3.1 Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok merupakan gambaran dasar untuk merancang dan akhirnya membuat suatu system/alat yang akan dibuat.adapun alat yang akan dibuat disini adalah suatu system penghitungan waktu secara otomatis. Secara garis besar perancangan system penghitungan waktu secara otomatis ini menggunakan beberapa rangkaian utama lainnya, yakni : rangkaian mikrokntroller AT89S51, rangkaian power supply, rangkaian dipswitch/saklar, rangkaian display led, dan rangkaian buzzer/alarm. Diagram blok dari system penghitungan waktu secara otomatis yang akan dibuat adalah :
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian
Dari gambar 3.1 diatas dapat dituliskan fungsi dari beberapa rangkaian utama tersebut, antara lain :
Dipswitch/saklar Mikrokontroller AT 89S51 Buzzer/Alar m Display LED Rangkaian power supply
1. Rangkaian power supply berfungsi sebagai rangkaian yang memberikan tegangan DC sebesar 5 volt ke semua rangkaian pendukung yang membentuk alat ini.
2. Rangkaian dipswitch/saklar berfungsi sebagai input yang memberi data masukan ke bagian mikrokontroller untuk diolah sesuai dengan program yang telah diisikan, dimana data yang diberikan berupa kondisi logika high ( saklar dalam keadaan on ) dan kondisi logika low ( saklar dalam keadaan off ).
3. Rangkaian mikrokontroller AT89S51 berfungsi sebagai rangkaian utama/otak dari semua rangkaian yang mengendalikan semua system yang digunakan didalam pembuatan alat ini.
4. Rangkaian buzzer/alarm berfungsi sebagai rangkaian output yang memberikan ouput berupa suara pada saat waktu yang telah dihitung oleh mikrokontroller selesai dihitung.
5. Rangkaian display led berfungsi sebagai penampil data keluaran yang dihasilkan oleh alat ini.
3.2 Perancangan Power Supply ( PSA )
Rangkaian power supply (PSA) yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu positif 5 volt DC, negative 5 volt DC dan positif 12 volt DC. Keluaran positif 5 volt DC digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, keluaran positif 12 volt DC digunakan untuk menghidupkan buzzer/alarm. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini:
Vreg LM7805CT IN OUT TIP32C 100 330 2200uF 220 V AC 0 V (+) 5 Volt DC Ground (+) 12 Volt DC D1 1B4B42 1 2 4 3 LM7812CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 100uF 1uF-POL LM7912CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 2200uF 1.0k 100uF 1.0k (-) 12 Volt DC
Gambar 3.2. Rangkaian Power Supply (PSA)
Didalam pembuatan rangkaian power supply ini digunakan banyak komponen yang membentuk rangkaian power supply ini. Diantaranya adalah Trafo CT stepdown, diode, kapasitor, regulator 7805, regulator 7912, resistor dan led. Berikut ini diterangkan proses kerja dari power supply yang digunakan. Trafo CT yang dipakai adalah trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan empat buah diode yang terangkai menggunakan prinsip jembatan wheatstone, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 F. Regulator tegangan 5
volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupply arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT)
tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan (+) 12 volt DC langsung dihasilkan oleh regulator tegangan LM7812. Dan tegangan (-) 12 volt dihasilkan oleh regulator tegangan LM7912 sebagai tambahan.
3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S51
Rangkaian mikrokontroller AT89S51 pada perangkat ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Rangkaian mikrokontroler AT89S51 ini akan menunggu kondisi pada saklar manual, apabila kondisi saklar dalam keadaan high (on) maka mikrokontroller mulai menghitung dan akan mengeksekusi system secara otomatis.Sebaliknya apabila keadaan saklar dalam kodisi low (off), maka mikrokontroller akan berhenti menghitung waktu.. Adapun perintah otomatis yang akan dikerjakan dengan system kode biner karena mikrokontroller hanya mengenal system bilangan biner yaitu 0 dan 1, yang mana 0 berarti kondisi low (tegangan 0 volt) dan 1 ( tegangan 5 volt) yang berarti kondisi high. Selanjutnya mikrokontroller akan membandingkan dengan data biner yang benar yang terprogram pada mikrokontroller . ketika data yang diterima sesuai dengan kondisi yang benar dengan kata lain sesuai dengan
keadaan yang telah terprogram, maka mikrokontroller akan mulai menghitung dan mengeksekusi perintah yang sesuai dengan kondisi yang telah terperogram dan dilanjutkan dengan mengaktifkan buzzer/alarm dan display led. Adapun konstruksi dari mikrokontroller AT89S51 dapat dilihat pada gambar 3.3 dihalaman berikutnya :
5V V CC 5V V CC 10uF 2 1 30pF 30pF XTA L 12 MHz AT89S8252 P0. 3 (AD 3) P0. 0 (AD 0) P0. 1 (AD 1) P0. 2 (AD 2) Vc c P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7 P0. 4 (AD 4) P0. 5 (AD 5) P0. 6 (AD 6) P0. 7 (AD 7) R ST EA/ VPP P3. 0 (R XD ) P3. 1 (TXD ) P3. 2 (I N T0) P3. 3 (I N T1) P3. 4 (T0) ALE/ PR OG PSEN P2. 7 (A15) P2. 6 (A14) P2. 5 (A13) P2. 4 (A12) P2. 3 (A11) P2. 2 (A10) P2. 1 (A9) P3. 6 (W R ) P3. 5 (T1) P3. 7 (R D ) XTAL2 XTAL1 GN D P2. 0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 8 40 39 38 37 36 35 34 33 9 10 11 12 13 14 15 32 31 30 29 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21 2SA733 4.7k 5V V CC 330
Gambar 3.3. Rangkaian mikrokontroler AT89S51
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Kapasitor 10 µF dan resistor 10K ohm bekerja sebagai “ power on reset” bagi mikrokontroler AT89S51 dan kristal 12 MHZ bekerja sebagai penentu nilai clock/frekwensi yang menentukan kecepatan data dalam mengolah data, sementara kapasitor 30 µF bekerja sebagai rangkaian pendukung dari rangkaian clock/frekwensi tersebut. Resistor 330 ohm digunakan sebagai penahan arus agar tegangan yang masuk ke led tetap stabil, transistor 2SA733 sebagai saklar otomatis terhadap LED, resistor 4K7 kiloohm digunakan sebagai penahan arus yang masuk ke basis transistor NPN.
Untuk menguji rangkaian mikrokontroller ini berjalan dengan baik maka pada pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubung ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke pin 17 ini tidak digunakan lagi. Pada P0 atau pada PIN 1 s/d 8 dihubungkan resistor 4,7K ohm, yang mana resistor ini akan menjaga kondisi dari P0 tersebut agar tegangan yang masuk tetap stabil.
3.4 Perancangan Rangkaian Dipswitch/Saklar
Rangkaian dipswitch/saklar didalam perangkat ini digunakan sebagai bagian yang memberikan input data masukan ke mikrokontroller. Data yang diberikan ke bagian mikrokontroller tersebut berupa data logika digital yang terdiri dari 2 kondisi, yakni kondisi logika high ( 1 ) yang mana tegangan keluarannya adalah 5 volt DC, dan kemudian adalah kondisi logika low ( 0 ) yang mana tegangan keluarannya adalah 0 volt DC. Rangkaian dipswitch/saklar yang digunakan didalam perangkat ini berjumlah 8 buah dipswitch/saklar yang pada masing-masing dipswitch/saklar tersebut terdiri dari 6 buah saklar untuk tiap dipswitch/saklar tersebut. Rangkaian dipswitch/saklar tersebut sebelum dihubungkan ke bagian mikrokontroller terlebih dahulu dihubungkan dengan resistor untuk tiap masing-masing saklarnya, yang berarti dibutuhkan 6 buah resistor dengan nilai tahanan sebesar 4700 kiloohm yang berfungsi untuk menjaga kestabilan
tegangan yang keluar dari resistor dan yang masuk ke mikrokontroller. Berikut gambar rangkaian dari dipswitch/saklar tersebut :
Gambar 3.4. Rangkaian Dipswitch/Saklar
Dari gambar 3.4 diatas dapat dilihat bahwa terdapat 6 buah saklar yang mana kaki 1 sampai 6 yang dalam keadaan off dihubungkan dengan ground sedangkan kaki 7 sampai 12 dihubungkan dengan 6 buah resistor dengan nilai 4700 kiloohm yang selanjutnya dihubungkan dengan mikrokontroller AT89S51.
3.5 Perancangan Rangkaian Buzzer/Alarm
Didalam perangkat ini buzzer/alarm digunakan sebagai bagian output berupa suara. Buzzer/alarm memberikan output suara jikalau mikrokontroller telah selesai menghitung waktu yang telah diprogramkan ke ic mikrokontroller tersebut. Untuk perancangan rangkaian buzzer/alarm didalam perangkat ini tidak dibutuhkan rangkaian pendukung, dikarenakan buzzer/alarm yang digunakan telah dijual dalam bentuk fisik yang siap pakai. Buzzer/alarm hanya perlu dihubungkan dengan port 2.1 atau pada kaki 22 untuk kutub negative dan untuk kutub positifnya dihubungkan dengan output power supply dengan tegangan 12 volt. Dan untuk mengaktifkannya hanya perlu diprogram dibagian ic mikrokontroller tersebut. Pada halaman Berikutnya ditampilkan gambar 3.5 rangkaian buzzer/alarm yang digunakan didalam pembuatan perangkat ini :
Gambar 3.5 Hubungan Rangkaian Buzzer/alarm
Dari gambar 3.5 diatas dapat dilihat hubungan antara ic mikrokontroller AT89S51 yang dihubungkan dengan port 2.1 untuk kaki negatifnya dan untuk kutub positifnya langsung dihubungkan dengan tegangan power supply ( PSA ) dengan besar tegangan sebesar 12 volt DC.
3.6 Perancangan rangkaian display LED
Untuk rangkaian ini digunakan sebagai rangkaian penampil dari data ouput yang ingin ditampilkan. Rangkaian display led ini menampilkan ilustrasi dari komputer yang aktif dan komputer yang waktunya telah selesai digunakan. Dalam pembuatan alat digunakan sebanyak 48 buah led yang digunakan sebagai display penampil data keluaran. Untuk rangkaian display led ini dihubungkan dengan ic mikrokontroller yang didalam pembuatan alat ini digunakan sebanyak 4 buah ic mikrokontroller dengan pembagian untuk tiap mikrokontroller terdapat 12 buah led sebagai display led. Berikut ditampilkan rangkaian display led :
Dari gambar 3.6 diatas digambarkan hubungan rangkaian display led yang digunakan sebagai penampil data output didalam perangkat ini yang disusun secara paralel. Rangkaian display led tersebut tersusun atas beberapa komponen-komponen tambahan yakni : mikrokontroller AT89S51 sebagai otak yang akan memberi perintah untuk menampilkan data output kebagian display led, yang pada bagian ini digunakan 2 buah port ic mikrokontroller tersebut ( port P0.0 – P0.5 ), sebelum dihubungkan dengan led terlebih dahulu dihubungkan dengan resistor yang mempunyai tahanan 100 ohm, dan untuk pembuatan perangkat ini digunakan sebanyak 48 buah led dengan 48 buah resistor pula.
BAB 4