RANCANGAN PENELITIAN
3.1. Perancangan Perangkat Keras
3.1.1. Rangkaian Mikrokontroler AT89S52
Semua program untuk sistem kendali alat pemantau jarak menonton televisi ini dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S52. Rangkaian mikrokontroler AT89S52 ditunjukkan pada gambar 3.2.
Pada gambar 3.2 untuk rangkaianoscillatormenggunakan kristal 12 MHz dan dua buah kapasitor 33 pF sehingga besarnya perioda untuk pindah menjalankan satu perintah dari perintah sebelumya dapat dihitung menggunakan persamaan 2.2 sehingga besarnya perioda pada perancangan adalah satu mikro detik.
Untuk mengembalikan kondisi kerja mikrokontroler pada posisi awal dibutuhkan logika 1 pada pin RST dan dapat dihitung menggunakan persamaan 2.3. Bila besar R1 = 10K dan mikrokontroler AT89S52 mempunyai logika 1 antara rentang tegangan 3V sampai dengan 5V maka besarnya R2yaitu:
1. Pada saat Vrst= 3V V = R R + R x VCC 3= 10000/(10000+R_2 ) x 5 R2= 6,66 KΩ 2. Pada saat Vrst= 5V V = R R + R x VCC 3 = 10000 10000 + R x 5 R2= 0
Maka pada peracangan dipilih nilai resistor R2sebesar 20Ω .
3.1.2. Rangkaian Tombol Pilihan dan Tombol Mulai
Pengguna dapat memilih ukuran layar televisi yang digunakan dengan cara menekan tombol pilihan. Ada 2 buah tombol pilihan yaitu naik dan turun. Tombol pilihan ini akan menghitung cacahan dari setiap penekanan yang selanjutnya akan diproses di dalam mikrokontroler. Sedangkan tombol start dirancang sama dengan tombol pilihan yang berfungsi untuk memulai pengukuran jarak setelah tombol pilihan selesai diset.
Ada 2 jenis tombol yang dapat digunakan pada mikrokontroler yaitu tombol dengan logika aktif rendah dan logika aktif tinggi. Rangkaian tombol dengan logika rendah ditunjukkan pada Gambar 3.3.
LED berfungsi sebagai indikator penanda cacahan setiap penekanan. Besarnya nilai resistor sebagai penghambat arus pada LED dapat dihitung dengan persamaan 2.4 maka besarnya resistor yaitu:
1. Pada saat I = 10mA
I V V R ( S LED) m R 10 ) 5 . 1 5 ( R = 350Ω
2. Pada saat I = 50mA
I V V R ( S LED) m R 50 ) 5 . 1 5 ( R = 70Ω
Maka pada peracangan dipilih nilai resistor R2sebesar 330Ω .
Gambar 3.4 Rangkaian Tombol Pilihan dan Tombol Mulai
Perancangan perangkat keras tombol pemilih ini yang digunakan adalah tombol dengan logika rendah. Banyaknya tombol pemilih mode ini terdiri dari tiga buah yang berfungsi untuk memilih ukuran layar televisi dan memulai sensor untuk bekerja. Gambar rangkaian tombol pilihan dan tombol mulai ditunjukkan pada gambar 3.4.
3.1.3. Rangkaian Sensor Ultrasonik
Rangkaian sensor ultrasonik terdiri dari sebuah modul sensor ultrasonik jenis PING))) Ultrasonik Ringe Finder #28015. Rangkaian sensor ultrasonik ditunjukkan pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Ultrasonik
Pada perancangan digunakan modul yang sudah tersedia sehingga antarmuka antara sensor ultrasonik dengan mikrokontroler tidak membutuhkan rangkaian tambahan. Antarmuka sensor ultrasonik dan mikrokontroler ditunjukkan pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Antarmuka Sensor Ultrasonik dan Mikrokontroler
3.1.4. Rangkaian LCD
LCD yang digunakan adalah LCD 16x4 yang memiliki tipe H1604A. Sama seperti LCD 16x2 LCD bertipe ini memungkinkan pemrogram untuk mengoperasikan komunikasi data secara 8 bit atau 4 bit. Jika menggunakan jalur data 4 bit akan ada 7 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 4 untuk jalur data). Jika menggunakan jalur data 8 bit maka akan ada 11 jalur data (3 untuk jalur kontrol dan 8 untuk jalur data). Tiga jalur kontrol ke LCD ini adalah EN (Enable), RS (Register Select) dan R/W (Read/Write).
Interface LCD merupakan sebuah parallel bus, hal ini sangat memudahkan dan sangat cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang ditampilkan sepanjang 8 bit dikirim ke LCD secara 4 atau 8 bit pada satu waktu. Jika mode 4 bit yang digunakan, maka 2 nibble data dikirim untuk membuat sepenuhnya 8 bit
(pertama dikirim 4 bit MSB lalu 4 bit LSB dengan pulsa clock EN setiap nibblenya). Mengirim data secara paralel baik 4 atau 8 bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk membuat sebuah aplikasi interface LCD. Penentuan mode operasi merupakan hal yang paling penting. Mode 8 bit sangat baik digunakan ketika kecepatan menjadi keutamaan dalam sebuah aplikasi dan setidaknya minimal tersedia 11 pin I/O (3 pin untuk kontrol, 8 pin untuk data). Sedangkan mode 4 bit minimal hanya membutuhkan 7 bit (3 pin untuk kontrol, 4 untuk data). Karena dalam penelitian ini kecepatan tidak sangat diutamakan, maka dipilih mode 4 bit.
Berdasarkan datasheet tegangan kontras (Vlcd) maksimum sebesar 5V sehingga dalam perancangan digunakan sebuah resistor variabel sebesar 10K yang berfungsi untuk membatasi tegangan yang masuk ke pin Vlcd. Rangkaian LCD dengan mode 4 bit ditunjukkan pada gambar 3.7.
Gambar 3.7 Rangkaian LCD dengan Mode 4 bit
3.1.5. RangkaianDriver Buzzer
Perancangan ini digunakan Buzzer yang berfungsi sebagai bunyi peringatan bila jarak tonton belum memenuhi syarat yang telah ditentukan. Perancangan ini menggunakan buzzer yangmemiliki rentang tegangan 6V sampai dengan 15V sehingga antarmuka antara buzzer dengan mikrokontroler membutuhkan rangkaian tambahan menggunakan transistor yang difungsikan sebagai saklar agar mikrokontroler tidak terbebani terlalu besar. RangkaianDriver buzzerditunjukkan pada Gambar 3.8.
Gambar 3.8 AntarmukaBuzzerdan Mikrokontroler
3.1.6. Rangkaian Pemutus Sinyal
Rangkaian pemutus sinyal ini berfungsi untuk memutus sinyal dari antena menuju rangkaian penala pada televisi. Prinsipnya yaitu penyaklaran secara mekanis dengan menggunakan sebuah relay yang dalam pemicuan koilnya menggunakan transistor yang difungsikan sebagai saklar. Dengan sistem penyaklaran ini diharapkan agar sinyal gambar yang merupakan gelombang AM dapat diganggu.
Pada perancangan rangkaian pemutus sinyal ini kabel dari antenna televisi akan dihubungkan ke kontak Normaly Close (NC) pada relay agar pada saat kondisi awal transistor aktif sinyal dari antena akan diputuskan sampai syarat jarak terpenuhi. Selain itu tujuan penggunaan kontak NC tersebut agar pada saat alat pada kondisi OFF sinyal dari antena televisi tetap dapat diteruskan ke rangkaian penala. Rangkaian pemutus sinyal disajikan pada gambar 3.9.
3.2. Perancangan Perangkat Lunak
3.2.1. Diagram Alir Program Utama
Gambar 3.10 Diagram Alir Program Utama
Proses awal program dimulai dengan penginisialisasian port-port dan variabel-variabel yang akan digunakan. Untuk C.DIST dan M.DIST dalam satuan centimeter serta INCHTV dalam satuan inch. Kemudian mikrokontroler akan menulis pada LCD mengenai informasi-informasi yang akan disampaikan. Setelah itu mikrokontroler akan membaca
masukan dari luar oleh tombol naik dan tombol turun dengan kondisi awal ukuran televisi 1 dan maksimal 29 dengan menampilkan langsung pada LCD mengenai INCHTV dan C.DIST. Sebelum sensor ultrasonik bekerja mikrokontroler akan membandingkan masukan yang terjadi pada tombol mulai, bila telah terjadi penekanan maka program mengaktifkan sensor ultrasonik dan bila belum terjadi penekanan program akan selalu berulang pada rutin tombol.
Selanjutnya mikrokontroler akan megirimkan sinyal ke sensor ultrasonik agar sensor bekerja dan sinyal pantul yang diterima akan diolah agar jarak penonton dapat dideteksi. Kemudian setelah proses terjadi hasilnya akan ditampilkan pada display LCD mengenai M.TIME dan M.DIST.
Hasil pengukuran sensor akan dibandingkan dengan C.DIST, bila M.DIST lebih kecil dari C.DIST maka mikrokontroler akan menyalakan rangkaian pemutus sinyal dan buzzer dengan memberikan logika “1” pada rangkaian driver tetapi bila M.DIST lebih
besar atau sama dengan C.DISC maka rangkaian driver dimatikan. Proses ini akan selalu berulang untuk mendapatkan M.DIST terus menerus. Secara umum diagram alir program utama dari pemantau jarak menonton televisi ditunjukkan pada gambar 3.10.
3.2.2. Diagram Alir Subrutin Tampilan
Gambar 3.11 Diagram Alir Subrutin Tampilan
Subrutin ini untuk melakukan proses perhitungan dan menampilkan pada LCD. Nilai awal variabel C yaitu satu sehingga pada awalnya pada LCD akan tertampil
“INCHTV : 1inch, C.DIST : 10.16cm, M.TIME : , M.DIST : “. Diagram alir subrutin
3.2.3. Diagram Alir Subrutin Tombol
Gambar 3.12 Diagram Alir Subrutin Tombol
Diagram alir subrutin tombol ditunjukkan pada gambar 3.12. Dua buah tombol pilihan yang terdiri dari tombol naik dan turun merupakan masukan mikrokontroler. Kondisi awal dari masukan ini yaitu satu dan saat tombol naik ditekan akan mencacah naik
satu sampai dengan ukuran layar maksimum sebesar dua puluh sembilan, bila tombol turun ditekan akan mencacah turun satu sampai dengan kondisi awal satu.
Program ini juga akan membandingkan tombol mulai, jika terjadi penekanan maka program akan lamgsung melompat ke subrutin ultrasonik untuk mengaktifkan sensor tetapi jika belum terjadi penekanan maka program akan selalu berulang dan menunggu sampai tombol mulai ditekan.
3.2.4. Diagram Alir Subrutin Ultrasonik
Modul PING))) Ultrasonic Ringe Finder #28015 mengukur jarak obyek dengan cara memancarkan gelombang ultrasonik (40KHz) selama tbrust (250μ s) kemudian
menunggu pantulannya. Modul PING))) Ultrasonic Ringe Finder #28015 memancarkan gelombang ultrasonik sesuai dengan input kontrol dari pin SIG (pulsa trigger dengan tout
min 3 μ s). Gelombang ultrasonik ini melalui udara dengan kecepatan kurang lebih 344 meter per detik, mengenai obyek dan memantul kembali ke modul PING))) Ultrasonic Ringe Finder #28015. Modul PING))) Ultrasonic Ringe Finder #28015 akan
mengeluarkan pulsa “high” pada pin SIG setelah memancarkan gelombang ultrasonik. Dan setelah gelombang pantulan terdeteksi, modul PING))) Ultrasonic Ringe Finder #28015
akan membuat pin SIG “low”. Lebar pulsa “high” (tin) ini sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonik untuk 2 x jarak obyek, sehingga jarak obyek yang terukur adalah (tinx 34.4) ÷ 2000 centimeter.
Dalam program diberi variabel tambahan yang berfungsi untuk menangani error yang terjadi. Proses ini akan terjadi bila sensor ultrasonik tidak menerima pantulan lebih dari 25000 cacahan lalu akan menampilkan pada LCD “SENSOR TIMEOUT dan __RESTARTED!__”. Setelah itu program akan mencacah kembali sebanyak 1000 cacahan
sebelum sensor aktif kembali untuk melakukan pengukuran jarak. Saat dilakukan cacahan program juga akan mengecek tombol naik dan turun, bila terjadi penekanan program akan langsung melompat ke subrutin tombol.
Cacahan tersebut tidak hanya terjadi bila sensor tidak menerima gelombang pantulan tetapi program juga akan mencacah dan mengecek tombol setelah melakukan perhitungan sebelum kembali melakukan pengukuran. Diagram alir subrutin ultrasonik ditunjukkan pada gambar 3.13.
3.2.5. Diagram Alir Subrutin Matikan
Subrutin matikan akan dijalankan bila M.DIST lebih kecil C.DIST. Program ini akan mengaktifkan dua buah driver yang terhubung dengan buzzer dan relay yang akan memutuskan sinyal. Diagram alir subrutin matikan ditunjukkan pada gambar 3.14.
Gambar 3.14 Diagram Alir Subrutin Matikan
3.2.6. Diagram Alir Subrutin Nyalakan
Subrutin nyalakan memiliki fungsi berkebalikan dengan subrutin matikan, jika M.DIST lebih besar atau sama dengan C.DIST program akan menonaktifkan dua buah driver yang terhubung buzzer dan relay sebagai pemutus sinyal. Diagram alir subrutin nyalakan ditunjukkan pada gambar 3.15.
BAB IV