SISTEM PENGENDALI JARAK JAUH MENGGUNAKAN HANDPHONE PADA LAMPU RUMAH
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
RIADI 052408063
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI D-III FISIKA INSTRUMENTASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : SISTEM PENGENDALI JARAK JAUH
MENGGUNAKAN HANDPHONE PADA LAMPU RUMAH
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : RIADI
Nomor Induk Mahasiswa : 0524063
Program Studi : AHLIMADYA (D3) FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di: Medan 18 Juli 2008
Diketahuai oleh Ketua Program Studi,
D3 Fisika Instrumentasi Pembimbing
Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc Drs.Kerista Tarigan,M.Eng,Sc Nip.132050870 Nip.131 569 411
PERNYATAAN
SISTEM PENGENDALI JARAK JAUH MENGGUNAKAN HANDPHONE PADA LAMPU RUMAH
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa laporan ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2008
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan karunia serta perlindungan-Nya kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan
ABSTRAK
Ponsel yang kita miliki, selain dapat digunakan sebagai alat komunikasi juga dapat digunakan untuk mengendalikan peralatan-peralatan elektronik dari jarak jauh, dengan memanfaatkan komunikasi DTMF (Dual Tone Multi Frequency).
Saat terjadi penekanan pada salah satu tombol yang ada pada ponsel, maka akan dihasilkan tone yang akan dikirimkan ke ponsel penerima. Tone ini kemudian diterjemahkan oleh IC DTMF dekoder (IC MT8870) sehingga menjadi data biner. Data biner ini kemudian diolah oleh stasiun pengendali dan dianggap sebagai suatu perintah untuk menghidupkan/mematikan lampu tertentu yang terdapat pada stasiun pengendali.
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ... ..ii
Pernyataan. ... .iii
Penghargaan. ... .iv
Abstrak... ..v
2.1. Telepon Dual Tone Multi Frequency (DTMF) ... ..6
2.2. Transistor Sebagai Saklar... ..7
2.3 Relay ... 11
2.4 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 ... 13
2.5 Kontruksi AT89S51 ... 14
2.6 Perangkat Lunak ... 20
2.6.1 Bahasa Assembly MCS-51 ... 20
2.6.2Program yang diisi pada Mikrokontroler AT89s51 pada alat ... 24
2.6.3Software 8051 Editor,Assembler,Simulator (IDE)………...30
2.6.4 Software Downloader ... 31
BAB III Perancangan Sistem ... 32
3.1 Diagram Blok ... 32
3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 34
3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ... 35
3.4. Perancangan Rangkaian Penguat ... 37
3.5. Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder ... 38
3.6. Perancangan Rangkaian DTMF Generator ... 39
3.7. Perancangan Rangkaian Relay ... 41
3.8. Perancangan Rangkaian Sensor Arus ... 43
BAB IV Pengujian Dan Analisa Sistem ... 48
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 48
4.2 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 ... 48
4.3. Pengujian Rangkaian Penguat ... 50
4.4. Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder ... 50
4.5 Pengujian Rangkaian Relay ... 51
4.6. Pengujian Rangkaian Sensor Arus ... 52
4.7. Pengujian Rangkaian Buzzer...52
BAB V Kesimpulan Dan Saran ... 54
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA... 57
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.5 Fungsi –fungsi dari Port 3 pada Mikrokontroler AT89S5 ... 18
Tabel 3.6 Kombinasi nada tone ... 40
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran tegangan input OP-Amp ... 50
Tabel 4.4 Hasil output yang dihasilkan dari tombol-tombol Handphone ... 51
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Keyset Equitment Telepon DTMF ... .7
Gambar 2.2 Transistor sebagai Saklar ON... .8
Gambar 2.2.1 Karakteristik daerah saturasi pada transistor ... ..9
Gambar 2.2.2 Transistor Sebagai Saklar OFF ... 10
Gambar 2.3 Simbol Relay dan Rangkaian Driver ... 12
Gambar 2.5 IC Mikrokontroler AT89S51 ... 17
Gambar 2.6.3 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) ... 30
Gambar 2.6.4 Software ISP- Flash Programmer 3.0a ... 31
Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian ... 32
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 34
Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ... 35
Gambar 3.4 Rangkaian Penguat ... 37
Gambar 3.5 Rangkaian DTMF Dekoder ... 38
Gambar 3.6 Rancangan Rangkaian DTMF Generator ... 39
Gambar 3.7 Rangkaian Relay ... 41
Gambar 3.8 Rangkaian Sensor Arus ... 43
Gambar 3.9 Flowchart ... 45
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Sistem pengendalian merupakan hal yang penting di bidang teknologi dan industri. Banyaknya peralatan, terutama peralatan elektronik yang harus dikendalikan atau luasnya suatu wilayah (misalnya gedung atau pabrik) yang peralatan-peralatan elektroniknya harus dikendalikan, sehingga dibutuhkan suatu ruang kendali yang dapat mengendalikan peralatan-peralatan elektronik tersebut.
Namun akan ada masalah jika ruang kendali ada di beberapa tempat, sehingga untuk mengendalikan peralatan elektronik tersebut, seseorang harus berpindah dari satu tempat pengendalian ke tempat pengendalian berikutnya, cara seperti ini akan memakan banyak waktu.
Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut di atas diperlukan suatu alat yang dapat mengendalikan lampu-lampu atau peralatan-peralatan elektronika dari jarak jauh, misalnya dengan menggunakan ponsel. Sehingga dengan demikian semua peralatan elektronik dapat dikendalikan dari jarak yang jauh dengan menggunakan ponsel.
Untuk merancang alat seperti ini dibutuhkan sebuah sebuah alat/komponen yang dapat mengendalikan peralatan peralatan elektronika tersebut. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer (PC), namun tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut diatas. Untuk itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan sebuah chip atau IC yang di dalamnya terdapat sebuah prosessor dan flash memori yang dapat dibaca/tulis sampai 1000 kali, sehingga biaya pengembangan menjadi murah karena dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan.
I.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang terdapat dalam latar belakang di atas, maka dalam tugas akhir ini akan dibuat sebuah alat yang dapat mengendalikan peralatan elektonik dari jarak jauh dengan menggunakan ponsel berbasis mikrokontroler AT89S51.
akan dikendalikan. Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari sistem, yang berfungsi mengambil data yang diterima dari IC DTMF decoder kemudian mengolahnya untuk dapat mengendalikan hidup/matinya lampu, setelah itu memerintahkan IC DTMF generator untuk mengirimkan sinyal kepada pemilik yang menunjukkan lampu-lampu mana yang hidup.
I.3. Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memanfaatkan mikrokontroler sebagai pusat kendali dari sistem pengendalian peralatan elektronik dari jarak jauh dengan menggunakan ponsel.
2. Memanfaatkan ponsel untuk mengendalikan peralatan-peralatan elektronik dari jarak jauh.
3. Membuat alat sederhana yang dapat mengendalikan peralatan-peralatan elektronik dari jarak jauh.
I.4 Batasan Masalah
Mengacu pada hal diatas, saya membuat alat yang dapat mengendalikan peralatan elektronik dari jarak jauh dengan menggunakan ponsel dengan batasan-batasan sebagai berikut :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51.
3. Lampu dapat dihidupkan/dimatikan dengan menekan tombol-tombol pada ponsel pemilik.
4. Ponsel yang digunakan adalah jenis Nokia.
I.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat yang dapat mengendalikan peralatan elektronik dari jarak jauh dengan menggunakan ponsel, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB I. PENDAHULUAN
Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II. DASAR TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian. Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 (hardware dan software), serta bahasa program yang digunakan.
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat yang mempunyai enam blok utama, yaitu DTMF decoder dan DTMF Generator serta cara kerjanya, mikrokontroler AT89S51, Relay, Lampu beban dan sensor arus. Pada bab ini juga dijelaskan mengenai diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51.
BAB IV. PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktifkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51.
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
DASAR TEORI
2.1. Telepon Dual Tone Multi Frequency (DTMF)
Dewasa ini hampir semua telepon yang ada sudah menggunakan tombol tekan yang disebut pesawat Telepon Dual Tone Multi Frequency (DTMF). Pada pesawat telepon jenis ini setiap tombol membangkitkan nada sebagai pengganti pulsa dial. Nada ini dihasilkan dari kombinasi dua frequensi yang berbeda. Kedelapan frekuensi ini dibagi dalam dua kelompok yaitu kelompok frekuensi rendah dan kelompok frekuensi tinggi. Gambar 2.2 memperlihatkan keyset equitment dari sebuah pesawat telepon DTMF.
Gambar 2.1 : Keyset Equitment Telepon DTMF
2.2. Transistor Sebagai Saklar
Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar 2.2
Gambar 2.2 : Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah :
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB
BE
Jika tegangan VB BE
B
telah mencapai , maka transistor akan saturasi,
dengan Ic mencapai maksimum.
Gambar 2.21 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE (sat) adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE
Gambar 2.2.1 : Karakteristik daerah saturasi pada transistor
Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open). Keadaan ini menyebabkan tegangan (V
(sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 2.21 dikenal sebagai daerah saturasi.
CB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat
Titik Sumbat (Cut off)
arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini2.2.2.
Gambar 2.2.2 :Transistor Sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB
hfe I
I C
B =
) = 0 maka :
………(2.19)
IC = IB . hfe ….………(2.20)
IC = 0 . hfe ………..………(2.21)
IC = 0 ………..(2.22) Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
Vcc = Vc + VCE …………..………(2.23)
VCE = Vcc – (Ic . Rc) …..………(2.24) Saklar Off
Vcc Vcc
IC R
RB
VB
IB VBE
VCE
a. Normaly Open (NO), saklar akan tertutup bila dialiri arus
= Vcc …..………(2.25)
2.3 Relay
Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat catu dan suatu rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah arus DC.
Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak kontak menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub asalnya. Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau Normaly OFF, bila tidak ada lagi arus yang mengalir padanya, posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan. Dan pemakaian jenis relay tergantung pada kadaan yang diinginkan dalam suatu rangkaian.
Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :
b. Normaly Close (OFF), saklar akan tertutup bila dialiri arus
terminal A, sebaliknya bula kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.
Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat basis transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung. Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi berlebih, dimana tegangan ini dapat merusak transistor.
Jika transistor pada basis tidak ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak mengalir dari kolektor ke emiter, relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang mengalir pada gulungan kawat. Bentuk relay yang digunakan da bentuk relay dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar2.3.
Gambar 2.3 : Simbol Relay dan Rangkaian Driver Vcc
Tr VB
Dioda
2.4Arsitektur Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontoler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara missal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontelor hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat Bantu dan mainan yang lebih canggih.
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan computer PC yang harus dipasang disamping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.
Sistem pengukuran jarak jauh ini jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM-nya dan ROM. Pada sistem computer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program control disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
2.5Kontruksi AT89S51
frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian osilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam. Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat progam bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasa. AT89S51
mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1 di kaki nomor 2 dan 3, seningga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.
Gambar 2.5 : IC Mikrokontroler AT89S51
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 : VCC (Pin 40)
Suplai tegangan GND (Pin 20) Ground
Port 0 (Pin 39-Pin 32)
Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, por ini akan mempunyai internal pull up.
Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.
Port 2 (Pin 21 – pin 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.
Port 3 (Pin 10 – pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Nama pin Fungsi
P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)
RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. ALE/PROG (pin 30)
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash.
PSEN (pin 29)
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
XTAL1 (pin 19)
Input untuk clock internal. XTAL2 (pin 18)
2.6 Perangkat Lunak
2.6.1 Bahasa Assembly MCS-51
Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. Instruksi –instruksi tersebut antara lain :
1. Instruksi MOV
Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.
Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung
MOV 20h,#80h ...
... MOV R0,20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).
2. Instruksi DJNZ
Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh ,
MOV R0,#80h Loop: ...
...
DJNZ R0,Loop ...
R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.
3. Instruksi ACALL
Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh : ...
ACALL TUNDA ...
TUNDA:
... .
4. Instruksi RET
Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,
TUNDA:
... RET
5. Instruksi JMP (Jump)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop:
... ... JMP Loop
6. Instruksi JB (Jump if bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,
Loop:
JB P1.0,Loop ...
7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)
Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh,
Loop:
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,
Loop:
...
CJNE R0,#20h,Loop ...
Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.
9. Instruksi DEC (Decreament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,
MOV R0,#20h R0 = 20h ...
DEC R0 R0 = R0 – 1 ...
10. Instruksi INC (Increament)
Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,
MOV R0,#20h R0 = 20h ...
11. Dan lain sebagainya
2.6.2 Program yang diisi pada Mikrokontroler AT89S51 pada alat
2.6.3 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)
Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE). Tampilannya pada gambar 2.6.3.
Gambar 2.6.3 : 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)
Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-Assemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi.
2.6.4 Software Downloader
Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar 2.6.4:
Gambar 2.6.4 : Software ISP- Flash Programmer 3.0a
BAB III
PERANCANGAN SISTEM
3.1. Diagram Blok
Secara garis besar rangkaian pengendali peralatan elektronik dengan menggunakan HP, memiliki 6 blok utama. Yaitu DTMF dekoder, DTMF transmiter, Mikrokontroler AT89S51, relay, lampu beban dan sensor arus. Diagram blok rangkaian tampak seperti gambar 3.1 berikut :
Gambar di atas merupakan gambar diagram blok dari rangkaian pengendali peralatan elektronik jarak jauh dengan menggunakan HP. Jika ada yang menghubungi HP, maka akan terjadi komunikasi DTMF antara HP pengguna dengan HP yang berada pada rangkaian, Selanjutnya mikrokontroler akan mengambil data dari output IC DTMF dekoder. IC DTMF dekoder ini berfungsi untuk mengubah data tone yang dikirimkan oleh HP menjadi 4-bit data biner sebagai outputnya. Output ini dihubungkan ke mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler AT89S51 mendeteksi 4-bit data biner tersebut dan data ini akan dianggap oleh mikrokontroler sebagai perintah untuk mengerjakan sesuatu (mengaktifkan/menonaktifkan relay). Langkah selanjutnya mikrokontroler akan membandingkan data yang masuk dengan data yang telah diprogramkan dalam mikrokontroler, kemudian mengerjakan perintah (mengaktifkan/menonaktifkan relay tertentu) sesuai dengan data yang diterima. Relay yang aktif akan menyebabkan lampu yang dihubungkan ke relay tersebut menyala. Setiap lampu dihubungkan ke sensor arus, sehingga jika lampu menyala, maka sensor arus yang terhubung ke lampu tersebut akan aktif dan mengirimkan sinyal tertentu ke mikrokontroler AT89S51.
Vreg
3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu (+) 5 volt, (+) 12 volt dan (–) 12 volt. Keluaran (+) 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian,
keluaran (+) 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay dan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatif Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar 3.2 di bawah ini:
Gambar 3.2 : Rangkaian Power Supplay (PSA)
5V
dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay 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.
3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Rangkaian mikrokontroler ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh rangkaian yang ada pada alat ini. Gambar rangkaian mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut ini :
Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu.
Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uF yang dihubungkan ke positif dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar programpada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktif. Lamanya waktu antara aktifnya power pada IC mikrokontroler dan aktinya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya adalah :
10 10 1 det
t= =ΩR x C K =x µF m ik
Jadi 1 mili detik setelah power aktif pada IC kemudian program aktif.
300
3.4. Perancangan Rangkaian Penguat
Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP (kabel speaker pada hansfree). Karena sinyal yang diterima oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Rangkaian penguat dapat dilihat pada gambar 3.4
Gambar 3.4. Rangkaian Penguat
Komponen utama dari rangkaian ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar :
Vc
3.5. Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder.
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder datunjukkan oleh gambar 3.5 berikut ini :
Gambar 3.5. Rangkaian DTMF Dekoder.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC MT8870. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001, tone yang diterimanya tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010, demikian seterusnya.
R4
yang dikirimkan oleh rangkaian ini untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.
3.6. Perancangan Rangkaian DTMF Generator
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah data biner menjadi tone untuk kemudian dikirimkan melalui line telepon, sehingga hp penerima dapat mengetahui nada tone yang dikirim. Rangkaian DTMF generator ditunjukkan oleh gambar 3.6 berikut ini.
Gambar 3.6 : Rancangan Rangkaian DTMF Generator
Kombinasi yang diperlukan untuk mengirimkan nada tone tertentu adalah sebagai berikut :
Tabel 3.6 : Kombinasi nada tone
4.7k
2SC945 Relay VCC
12V
Sensor Arus
Lampu Beban
Mikrokontroler
3.7. Perancangan Rangkaian Relay.
Rangkaian relay ini berfungsi untuk menghidupkan/mematikan lampu beban. Rangkaian relay ini ditunjukkan pada gambar 3.7 berikut ini :
Gambar 3.7 : Rangkaian Relay
Komponen utama dari rangkaian ini adalah relay. Relay ini memisahkan tegangan rendah dari rangkaian dengan tegangan tinggi dari lampu beban yang dihubungkan dengan sumber tegangan 220 volt PLN.
Pada rangkaian ini untuk mengaktifkan atau menon-aktifkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatif relay dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktif maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktif. Sebaliknya jika transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan ini menyebabkan tidak aktif.
Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar ketika relay dinon-aktifkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika relay dinonaktifkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.
opto
Relay
1.0k
100nF
4.7k
VCC 5V
Mikrokontroler Lampu Beban
3.8. Perancangan Rangkaian Sensor Arus
Rangkaian sensor arus ini berfungsi untuk mengetahui apakan lampu dalam keadaan hidup atau mati. Rangkaian sensor arus ditunjukkan oleh gambar 3.8 di bawah ini :
Gambar 3.8 . Rangkaian Sensor Arus.
Keterangan Flowchart:
Program diawali dengan start yang berarti rangkaian diaktifkan. Kemudian program akan menunggu sinyal DTMF. Jika ada sinyal DTMF maka program akan membandingkan nilai yang masuk dengan nilai 9 atau * atau #. Nilai 9 merupakan perintah untuk menghidupkan lampu, Nilai * merupakan perintah untuk mematikan lampu dan Nilai # merupakan perintah untuk mengetahui status lampu.
Jika nilai yang masuk sama dengan 9 ,maka program akan membandingkan nilai berikutnya dengan nilai 1, 2, 3 sampai 8. Jika nilai yang diterima sama dengan 1, maka program akan menghidupkan lampu 1, selanjutnya program akan kembali ke rutin awal untuk mendeteksi pengiriman sinyal DTMF berikutnya. Jika nilai yang diterima sama dengan 2, maka program akan menghidupkan lampu 2. Hal yang sama juga terjadi untuk nilai 3 sampai dengan nilai 8.
Jika nilai yang masuk sama dengan * ,maka program akan membandingkan nilai berikutnya dengan nilai 1, 2, 3 sampai 8. Jika nilai yang diterima sama dengan 1, maka program akan mematikan lampu 1, selanjutnya program akan kembali ke rutin awal untuk mendeteksi pengiriman sinyal DTMF berikutnya. Jika nilai yang diterima sama dengan 2, maka program akan mematikan lampu 2. Hal yang sama juga terjadi untuk nilai 3 sampai dengan nilai 8.
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya
Pengujian pada bagian rangkaian catu daya ini dapat dilakukan dengan mengukur
tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Dari
hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran pertama sebesar + 4,9 volt. Sedangkan
tegangan keluaran kedua adalah sebesar +11,9 volt. Dan tegangan keluaran ketiga
sebesar – 12,1 volt.
4.2 Pengujian Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51
Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini
dengan sebuah transistor A733 yang dihubungkan dengan sebuah LED indikator,
dimana transistor disini berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan hidup/mati
LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktif dan sebaliknya LED
akan mati jika transistor tidak aktif. Tipe transistor yang digunakan adalah PNP A733,
dimana transistor ini akan aktif (saturasi) jika pada basis diberi tegangan 0 volt (logika
low) dan transistor ini akan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan 5 volt (logika
high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O mikrokontroler yaitu pada kaki 28
Langkah selanjutnya adalah mengisikan program sederhana ke mikrokontroler
AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut :
Loop:
Cpl P2.7
Acall tunda
sjmp loop
tunda:
mov r7,#255
tnd:
mov r6,#255
djnz r6,$
djnz r7,tnd
ret
Program di atas akan mengubah logika yang ada pada P2.7 selama selang
waktu tunda. Jika logika pada P2.7 high maka akan diubah menjadi low, demikian jiga
sebaliknya jika logika pada P2.7 low maka akan diubah ke high, demikian seterusnya.
Logika low akan mengaktifkan transistor sehingga LED akan menyala dan
logika high akan menonaktifkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian
program ini akan membuat LED berkedip terus-menerus. Jika LED telah berkedip
terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian
4.3. Pengujian Rangkaian Penguat
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada
input dari Op-Amp dan tegangan pada outputnya. Dari hasil pengukuran didapat nilai
tegangan yang ditampilkan pada table 4.3 sebagai berikut :
Kondisi Input Output
Tidak ada sinyal 0,9 mV 172,2 mV
Ada sinyal 18,3 mV 1,93 V
Tabel 4.3 Hasil Pengukuran tegangan input OP-Amp
Dari data yang ada, didapatkan penguatan yang dihasilkan oleh rangkaian sebesar 191
kali untuk kondisi tidak ada sinyal dan 105 kali penguatan untuk kondisi ketika ada
sinyal (penekanan pada salah satu tombol HP).
4.4. Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder.
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan mengubungkan input dari
rangkaian ini ke rangkaian penguat, kemudian menghubungkannya dengan kabel
speaker pada HP. Selanjutnya tombol pada HP ditekan dan dilihat outpunya. Dari
Tombol LED1 LED2 LED3 LED4
1 ON OFF OFF OFF
2 OFF ON OFF OFF
3 ON ON OFF OFF
4 OFF OFF ON OFF
5 ON OFF ON OFF
6 OFF ON ON OFF
7 ON ON ON OFF
8 OFF OFF OFF ON
9 ON OFF OFF ON
0 OFF ON OFF ON
* ON ON OFF ON
# OFF OFF ON ON
Tabel 4.4.Hasil output yang dihasilkan dari tombol-tombol Handphone
4.5 Pengujian Rangkaian Relay
Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0
volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN,
transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif
jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan
dimana hubungan yang digunakan adalah normally open (NO), dengan demikian jika
relay tidak aktif maka lampu beban akan mati, sebaliknya jika relay aktif, maka lampu
beban akan menyala. Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada
basis transistor, jika relay aktif dan lan lampu beban menyala maka rangkaian ini telah
berfungsi dengan baik.
4.6. Pengujian Rangkaian Sensor Arus
Pengujian pada rangkaian dapat dilakukan dengan mengukur tegangan pada sensor
arus. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada tabel 4.6 sebagai berikut :
Tegangan saat beban hidup Tegangan saat beban mati
Tegangan pada sensor
arus
2,4 volt 0,6 volt
Tegangan pada kolektor
(optocoupler)
4,9 volt 0,3 volt
Tabel 4.6 hasil pengukuran pada sensor arus
4.7. Pengujian Rangkaian Buzzer
Pengujian pada rangkaian buzzer ini dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5
volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis
NPN, transistor jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak
aktif jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan membunyikan
Selanjutnya buzzer dihubungkan dengan mikrokontroler dan mikrokontroler
diberi program sederhana untuk megaktifkan buzzer. Program yang diisikan ke
mikrokontroler untuk mengaktifkan buzzer adalah :
Setb P0.0
. . .
Perintah di atas akan memberikan logika high (1) atau tegangan 5 volt. pada P0.0,
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1Kesimpulan
Sistem pengendalian merupakan hal yang penting di bidang teknologi dan industri.
Banyaknya peralatan, terutama peralatan elektronik yang harus dikendalikan atau
luasnya suatu wilayah (misalnya gedung atau pabrik) yang peralatan-peralatan
elektroniknya harus dikendalikan, sehingga dibutuhkan suatu ruang kendali yang
dapat mengendalikan peralatan-peralatan elektronik tersebut.
Namun akan ada masalah jika ruang kendali ada di beberapa tempat, sehingga
untuk mengendalikan peralatan elektronik tersebut, seseorang harus berpindah dari
satu tempat pengendalian ke tempat pengendalian berikutnya, cara seperti ini akan
memakan banyak waktu. Misalnya saat seseorang meninggalkan rumah, mungkin
sebagian orang lupa mematikan salah satu lampu listrik yang ada di rumahnya. Jika
hal ini terjadi akan sangat merepotkan jika orang tersebut harus kembali ke rumah
hanya untuk mematikan lampu tersebut. Atau kalau dibiarkan lampu itu tetap
menyala, maka ini merupakan suatu pemborosan.
Untuk mengatasi masalah-masalah tersebut di atas penulis membuat suatu
tugas proyek, yaitu suatu alat yang dapat mengendalikan lampu-lampu atau
demikian semua peralatan elektronik dapat dikendalikan dari jarak jauh bahkan
dimanapun tempat kita berada hanya dengan menggunakan ponsel.
Pada alat ini digunakan sebuah mikrokontroler AT89S51, sebuah ponsel yang
dihubungkan ke alat untuk menerima sinyal dari ponsel pemilik, sebuah IC DTMF
decoder, IC DTMF generator, dan beberapa buah lampu sebagai beban yang akan
dikendalikan. Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari sistem, yang berfungsi
mengambil data yang diterima dari IC DTMF decoder kemudian mengolahnya untuk
dapat mengendalikan hidup/matinya lampu, setelah itu memerintahkan IC DTMF
generator untuk mengirimkan sinyal kepada pemilik yang menunjukkan lampu-lampu
mana yang hidup.
Dalam tugas proyek ini penulis menggunakan bahasa program Assembly
MCS-51. Sedangkan untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ke
5.2Saran
Dari hasil proyek yang dikerjakan, penulis menyarankan kepada para pembaca
sebagai berikut:
1. Dalam pengoperasian perangkat perlu dicermati kualitas komponen pada
rangkaian apakah baik atau tidak agar alat dapat bekerja secara optimal
2. Penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar alat ini dapat
dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain
Daftar Pustaka
Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51, Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta 2003
Cooper, William D, Instrumentasi Elektronik Dan Teknik Pengukuran, Edisi Kedua,
Penerbit Erlangga, Jakarta, 1999
Lister, Eugene C, Mesin Dan Rangkaian Listrik, Edisi Keenam, Penerbit Erlangga,
Jakarta, 1993
Malvino, Albert paul, Prinsip-prinsip Elektronika, Jilid 1 & 2, Edisi Ketiga, Penerbit:
Salemba Teknika, Jakarta, 2003.
Sulhan Setiawan, Mudah Dan Menyenangkan Belajar Mikrokontroller, Penerbit Andi,
Yogyakarta, 2006
Tokheim, Roger L, Elektronika Digital, Edisi Kedua, Penerbit Erlangga, Jakarta,
1995
Wasito S, Vademekum Elektronika, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1990
Widodo, S.Si, Mkom, Interfacing Komputer dan Mikrokontroler, Penerbit: Elex
LAMPIRAN
