED super bright, dibutuhkan arus basis (I B ). I B dihasilkan oleh tegangan keluaran osilator saat T H (logika 1) dan LED
super bright akan tidak aktif saat T L (logika 0). Tegangan saat T H dianggap
sebagai V . Gambar 2.8 memperlihatkan rangkaian dasar dari LED super
CC B bright , sedangkan besarnya arus I B dapat dinyatakan: .
V − CC D D V = R
I
2 V −
CC D
V
(2.8)
R =
2 I
VCC
D
R2 D1Gambar 2.8. Rangkaian dasar LED super bright2.3. Pengondisi Sinyal
Pengondisi sinyal yang digunakan adalah rangkaian pembanding menggunakan penguat opersional (Op-Amp). VCC 8 U1A Sensor Barcode VCC R2 R1
3 + - 2 4 1 Mikrokontroller
Gambar 2.9. Op-Amp sebagai pembanding- Vout = − Vsat ≅ Vcc , Vn > Vp +
(2.9) Vout = ≅ Vee , Vn < Vp - Vsat
Pada perancangan ini, Op-Amp dipakai sebagai komparator atau pembanding. Komparator akan membandingkan inverting input (V n ) dan (V ). Apabila nilai V lebih besar daripada nilai V , maka
non-inverting input p n p
tegangan keluaran (V OUT ) akan sama dengan -V SAT atau mendekati nilai tegangan -V . Jika tegangan pada V lebih kecil daripada nilai tegangan
CC n pada V P , maka V OUT akan mendekati nilai tegangan +V CC .
Tegangan acuan (V reff ) pada gambar 2.9 merupakan tegangan masukan pada inverting input. Besarnya tegangan acuan harus berada diantara tegangan masukan non-inverting yang merupakan tegangan yang berasal dari sensor barcode. Besarnya tegangan referensi dapat dihitung dengan persamaan :
2.4. Motor Stepper
Motor stepper terdiri atas magnet permanen yang berputar pada porosnya, yang sering disebut rotor, dan elektromagnet pada bagian yang tidak bergerak yang berada pada sekeliling motor, yang sering disebut stator.
Gambar 2.10 menunjukkan sebuah putaran penuh pada motor stepper. Pada posisi 1, dapat dilihat bahwa rotor berada pada posisi atas, yang berarti rotorpada bagian ini aktif (elektromagnet diberi tegangan). Untuk menggerakan
rotor searah jarum jam (clockwise), elektromagnet bagian atas di-non-
aktifkan dan elektromagnet bagian kanan diaktifkan, yang mengakibatkan bergerak 90 searah jarum jam. Rotor akan bergerak dengan sendirinya
rotor
mengikuti elektromagnet yang diaktifkan. Proses ini diulang dengan cara yang sama pada elektromagnet bagian bawah dan kiri hingga mencapai posisi awal.
Gambar 2.10. Pergerakan motor stepper “full-step” [6] Pada contoh di atas, digunakan “full-step” atau resolusi tunggal dengan resolusi putaran motor adalah 90 . Sedangkan pada kenyataannya, resolusi putaran motor jauh lebih tinggi dari ini (derajat putaran per pulsa). Sebagai contoh, untuk motor dengan resolusi 5 akan bergerak 5 per pulsa, atau membutuhkan 75 pulsa (step) untuk berputar satu putaran penuh.Bila motor digunakan untuk memindahkan barang, maka jarak tempuh perpindahan dapat dituliskan dengan persamaan : α
X = × π d
(2.11)
360
dengan X adalah jarak perpindahan (m), α adalah resolusi sudut per step, d adalah diameter roda putar, dan
π = 3.141592654 Untuk “half-step” atau resolusi ganda, pada posisi awal, elektromagnet bagian atas akan aktif, kemudian dua elektromagnet aktif untuk langkah ke dua. Akibat dari perbandingan kedua elektromagnet tersebut, rotor akan berada diantaranya. Kemudian untuk putaran selanjutnya, hanya elegtromagnet sebelah kanan yang aktif. Begitu seterusnya hingga rotor kembali pada posisi awal. Gambar 2.11 memperlihatkan tiga pergerakan rotor pada resolusi ganda[6].
2.5. Penggerak Motor Stepper
Penggerak motor stepper menggunakan rangkaian digital dengan sebuah osilator pembangkit gelombang kotak timer 555 astable seperti terlihat pada gambar 2.7. Pergerakan per langkah motor stepper akan sama dengan nilai frekuensi yang dibangkitkan oleh osilator tersebut. Nilai frekuensi yang dibangkitkan oleh osilator dapat dihitung dengan persamaan (2.4). Keluaran dari osilator akan mengendalikan IC bidirectional 4-bit shift
register yang kemudian dikonversikan untuk mengendalikan IC penggerak
motor stepper unipolar. Keluaran dari osilator juga mengendalikan IC flip- flop dual ‘D’ tipe positive-edge-triggered yang akan mengendalikan saklar pergerakan motor (CW atau CCW) pada IC bidirectional 4-bit shift [8].
register
Gambar 2.12 menunjukkan gelombang keluaran dari osilator dan keluaran dari IC bidirectional 4-bit shift register. T High gelombang ICsama dengan 1 gelombang penuh keluaran
bidirectional 4-bit shift register osilator.
Gambar 2.12. Gelombang dasar pergerakan pulsa motor stepper [8] 2.6.Penampil LCD 2 X 6 Karakter
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu tampilan (display) dari bahan cairan kristal yang dioperasikan dengan menggunakan sistem dot matriks. Pada perancangan alat ini digunakan Display LCD 2 × 16 karakter seperti terlihat pada gambar 2.13, yang artinya LCD ini memiliki 2 baris dan 16 kolom karakter. Sehingga jumlah total karakter yang dapat ditampilkan sekaligus adalah sebanyak 32 karakter. Masing-masing karakter tersebut terbentuk dari susunan dot yang berukuran 8 baris dan 5 kolom dot.
7 DB0
8 DB1
LCD DISPLAY
9 DB2
10 2 * 16 KARAKTER
DB3
11 DB4
12 DB5
13 DB6
14 DB7
1
5
6
16
2
3
4
15 Vcc Vee GND A K
R/W
RS E
5v
Gambar 2.13. Display LCD 2 × 16 karakterLCD menggunakan sistem pengiriman data 8-bit dan diperlukan 10 jalur data untuk berhubungan dengan sistem mikrokontroler AT89S51.
Kesepuluh jalur data tersebut adalah : 1.
Delapan jalur data untuk mengirimkan data instruksi dan data karakter yang akan ditampilkan. Kedelapan jalur tersebut secara berurutan yaitu kaki 7 (DB0), kaki 8 (DB1), kaki 9 (DB2), kaki 10 (DB3), kaki 11 (DB4), kaki 12 (DB5), kaki 13 (DB6), kaki 14 (DB7).
2. Dua jalur lainnya adalah kaki 4 (RS/Register select), dan kaki 6 (E/Enable).
LCD yang digunakan adalah LCD yang memiliki 16 pin, seperti ditunjukkan pada tabel 2.2.
Tabel 2. 2. Tampilan LCD Nomor Pin Simbol Nomor Pin Simbol
1 V EE (0V) 9 DB2
2 V CC (5V) 10 DB3
3 GND (0V)
11 DB4
4 RS
12 DB5
5 R/W
13 DB6
6 E
14 DB7
7 DB0
15 A
8 DB1
16 K Deskripsi pin: 1.
DB0 s/d DB7, merupakan jalur data yang dipakai untuk menyalurkan kode ASCII maupun perintah pengatur kerja LCD.
2. RS (register select), merupakan pin yang dipakai untuk membedakan jenis data yang dikirim ke LCD. Jika RS berlogika ‘0’, maka data yang dikirim adalah perintah untuk mengatur kerja LCD. Jika RS berlogika ‘1’, maka data yang dikirim adalah kode ASCII yang ditampilkan.
3. R/W (read/write), merupakan pin yang digunakan untuk mengaktifkan pengiriman dan pengambilan data ke dan dari LCD. Jika R/W berlogika ‘0’, maka akan diadakan pengiriman data ke LCD. Jika R/W berlogika ‘1’, maka akan diadakan pengambilan data dari LCD.
4. E (enable), merupakan sinyal sinkronisasi. Saat E berubah dari logika ‘1’ ke ‘0’, maka data di DB0 s/d DB7 akan diterima atau diambil dari port mikrokontroler.
5. A (anoda) dan K (katoda), merupakan pin yang digunakan untuk
2.7. Mikrokontroler AT89S51
Mikrontroler AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis mikrokontroler ini pada prinsipnya dapat digunakan unutuk mengolah data per bit maupun data 8 bit secara bersamaan. Gambar 2.14 menunjukkan susunan kaki dari mikrokontroler AT89S51. Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut :
Sebuah Central Processing Unit 8 bit. Osilator internal dan rangkaian pewaktu. RAM internal 128 x 8 bit. Flash memori 4 Kbyte. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal).
Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/O.
Sebuah serial port dengan kontrol serial full duplex UART. Kemampuan unutuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika.
Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1,1 mikrodetik pada frekuensi 11,0592 Mhz.
Gambar.2.14 Konfigurasi pin AT89S51 Penjelasan beberapa pin mikrokontroler adalah sebagai berikut : 0 merupakan port paralel 8 bit dua arah. Posisi Low
Port Significant Bit (LSB) terletak pada pin 39 dan Most Significant Bit (MSB) terletak pada pin 32.
1 merupakan port paralel 8 bit dua arah. Posisi (LSB)
Port terletak pada pin 1 dan (MSB) terletak pada pin 8.
2 merupakan port paralel 8 bit dua arah. Port ini megirim
Port byte alamat-alamat bila dilakukan pengaksesan memori
eksternal. LSB terletak pada pin 21 dan MSB pada pin 28. 3 merupakan port paralel 8 bit dua arah. Posisi (LSB)
Port