ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 8535
PERSETUJUAN
Yangbertandatangan di bawahini,
DosenPembimbingTugasAkhirmenyatakanbahwalaporantugasakhirdari:
NAIMAH
NIM:
112411021
Dengan judul:ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 8535
Telah selesai diperiksa dan dinyatakan selesai, serta dapat diajukan dalam siding
pertanggung jawaban laporan tugas akhir.
Diluluskan di
Medan, Juli 2014
Ketua Program Studi Dosen Pembimbing
D3 Metrologi dan Instrumentasi Tugas Akhir
Drs. Diana A BarusM,Sc Junedi Ginting SS.i, MS.i
PERNYATAAN
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2014
PENGHARGAAN
Segala puji dan syukur bagi Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan
berkah, rahmat-Nya dan menganugerahkan kemudahan serta kelancaran sehingga
penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini sesuai waktu yang telah
ditetapkan.
Projek akhir 1 ini disusun untuk melengkapi persyaratan dalam mencapai gelar
Ahli Madya pada Program Studi Diploma 3 Metrologi dan Instrumentasi Departemen
Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS
MIKROKONTROLER ATMega 8535
Penulis menyadari bahwa tersusunnya Laporan Projek Akhir ini dari Do’a,
perhatian, bimbingan, motivasi dan dukungan berbagai pihak, sehingga dengan
keikhlasan dan kerendahan hati pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih
yang sebesar-besarnya kepada :
1. Kedua Orang Tua penulis serta saudara kandung yang telah memberikan
bantuan moril maupun materil, semangat dan do’a yang begitu besar kepada
penulis.
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus MS.c selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi
dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam sekaligus
pembimbing yang telah banyak membantu dan mendukung penulis dalam
menyelesaikan laporan Akhir ini.
3. Bapak juneidi Ginting SS.i,MS.i selaku dosen pembimbing saya yang menbantu
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan
Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Rekan Satu perjuanganProgram Studi Diploma Tiga (III) Metrologi dan
Instrumentasi Departemen Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih
jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca
yang bersifat ny membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.
Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang
bermanfaat bagi pembaca.
Medan, Juli 2014
Hormat Kami,
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535
ABSTRAK
Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur
kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Sensor kelembaban tanah
berupa dua buah probe bertipe yl-69. Sensor kelembaban ini dihubungkan pada
generator sinyal. Bila kelembaban tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah,
sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembaban tanah.
Perubahan frekuensi ini yang kemudian dideteksi dan digunakan untuk mengetahui
tingkat kelembaban tanah.Dari hasil uji coba diperoleh bahwa alat yang dibuat dapat
beroperasi sesuai dengan yang diharapkan. Alat yang dibuat juga dilengkapi sinyal
kendali on-off, sehingga alat yang dibuat dapat digunakan untuk pengendalian
kelembaban tanah.
SOIL MOISTURE BASED
MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 8535
ABSTRACT
This paper presents the design and realization of a ATMega8535 microcontroller
based instrument for measuring soil moisture. Two probe for soil moisture sensor. This
soil moisture sensor is connected to signal generator. When the soil moisture changes,
then the impedance of sensor will change. This the frequency of output signal generator
changes according to the soil moisture. This frequency change is then detected and used
for knowing the soil moisture level. The instrument is also equipped with an on-off
control signal that can be used for controlling the soil moisture level.
DAFTAR ISI
1.5SistematikaPenulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 6
BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PEMBUATAN ... 17
3.1 Perencanaan Blok Diagram Sistem ... 17
3.2PerancanganRangakaianCatuDaya ... 18
3.3 RangkaianMikrokontroler ATMega8535 ... 19
3.4 Rangkaian Sensor Yl 69 ... 23
3.5 Display LCD Character 2x 16 ... 24
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN ... 26
4.1 PengujianRangkain Power Supply ... 26
4.2 PengujianRangkainMikrokontroler ATMega8535 ... 24
4.3 PengujiandanAnalisaRangkaian Sensor Ultrasonic ... 27
DAFTAR TABEL
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1Skematik LCD 16 x 2 ... 11
Gambar 2.2Mikrokontroler ATMega 8535 ... 12
Gambar 2.3 Konfigurasi PIN ATMega8535 ... 13
Gambar 2.4 Blok Diagram Fungsional ATMega8535 ... 15
Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem ... 17
Gambar 3.2 RangkaianCatuDaya ... 18
Gambar 3.3 RangkaianSistem Minimum ATMega8535 ... 19
Gambar 3.4 Skemarangkaian sensor kelembabantanah ... 21
Gambar 3.5 LCD Character ... 21
ALAT PENGUKUR KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535
ABSTRAK
Dalam makalah ini disajikan perancangan dan realisasi alat pengukur
kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535. Sensor kelembaban tanah
berupa dua buah probe bertipe yl-69. Sensor kelembaban ini dihubungkan pada
generator sinyal. Bila kelembaban tanah berubah, maka impedansi sensor akan berubah,
sehingga frekuensi sinyal keluaran generator berubah sesuai dengan kelembaban tanah.
Perubahan frekuensi ini yang kemudian dideteksi dan digunakan untuk mengetahui
tingkat kelembaban tanah.Dari hasil uji coba diperoleh bahwa alat yang dibuat dapat
beroperasi sesuai dengan yang diharapkan. Alat yang dibuat juga dilengkapi sinyal
kendali on-off, sehingga alat yang dibuat dapat digunakan untuk pengendalian
kelembaban tanah.
SOIL MOISTURE BASED
MICROCONTROLLER WITH ATMEGA 8535
ABSTRACT
This paper presents the design and realization of a ATMega8535 microcontroller
based instrument for measuring soil moisture. Two probe for soil moisture sensor. This
soil moisture sensor is connected to signal generator. When the soil moisture changes,
then the impedance of sensor will change. This the frequency of output signal generator
changes according to the soil moisture. This frequency change is then detected and used
for knowing the soil moisture level. The instrument is also equipped with an on-off
control signal that can be used for controlling the soil moisture level.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar belakang
Sejalan dengan perkembangan teknologi yang semakin pesat dan juga dengan
bertambahnya populasi manusia, menyebabkan terjadinya krisis kebutuhan air karena
penggunaan secara terus menerus dalam jumlah besar oleh manusia.Ironisnya air
merupakan kebutuhan yang paling utama bagi seluruh mahluk hidup.Pada saat musim
kemarau keberadaan air semakin langka untuk digunakan pada lahan pertanian.Untuk
mendapatkan hasil pertanian yang maksimal dan mengurangi penggunaan air yang
sia-sia, pemberian air pada lahan pertanian tidak boleh kurang atau lebih.Karena pemberian
air yang kurang atau berlebihan pada tumbuhan dapat menyebabkan tumbuhan tersebut
kering atau busuk. Salah satu cara untuk mengetahui apakah air yang dibutuhkan
tanaman sesuai dengan kebutuhannya, dapat dilihat dari kelembaban tanahnya.
Untuk mengukur kelembaban, metode yang paling umum digunakan adalah
thermogravimetric, time domain reflectometry (TDR), dan pergeseran
frekuensi.Penelitian yang berkaitan dengan pengukuran kelembaban tanah berbasis
mikrokontroler telah dilakukan oleh beberapa peneliti.Alat ukur kelembaban tanah yang
ada sekarang di pasaran umumnya relatif mahal, karena harga sensor soil moisture yang
mahal.Oleh karena itu, muncul ide untuk membuat alat ukur kelembaban tanah yang
relatif murah dengan hasil pengukuran yang baik menggunakan sensor soil moisture
yang relatif murah.Berbagai isu lingkungan telah menarik perhatian masyarakat luas,
terutama yang berkaitan dengan permasalahan akibat perubahan kondisi lingkungan
terjadi dalam skala nasional maupun global tersebut, telah mengancam keberadaan
seluruh makhluk hidup di bumi.
Perkembangan suatu wilayah umumnya diikuti oleh perubahan kondisi
lingkungannya sebagai konsekuensi pembangunan dan segala aktivitas
penduduknya. Kelembaban tanah merupakan salah satu variabel kunci dalam proses
hidrologi yang berperan penting dalam menentukan ketersediaan air sebagai unsur yang
sangat fundamental dalam kehidupan manusia. Secara umum, kelembaban tanah adalah
air yang ditahan pada ruang di antara partikel tanah.
Kelembaban tanah merupakan salah satu parameter penting untuk banyak proses
hidrologi, biologi dan kimia. Informasi kelembaban tanah diperlukan untuk kalangan
luas di pemerintahan maupun swasta yang antara lain berkaitan erat dengan cuaca dan
iklim, potensi runoff dan kontrol banjir, erosi tanah dan kemiringan lereng, manajemen
sumber daya air, geo-teknik, dan kualitas air. Informasi kelembaban tanah juga bisa
digunakan untuk prediksi cuaca, peringatan awal kekeringan, penjadwalan irigasi, dan
perkiraan panen.
Penentuan kadar air tanah dapat dilakukan dengan beberapa cara, salah satunya
adalah metode gravimetrik. Metode gravimetrik merupakan metode konvensional yang
memiliki akurasi yang cukup baik. Dalam metode gravimetrik dilakukan pengukuran
berat tanah sebagai variabel dalam pengukuran kelembaban tanah. Prinsip metode ini
adalah membandingkan berat air tanah terhadap berat tanah kering. Meskipun cara ini
sederhana, namun metode gravimetrik harus dilakukan di laboratorium sehingga
penerapannya membutuhkan waktu dan tenaga yang banyak untuk mendapatkan satu
nilai kelembaban tanah.
Metode pengukuran kelembaban tanah yang lain adalah metode penginderaan
area yang lebih luas. Pemanfaatan penginderaan jauh dalam studi kelembaban tanah
didasarkan pada data citra satelit kemudian dintegrasikan dengan data
lapangan. Kelemahan metode penginderaan jauh yaitu metode ini tidak secara langsung
memberikan informasi kelembaban tanah, sehingga variabel elektromagnetik yang
diukur oleh penginderaan jauh harus dikaitkan dengan kelembaban tanah menggunakan
algoritma tertentu.
Selain itu untuk memperoleh data citra satelit di Indonesia membutuhkan biaya
yang mahal. Pemanfaatan kapasitor silinder sebagai sensor kelembaban tanah
merupakan suatu inovasi sederhana dan efektif. Sensor kelembaban tanah adalah sensor
yang digunakan untuk melakukan pengukuran kelembaban tanah. Prinsip kerja sensor
kelembaban tanah ini adalah memberikan luaran berupa besaran listrik sebagai akibat
adanya air yang berada di antara lempeng kapasitor silinder. Keunggulan metode ini
yaitu pengukuran dapat langsung dilakukan secara mudah di lapangan dan nilai
kelembaban tanah langsung dapat diketahui. Berdasarkan pemaparan di atas, maka
penelitian yang akan dilakukan adalah pembuatan sensor kelembaban tanah
menggunakan sensor probe.
1.2Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian diatas, penulis tertararik untuk mengangkat permsalahn tersebut kedalam Proyek ini dengan judul “ALAT PENGUKUR
KELEMBABAN TANAH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMega 8535”.
Pada alat ini akan digunakan sebuah sensor yang menggunakan dua probe, sebuah
1.3Batasan Masalah
Pembatasan masalah dalam Tugas Akhir ini hanya mencakup beberapa point
utama, diantaranya adalah sebagai berikut.
1. Pembahasan sensor kelembaban tanah bertipe yl 69 sebagai pengukur
kelembaban tanah.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMega 8535 yang hanya difungsikan
sebagai pengontrol dari tegangan yang masuk.
3. Display LCD yang digunakan hanya berfungsikan sebagai penampil hasl proses
input dan output.
4. Pengujian sistem dilakukan dengan beban yang rendah.
1.4Tujuan Penulisan
1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma
Tiga (D-III) Metrologi dan Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera
Utara.
2. Pengembangan kreatifitas mahasiswa dalam bidang ilmu
instrumentasi pengontrolan dan elektronika sebagai bidang yang diketahui.
3. Mengetahui cara kerja sensor kelembaban tanah berbasis Mikrokontroler
AtMega 8535.
1.5. Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman, penulis membuat
kelembaban tanah berbasis mikrokontroler ATMega 8535, maka penulis menulis tugas
akhir ini dengan urutan sebagai berikut :
BAB I : PENDAHULUAN
Berisi latar belakang permasalahan, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan, sistematika penulisan dari penulisan tugas akhir ini.
BAB II : LANDASAN TEORI
Dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan
untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori pendukung itu antara
lain tentang Mikrokontroler Atmega 8535, sensor yl 69, bahasa program
yang dipergunakan, serta cara kerja dari mikrokontroler Atmega 8535
dan komponen pendukung.
BAB III : PERANCANGAN SISTEM
Membahas tentang perencanaan dan pembuatan sistem secara
keseluruhan.
BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN
Berisi tentang uji coba alat yang telah dibuat, pengoperasian dan
spesifikasi alat.dll
BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN
Merupakan kesimpulan dari pembahasan pada bab-bab sebelumnya dan
BAB II DASAR TEORI
2.1 Pengenalan Tanah
Tanah sangat vital peranannya bagi semua kehidupan di bumi karena tanah
mendukung kehidupan tumbuhan dengan menyediakan hara dan air sekaligus sebagai
penopang akar.Struktur tanah yang berongga-rongga juga menjadi tempat yang baik
bagi akar untuk bernapas dan tumbuhan.Tanah juga menjadi habitathidup berbagai
mikroorganisme.Bagi sebagian hewan darat, tanah menjadi lahan untuk hidup dan
bergerak.Ilmu yang mempelajari berbagai aspek mengenai tanah dikenal sebagai ilmu
tanah.Dari segi klimatologi, tanah memegang peranan penting sebagai penyimpan air
dan menekan erosi, meskipun tanah sendiri juga dapat erosi.
Komposisi tanah yang berbeda-beda pada satu lokasi dengan lokasi yang
lalin.Air dan udara merupakan bagian dari tanah.Pedologi Tanah berasal dari pelapukan
batuan dengan bantuan organism, membentuk tubuh unik yang menutupi batuan. Proses
pembetukan tanah dikenal sebagai “pedogenesis”. Proses yang unik ini membentuk
tanah sebagai tubuh alam yang terdiri atas lapisan-lapisan atau disebut sebagai horizon
tanah. Setiap horizon menceritakan mengenai asal dan proses-proses fisika, kimia, dan
biologi yang telah dilalui tubuh tanah tersebut.
Hans Jenny (1899-1992), seorang pakar tanah asal Swiss yang bekerja di
Amerika Serikat, menyebutkan bahwa tanah terbentuk dari bahan induk yang telah
mengalami modifikasi/pelapukan akibat dinamika faktor iklim, organism (termasuk
Tubuh tanah (solum) tidak lain adalah batuan yang melapuk dan mengalami
proses pembentukan lanjutan. Usia tanah yang ditemukan saat ini tidak ada yang lebih
tua daripada periode Tersier dan kebanyakan terbentuk dari masa Pleistosen.
Tubuh tanah terbentuk dari campuran bahan organik dan mineral. Tanah
non-organik atau tanah mineral terbentuk dari batuan sehingga ia mengandung mineral.
Sebaliknya, tanah organik (organosol/humosol) terbentuk dari pemadatan terhadap
bahan organik yang terdegradasi.
Tanah organik berwarna hitam dan merupakan pembentuk utama lahan gambut
dan kelak dapat menjadi batu bara. Tanah organik cenderung memiliki keasaman tinggi
karena mengandung beberapa asam organik (substansi humik) hasil dekomposisi
berbagai bahan organik.Kelompok tanah ini biasanya miskin mineral, pasokan mineral
berasal dari aliran air atau hasil dekomposisi jaringan makhluk hidup. Tanah organik
dapat ditanami karena memiliki sifat fisik gembur (sarang) sehingga mampu
menyimpan cukup air namun karena memiliki keasaman tinggi sebagian besar tanaman
pangan akan memberikan hasil terbatas dan di bawah capaian optimum.
Tanah non-organik didominasi oleh mineral.Mineral ini membentuk partikel
pembentuk tanah.Tekstur tanah demikian ditentukan oleh komposisi tiga partikel
pembentuk tanah: pasir, lanau (debu), dan lempung. Tanah pasiran didominasi oleh
pasir, tanah lempungan didominasi oleh lempung.Tanah dengan komposisi pasir, lanau,
dan lempung yang seimbang dikenal sebagai geluh (loam).
Warna tanah merupakan ciri utama yang paling mudah diingat orang.Warna
tanah sangat bervariasi, mulai dari hitam kelam, coklat, merah bata, jingga, kuning,
hingga putih. Selain itu, tanah dapat memiliki lapisan-lapisan dengan perbedaan warna
yang kontras sebagai akibat proses kimia (pengasaman) atau pencucian (leaching).
tinggi, baik karena pelapukan vegetasi maupun proses pengendapan di rawa-rawa.
Warna gelap juga dapat disebabkan oleh kehadiran mangan, belerang, dan nitrogen.
Warna tanah kemerahan atau kekuningan biasanya disebabkan kandungan besi
teroksidasi yang tinggi; warna yang berbeda terjadi karena pengaruh kondisi proses
kimia pembentukannya. Suasana aerobik/oksidatif menghasilkan warna yang seragam
atau perubahan warna bertahap, sedangkan suasana anaerobik/reduktif membawa pada
pola warna yang bertotol-totol atau warna yang terkonsentrasi.
Struktur tanah merupakan karakteristik fisik tanah yang terbentuk dari komposisi
antara agregat (butir) tanah dan ruang antaragregat. Tanah tersusun dari tiga fasa: fasa
padatan, fasa cair, dan fasa gas. Fasa cair dan gas mengisi ruang antaragregat.Struktur
tanah tergantung dari imbangan ketiga faktor penyusun ini. Ruang antaragregat disebut
sebagai porus (jamak pori). Struktur tanah baik bagi perakaran apabila pori berukuran
besar (makropori) terisi udara dan pori berukuran kecil (mikropori) terisi air. Tanah
yang gembur (sarang) memiliki agregat yang cukup besar dengan makropori dan
mikropori yang seimbang.Tanah menjadi semakin liat apabila berlebihan lempung
sehingga kekurangan makropori.
2.2 Sensor Kelembaban Tanah
Sensor kelembaban tanah merupakan sensor yang mampu mendeteksi intensitas
air di dalam tanah ( moisture ). Sensor ini terdiri dua probe untuk melewatkan arus
melalui tanah, kemudian membaca resistansinya untuk mendapatkan nilai tingkat
kelembaban. Semakin banyak air membuat tanah lebih mudah menghantarkan listrik
(resistansi kecil), sedangkan tanah yang kering sangat sulit menghantarkan listrik
tegangan analog yang nilainya relatif kecil. Tegangan ini nantinya akan diubah menjadi
tegangan digital untuk diproses ke dalam mikrokontroler.
2.3 LCD
LCD (Liquid Crystal Display) adalah suatu jenis media tampil yang
menggunakan kristal cair sebagai penampil utama. LCD sudah digunakan diberbagai
bidang misalnya alal–alat elektronik seperti televisi, kalkulator, atau pun layar
komputer.Pada postingan aplikasi LCD yang dugunakan ialah LCD dot matrik dengan
jumlah karakter 2 x 16. LCD sangat berfungsi sebagai penampil yang nantinya akan
digunakan untuk menampilkan status kerja alat. Adapun fitur yang disajikan dalam
LCD ini adalah :
a. Terdiri dari 16 karakter dan 2 baris.
b. Mempunyai 192 karakter tersimpan.
c. Terdapat karakter generator terprogram.
d. Dapat dialamati dengan mode 4-bit dan 8-bit.
e. Dilengkapi dengan back light.
2.3.1 Cara Kerja LCD Secara Umum
Pada aplikasi umumnya RW diberi logika rendah “0”.Bus data terdiri
dari 4-bit atau 8-bit.Jika jalur data 4-bit maka yang digunakan ialah DB4 sampai
dengan DB7.Sebagaimana terlihat pada table diskripsi, interface LCD
merupakan sebuah parallel bus, dimana hal ini sangat memudahkan dan sangat
cepat dalam pembacaan dan penulisan data dari atau ke LCD. Kode ASCII yang
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). Jalur kontrol EN digunakan untuk
memberitahu LCD bahwa mikrokontroller mengirimkan data ke LCD.Untuk
mengirim data ke LCD program harus menset EN ke kondisi high “1” dan
kemudian menset dua jalur kontrol lainnya (RS dan R/W) atau juga
mengirimkan data ke jalur data bus.
Saat jalur lainnya sudah siap, EN harus diset ke “0” dan tunggu
beberapa saat (tergantung pada datasheet LCD), dan set EN kembali ke high “1”.
Ketika jalur RS berada dalam kondisi low “0”, data yang dikirimkan ke LCD
dianggap sebagai sebuah perintah atau instruksi khusus (seperti bersihkan layar,
posisi kursor dll). Ketika RS dalam kondisi high atau “1”, data yang dikirimkan
adalah data ASCII yang akan ditampilkan dilayar. Misal, untuk menampilkan
huruf “A” pada layar maka RS harus diset ke “1”. Jalur kontrol R/W harus
berada dalam kondisi low (0) saat informasi pada data bus akan dituliskan ke
LCD. Apabila R/W berada dalam kondisi high “1”, maka program akan
melakukan query (pembacaan) data dari LCD. Instruksi pembacaan hanya satu,
yaitu Get LCD status (membaca status LCD), lainnya merupakan instruksi
penulisan.Jadi hampir setiap aplikasi yang menggunakan LCD, R/W selalu diset
ke “0”.Jalur data dapat terdiri 4 atau 8 jalur (tergantung mode yang dipilih
pengguna), DB0, DB1, DB2, DB3, DB4, DB5, DB6 dan DB7.Mengirim data
secara parallel baik 4-bit atau 8-bit merupakan 2 mode operasi primer. Untuk
membuat sebuah aplikasi interface LCD, menentukan mode operasi merupakan
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 pin untuk data). Bit RS digunakan untuk memilih
apakah data atau instruksi yang akan ditransfer antara mikrokontroller dan LCD.
Jika bit ini di set (RS = 1), maka byte pada posisi kursor LCD saat itu dapat
dibaca atau ditulis. Jika bit ini di reset (RS = 0), merupakan instruksi yang
dikirim ke LCD atau status eksekusi dari instruksi terakhir yang dibaca.
Gambar 2.1 : Skematik LCD 16 x 2.
2.4 Mikrokontroler ATMega8535
Mikrokontroler merupakan suatu terobasan teknologi mikroprosesor dan
mikrokomputer yang merupakan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor
yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang sangast kecil, Lebih lanjut,
yang sangat spesifik, berbeda dengan PC (Personal Computer ) yang memiliki beragam
fungsi.
Tidak seperti sistem komputer yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi, mikrokontrler hanya bisa digunakan untuk suatu aplikasi tertentu saja,
perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem komputer
perbandingan RAM dan ROM nya besar, artinya program-program penggunba disimpan
dalam ruang RAM yang relative besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat
keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil, Sedangkan pada mikrokontroler,
perbandingan ROM dan RAM –nya yang besar, artinya program kontrol disimpan dalm
ROM (bias Masked ROM atau Flash PEROM) yang ukurannya relatif lebih besar,
sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sementara , termasuk
register-register yang digunakn pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Gambar 2.3 Konfigurasi Pin ATMega8535
2.4.1 Konfigurasi Pin ATMega8535
Secara umum konfigurasi dan fungsi pin ATMega8535 dapat
dijelaskan sebagai berikut
1. VCC Input sumber tegangan (+)
2. GND Ground (-)
3. Port A (PA7 … PA0) Berfungsi sebagai input analog dari ADC
(Analog to Digital Converter). Port ini juga berfungsi sebagai
port I/O dua arah, jika ADC tidak digunakan.
4. Port B (PB7 … PB0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port
PB5, PB6 dan PB7 juga berfungsi sebagai MOSI, MISO dan
SCK yang dipergunakan pada proses downloading. Fungsi lain
port ini selengkapnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR
5. Port C (PC7 … PC0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Fungsi
lain port ini selengk apnya bisa dibaca pada buku petunjuk ”AVR
ATMega8535”.
6. Port D (PD7 … PD0) Berfungsi sebagai port I/O dua arah. Port
PD0 dan PD1 juga berfungsi sebagai RXD dan TXD, yang
dipergunakan untuk komunikasi serial. Fungsi lain port ini
selengkapnya bisa dibaca pad a buku petunjuk ”AVR
ATMega8535”.
7. RESET Input reset.
8. XTAL1 Input ke amplifier inverting osilator dan input ke sirkuit
clock internal.
9. XTAL2 Output dari amplifier inverting osilator.
10.AVCC Input tegangan untuk Port A dan ADC.
11.AREF Tegangan referensi untuk ADC.
2.4.2 Fitur Mikrokontroler ATMega8535
Adapun kapabilitas detail dari ATmega8535 adalah sebagai berikut,
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan
maksimal 16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan
EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only
Memori) sebesar 512 byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8 channel.
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal
5. Enam pilihan mode sleep untuk menghemat penggunaan daya
listrik.
2.4.3 Arsitektur ATMega8535
Blok diagram
Dari gambar blok diagram tersebut dapat dilihat bahwa ATMega8535 memiliki
bagian-bagian sebagai berikut :
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A,Port B,Port C dan Port D.
2. ADC 8 channel 10 bit.
3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembanding.
4. CPU yang terdiri atas 32 buah register.
5. Watchdogtimer dengan osilator internal.
6. SRAM sebesar 512 byte.
7. Memori Flash sebesar 8 KB dengan kemampuan Read While Write.
8. Interruptinternal dan eksternal
9. Port antarmuka SPI (Serial Peripheral Interface).
10.EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.
11.Antarmuka komparator analog.
12.Port USART untuk komunikasi serial
a. Sensor yl 69 berfungsi untuk mendeteksi kelembaban tanah
b. AVR ATmega8535 merupakan pusat kendalikan dari seluruh rangkaian. Dimana
mikrokontroller akan mengecek sinyal yang dikirimkan oleh sensor
c. PSA berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh sistem agar dapat bekerja.
d. ADC berfungsi pengubah sinyal analog menjadi sinyal digital
e. LCD sebagai indikator dalam bentuk tampilan
3.2 Perancangan Rangkaian Catu Daya
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan keseluruh
rangkaian yang ada. Rangkaian Catu daya (Power Supply Adaptor) ini terdiri
dari satu keluaran, yaitu 5 volt. Keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay
tegangan ke rangkaian mikrokontroller AVR Atmega8535,sensor kelembaban
dan LCD.Rangkaian catu daya ditunjukkan pada gambar 3.2 berikutini:
ATMega8535.Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian
dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 16,000 MHz dan dua buah kapasitor 22 pF.
XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam
mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif
rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.
Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck,
Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke RJ45. RJ45 sebagai
konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah
dihubungkan ke komputer melalui port paralel.
Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki
6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer,
maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak
akan bisa merespon.
3.4 Rangkaian Sensor Yl 69
Moisture Probeadalah suatu alat yang terbuat dari materi logam dengan bahan
tertentu.Moisture Probeyang terbuatdari logam ini digunakan sebagai sensor untuk
pengukurankadar air di dalam tanah.Moisture Probeyang dibuat terdiri dari dua batang
logamtembaga, seperti pada gambar 3.4.Moisture probeini berperan seperti sebuah
kapasitor dengan tanah sebagai dielektriknya. Moisture probeini disebutjuga sebagai
capacitance probe.Moisture probeyang dibuatinisangat sederhana, sehingga harganya
relatif murah.
Prinsip kerja penggunaan sensor ini untuk pengukuran kelembaban tanah adalah
kelembabannya dan dihubungkan dengan generator sinyal. Bila kadar air (kelembaban)
tanah berubah, maka probeakan menghasilkan perubahan nilai kapasitansi, akibat
permitivitas dielektriknya berubah. Perubahan nilai kapasitansi (impedansi) ini akan
mengubah besarnya frekuensi gelombang keluaran generator sinyal. Dengan demikian,
frekuensi gelombang keluaran generator sinyal akan berubah sesuai dengan kelembaban
tanah. Perubahan frekuensi yang terjadi ini selanjutnya akan diproses untuk mengetahui
persentase kelembaban di dalam tanah.
Gambar 3.4 Skema rangkaian sensor kelembaban tanah
3.5 Display LCD Character 2x16
Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai jarak sensor ultrasonic yang
terukur oleh alat. LCD yang digunakan pada alat ini mempunyai lebar display 2 baris
16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD Character 2x16, dengan 16 pin konektor,
yang didifinisikan sebagai berikut:
Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua teks
yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul LCD secara
berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu sendiri.
Gambar 3.6 Peta Memory LCD character 2x16
Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru (00 s/d 0F dan 40 s/d 4F) adalah
display yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris. Angka pada
setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari layar.Dengan demikian
dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris pertama menempati alamat 00h dan
karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua menempati alamat 40h.
Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih dahulu
diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h dengan demikian untuk menampilkan karakter, nilai
yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h.Sebagai contoh, jika kita ingin
menampilkan huruf “A” pada baris kedua pada posisi kolom ke sepuluh, maka sesuai dengan
peta memory, posisi karakter pada kolom 10 dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga
sebelum kita menampilkan huruf “A” pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor,
dan perintah untuk instruksi ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah = 0Cah.
Sehingga dengan mengirim perintah 0Cah ke LCD, akan menempatkan kursor pada baris kedua
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA RANGKAIAN
4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply
Pengujian rangkaian power supply ini bertujuan untuk mengetahui tegangan yang
dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan mengukur tegangan keluaran dari power
supply menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh
besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt.Dengan begitu dapat dipastikan apakah terjadi
kesalahan terhadap rangkaian atau tidak jika diukur,
4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega8535 ini dapat dilakukan dengan
menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki
40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan
ground. Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil
pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah
memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535, program yang diberikan
adalah sebagai berikut:
#include <mega8535.h>
#include <delay.h>
while (1)
{
// Place your code here
PORTC=0x00;
Delay_ms(1000);
PORTC=0xFF;
Delay_ms(1000);
}
4.3 Pengujian dan Analisa Rangkaian Sensor kelembaban tanah
Sebagai standar atau acuan dalam mengukur kadar air (kelembaban) tanah, pada
penelitian ini digunakan American Standard Method (ASM). Prinsip dari metoda ini adalah
dengan cara melakukan perbandingan antara massa air dengan massa butiran tanah (massa tanah
dalam kondisi kering), yang ditunjukkan oleh persamaan berikut :
%
Massa butiran tanah diperoleh dengan cara memasukkan contoh tanah ke dalam pemanggang
dengan lamanya waktu pemanggangan ditentukan dari massa contoh tanah yang akan dipakai
untuk percobaan. Sedangkan massa air adalah selisih dari massa butiran tanah yang telah diberi
air dengan massa butiran tanah.
Hasil realisasi dari Alat Pengukur Kelembaban Tanah Berbasis Mikrokontroler PIC 16F84 dapat
0,29 0,47 62,069 64 1,931
0,29 0,48 65,517 65 0,517
0,29 0,49 68,966 69 0,034
0,29 0,50 72,414 72 0,414
0,29 0,51 75,862 75 0,862
0,29 0,52 79,31 79 0,310
0,29 0,53 82,759 81 1,759
0,29 0,54 86,207 85 1,207
0,29 0,55 89,655 87 2,655
0,29 0,56 93,103 91 2,103
0,29 0,57 96,552 95 1,552
0,29 0,58 100 98 2
Rata-rata perbedaan 1,042
Tabel 4.2.Percobaan Sinyal Kendali on – off
Kelembaban
Tanah (%)
Keluaran
Logika
Keterangan
0 1 on
10 1 on
20 1 on
30 1 on
40 1 on
60 1 on
65 1 on
66 0 off
60 0 off
50 0 off
40 0 off
39 1 on
Tabel 1 merupakan data percobaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat dibandingkan
dengan hasil pengukuran berdasarkan American Standard Method.Dari Tabel 1 ini dapat dilihat
bahwa rata–rata perbedaan hasil pengukuran dari alat yang dibuat terhadap American Standard
Method adalah sebesar 1,042%. Rata–rata perbedaan hasil pengukuran ini dapat diperkecil
dengan menggunakan ADC yang memiliki jumlah bit lebih besar.
Tabel 2 merupakan data hasil percobaan sinyal kendali on–off yang dihasilkan alat,
dengan batas minimum = 40% dan batas maksimum = 65%. Dari percobaan sinyal kendali on–
off ini, keluaran logika yang dihasilkan sesuai dengan batas nilai minimum dan maksimum yang
telah ditentukan.Keluaran logika pada alat dapat digunakan untuk mengendalikan perangkat luar,
misalnya pompa air.
Dari data hasil percobaan pada Tabel 1 dan Tabel 2, diperoleh bahwa alat ukur
kelembaban tanah yang dibuat dengan menggunakan sensor soil moisture yang terbuat dari dua
batang logam dapat bekerja dengan baik.Ini menunjukkan bahwa dengan menggunakan sensor
relatif baik.Rata-rata perbedaan hasil pengukuran alat yang dibuat sebesar 1,042 % terhadap
American Standard Method.
4.5 . Pengujian Interfacing LCD 2x16
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang berfungsi
sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan. LCD dihubungkan
langsung ke Port dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk
ditampilkan dalam bentuk alfabet dan numerik pada LCD.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW: Jalur EN dinamakan
Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa anda sedang mengirimkan sebuah
data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat logika low “0”
dan set ( high ) pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol
Read/ Write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada
layar LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori
dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika low ( 0 )
Berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam untuk
menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke mikrokontroller
untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai berikut:
#include <mega8535.h>
// Alphanumeric LCD Module functions
#include <alcd.h>
{
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;
PORTB=0x00;
DDRB=0x00;
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;
TCCR0=0x00;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x00;
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;
TIMSK=0x00;
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;
lcd_init(16);
lcd_clear();
while (1)
{
// Place your code here
lcd_gotoxy(6,0);
lcd_putsf("naimah");
delay_ms(500);
}
}
Program ini telah berjalan dengan baik dan sesuai dengan kebutuhan pada perancangan.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Setelah dilakukan pengujian hasil pembacaan kelembaban tanahuntuk mengetahui
kelembaban tanah dengan sensor yl 69 berbasis AVR ATmega8535, dapat diambil beberapa
kesimpulan:
1. Alat ukur kelembaban tanah ini dikemas secara portable sehingga mudah dibawa dan
digunakan.
2. Semakin kecil tegangan dari sensor, maka semakin besar Vout yang dihasilkan op-amp
modul sensor.
3. Perbandingan hasil pengukuran antara American Standard Method dan alat yang telah
dibuat adalah sebesar 1,042%.
4. Rata–rata perbedaan hasil pengukuran ini dapat diperkecil dengan menggunakan ADC
yang memiliki jumlah bit lebih besar.
5.2. Saran
Beberapa tambahan yang diperlukan dalam meningkatkan kemampuan alat ini adalah:
1. Penempatan sensor diperhatikan, agar sensor aman dari kerusakan yang diakibatkan
oleh aquator seperti sensor harus ditempatkan agar tidak terkena langsung air.
2. Pengembangan projek ini dapat diperluas menjadi pengukuran kelembaban tanah yang
DAFTAR PUSTAKA
ASTM. 1979. Standard method of laboratory determination of moisture content of soil:
Procedure D2216-71. pp. 290–291. In Annual book of ASTM standards. Am. Soc. Test.
Mater., Philadelphia, PA.
Muhida, R., Salami, M.J.E., Astuti, W., Amalina, N., Rahayu, N. 2011, Sistem Kecerdasan Fuzzy
Untuk Penyiram Tanaman Menggunakan Tenaga Surya, Journal of Mechatronics,
Electrical Power, and Vehicular Technology, Vol. 02 No. 2, pp. 65-72.
Topp, G.C. and Ferré.P.A. 2002.Thermogravimetric method using convective oven-drying. pp.
422–424. In J.H. Dane and G.C. Topp (ed.) Methods of Soil Analysis: Part 4. Physical
methods.SSSA, Madison, WI.
Topp, G.C., Davis J.L., and Annan A.P. 1982. Electromagnetic determination of soil water
content using TDR: 1. Applications to Wetting Fronts and Step Gradients Soil Sci. Soc.
Am. J.,Vol.46, pp. 672-678.
Topp, G.C, and Reynolds W.D. 1998, Time domain reflectometry: A seminal technique for
measuring mass and energy in soil. Soil Tillage Res. Vol 47, pp.125–132.
Wobschall, D. 1978. A frequency shift dielectric soil moisture sensor, IEEE Trans. Geosci.Elec.,
GE-16, pp.112-118.
Pamungkas, H.Y. 2011.Alat Monitoring Kelembaban Tanah dalam Pot Berbasis Mikrokontroler
ATmega168 dengan Tampilan Output pada Situs Jejaring Sosial Twitter untuk
Pembudidaya dan Penjual Tanaman Hias Anthurium, Tugas Akhir, PENS-ITS.
Sanglerat, G., Olivari, G., dan Cambov, B. 1989. Mekanika Tanah dan Teknik Pondasi,
Hakim, A. 2012.Pengukur Kelembaban Tanah dan Suhu Udara sebagai Pendeteksi Dini
Kebakaran Hutan melalui Wireless Sensor Network (WSN) Hardware, e-Journal Teknik
Elekronika Telekomunikasi, Vol. 1 No. 40.
