PRINSIP KERJA PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DENGAN
PHOTOTRANSISTOR IC TSOP 1738 SEBAGAI
PENERIMA GELOMBANG INFRAMERAH
TUGAS AKHIR
NETTY DAMAIYANTI PAKPAHAN
052408020
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PRINSIP KERJA PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DENGAN
PHOTOTRANSISTOR IC TSOP 1738 SEBAGAI
PENERIMA GELOMBANG INFRAMERAH
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya
NETTY DAMAIYANTI PAKPAHAN
052408020
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PRINSIP KERJA PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DENGAN
PHOTOTRANSISTOR IC TSOP 1738 SEBAGAI PENERIMA GELOMBANG INFRAMERAH
Kategori : LAPORAN TUGAS AKHIR
Nama : NETTY DAMAIYANTI PAKPAHAN Nim : 052408020
Prog. studi : D3 FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di Medan, Juli 2008
Diketahui
Ketua Program Studi Pembimbing D3 Fisika Instrumentasi
PERNYATAAN
PRINSIP KERJA PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 DENGAN PHOTOTRANSISTOR
IC TSOP 1738 SEBAGAI PENERIMA GELOMBANG INFRAMERAH
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Laporan Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, Juli 2007
PENGHARGAAN
Puji dan Syukur Penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala Kasih dan karunia-NYA, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
Penulisan tugas akhir ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak, baik berupa dorongan semangat, materi dan berupa sumbangan pikiran. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih teristimewa kepada Ayahanda tercinta Hrs. Pakpahan dan Ibunda tersayang T br Simanjuntak yang tetap setia dan sabar di dalam memperjuangkan penulis hingga sampai saat ini. Biarlah Tuhan Yang Maha Pengasih yang melihat semua tangisan suka dan duka mereka dalam memperjuangkan penulis. Dan semoga anakmu ini berguna bagi nusa dan bangsa. Serta saudara-saudara (B’Tonny, K’Sonti, B’Berman, K’Melati, D’mida dan D’jamot) yang telah banyak memberikan doa dan motivasi kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan terimakasih banyak kepada:
1. Bapak Dr. Eddy Marlianto, M.Sc selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Syahrul Humaidi, M.Sc, selaku ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi
3. Bapak Drs. Wilfried Lubis, M.Sc, selaku dosen pembimbing pada penyelesaian Laporan Tugas Akhir ini, yang telah memberikan panduan dan perhatian kepada penulis untuk menyempurnakan laporan tugas akhir ini. 4. Staff pengajar dan pegawai pada jurusan Fisika Instumentasi
5. Teman-teman penulis khusus stambuk 2005 yang banyak memberikan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini
6. B’Briyan Fisika ’03 yang banyak memberikan bantuan serta masukan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
7. Personil Kelompok ”AGAPE” (K’Rika, Lionna, Nuri, Maria, Ruth) dan sahabatku Serta dan Steffi, yang setia menemani penulis dalam suka dan duka dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
Penulis menyadari dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak yang selalu siap membantu dalam meyelesaikan tugas akhir ini.
ABSTRAK
DAFTAR ISI
1.5 Sistematika Penulisan 3
BAB 2 LANDASAN TEORI PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH 5 2.1 Prinsip kerja pembuka/penutup pintu 5
2.2 Sinar Infra Merah 6
2.2.1 Phototransistor (IC TSOP 1738) 9
2.3 Mikrokontroller AT89S51 11
2.3.1 Kontruksi AT89S51 13 3.1 Perancangan Power Supply (PSA) 29 3.2 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 30 3.3 Perancangan Rangkaian Penerima Infra Merah 31 3.4 Perancangan Rangkaian Driver Motor Stepper 33
3.5 Diagram alir Program 34
3.6 Perancangan Program 35
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 46
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem pembuka/penutup pintu jarak jauh 5 Gambar 2.2 Spektrum Elektromagnetik 7
Gambar 2.3 Carrier pada data 8
Gambar 2.4 Inti Elektron Dalam Atom 10 Gambar 2.5 Bentuk Fisik Fototransistor dan Simbol phototransistor 11 Gambar 2.6 IC Mikrokontroler AT89S51 15 Gambar 2.7 (a) Bentuk Pulsa Keluaran dari Driver Motor Stepper 18 Gambar 2.7. (b) Penerapan Pulsa Driver Pada Motor Stepper dan Arah
DAFTAR TABEL
Halaman
ABSTRAK
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem pengendali jarak jauh (remote control sudah banyak dibuat dan digunakan
oarang, misalnya untuk menghidupkan mematikan TV, AC, dll. Prinsip seperti ini
ingin digunakan untuk membuka/menutup pintu dari jarak relatif jauh.
Untuk ini ingin dibuat satu prototipe pembuka/penutup pintu yang diharapkan
dapat bekerja dalam jarak maksimal 30meter dari pengendali, yang akan
memancarkan sinar pengendali. Namun dalam hal ini, yang akan dibahas adalah
bagian penerima sinar kendali, sampai proses kerja motor yang akan
membuka/menutup pintu
Alasan mengapa orang menggunakan alat ini adalah, user friendly. Dengan
demikian pengguna tidak perlu susah-susah membuka/menutup pintu lagi. Tetapi
dalam hal keamanan adakalanya setiap orang membutuhkan sebuah kamar/ruangan
pribadi, dimana dalam kamar/ruangan tersebut disimpan peralatan-peralatan,
benda-benda atau apapun yang pemilik tidak ingin orang lain melihat atau mengambilnya.
Sehingga dengan demikian pemilik tidak menginginkan satu orang pun selain dia
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan uraian yang terdapat dalam latar belakang di atas, maka dalam laporan
Tugas akhir ini akan dibuat sebuah prototipe pembuka pintu jarak jauh yang dapat
dibuka dengan menggunakan Phototransistor sebagai sensor infra merah, jika ada
orang yang akan keluar/masuk melalui pintu tersebut, maka orang tersebut harus
menekan tombol pemancar terlebih dahulu untuk dapat membuka pintu, sehingga
hanya orang-orang tertentu saja yang dapat memasuki ruangan tersebut.
Pada alat ini akan digunakan sebuah mikrokontroler AT89S51, sebuah motor,
sebuah rangkaian pemancar infra merah dan sebuah rangkaian penerima infa merah.
Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system yang berfungsi menerima sinyal
dari pemancar dan menggerakkan motor untuk membuka/menutup pintu. Motor yang
akan digunakan adalah motor stepper yang dapat diatur perputarannya (dapat berputar
kekanan/kekiri) sehingga dapat mengendalikan pergerakan pintu (membuka dan
menutup). Pintu akan terbuka secara otomatis apabila ada penekanan tombol untuk
mengirimkan data melalui infra merah
1.3 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Memahami prinsip kerja phototransistor (IC TSOP 1738) sebagai penerima
sinar infra merah.
2. Memahami prinsip kerja Mikrokontroller AT89S51 sebagai tempat
pemprosesan data dari pemancar ke penerima.
1.4 Batasan Masalah
Penulisan Laporan Tugas Akhir ini dibatasi pada:
1. Studi cara kerja rangkaian penerima yang meliputi diagram blok dan
menguraikan secara umum fungsi dari masing-masing komponen utama dalam
blok tersebut.
2. Penerima yang digunakan adalah phototransistor atau IC TSOP 1738.
3. Mikrokontroler yang digunakan yaitu AT89S51, jadi hanya mikrokontroler ini
yang akan diuaraikan cara kerjanya dan cara pemogramannya.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat
sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari rangkaian penerima,
maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB 1. PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang masalah, rumusan masalah maksud dan tujuan
dari penulisan, batasan masalah, dan sistematika penulisan.
BAB 2. LANDASAN TEORI SISTEM PENERIMA
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),
bahasa program yang digunakan, serta cara kerja dari rangkaian
BAB 3. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM
Dalam bab ini meliputi perancangan rangkaian penerima infra merah
dan program penerima yang digunakan.
BAB 4. PENGUJIAN DAN ANALISA RANGKAIAN
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkian penerima dan
cara kerja dari rangkaian.
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan yang
didapat setelah merakit proyek ini dan saran yang diberikan demi
kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada masa yang akan
BAB 2
LANDASAN TEORI PEMBUKA/PENUTUP PINTU JARAK JAUH
2.1 Prinsip kerja pembuka/penutup pintu
Dalam membuat suatu alat ada beberapa hal yang perlu di perhatikan yaitu bagaimana
cara merancang alat yang akan di buat sesuai dasar teori. Sebelum merancang suatu
sistem atau rangkaian terlebih dahulu membuat blok diagramnya.
pintu Motor stepper Driver stepper motor
A T 8 9 S 5 1 Penerima Infra Merah
Sinar infra merah
Gambar 2.1 Diagram Blok Sistem pembuka/penutup pintu jarak jauh
Diagram blok merupakan salah satu cara yang paling sederhana untuk
menjelaskan cara kerja dari suatu sistem dan memudahkan untuk melokalisir kesalahan
Dengan diagram blok kita dapat menganalisa cara kerja rangkian dan merancang
hardware yang akan dibuat secara umum. Diagram merupakan pernyataan hubungan
yang berurutan dari suatu atau lebih komponen yang memiliki kesatuan kerja tersendiri,
dan setiap blok komponen mempengaruhi komponen lainya.
2.2 Sinar Infra Merah
Inframerah adalah
Radiasi inframerah memiliki jangkauan tiga "order" dan memiliki panjang
gelombang antar
berarti “bawah merah”, berasal dari bahasa latin infra yang berarti bawah. Memiliki
panjang gelombang lebih dari cahaya nampak dan kurang dari mikrogelombang, yaitu
diantara 0,75 mikrometer dan 1000 mikrometer. Gelombang inframerah dan milimeter
dapat digunakan dengan meluas sebagai saluran komunikasi jarak dekat seperti
penggunaan alat kawalan jarak jauh (remote control) bagi televisi, radio dan sebagainya.
Infrared merupakan sebuah cahaya pada panjang gelombang yang titik puncaknya berada
di luar respon mata manusia adalah merupakan cahaya yang mempunyai banyak
Saat ini telah dikenal berbagai macam gelombang elektromagnetik dengan
rentang panjang gelombang tertentu. Spektrum elektromagnetik merupakan kumpulan
spectrum dari berbagai panjang gelombang. Sinar infra merah mempunyai panjang
Spektrum sinar matahari terdiri dari sinar tampak dan sinar tidak tampak. Dimana
sinar tampak meliputi: merah, orange, kuning, hijau, biru, dan ungu. Sinar yang tidak
tampak antara lain: sinar ultraviolet, sinar – X, sinar gamma, sinar kosmik, microwave,
gelombang listrik dan sinar inframerah. Gelombang elektromagnetik diantara sinar
tampak dan sinar microwave dinamakan sinar inframerah, dengan karakteristik adalah
tidak kasat mata atau tidak terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat
dipantulkan dan dapat diserap oleh beberapa obyek. Dibawah ini terdapat gambar
berdasarkan pembagian panjang gelombang, yaitu:
Gambar 2.2 Spektrum Elektromagnetik
Dari pembagian daerah spektrum elektromagnetik tersebut diatas, daerah panjang
gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometer infra merah adalah pada daerah
infra merah pertengahan, yaitu pada panjang gelombang 2,5 μm – 50 μm atau pada
Gelombang elektromagnetik diantara sinar tampak dan sinar microwave
dinamakan sinar inframerah, dengan karakteristik adalah tidak kasat mata atau tidak
terlihat, bersifat linier atau menyebar, refraktif atau dapat dipantulkan dan dapat diserap
oleh beberapa obyek.
Pada dasarnya, data yang dikirimkan oleh suatu remote disertai dengan carriernya
hal ini dimaksudkan supaya data dapat ditransmisikan untuk mencapai jarak yang lebih
jauh, pada 38 KHz. Sinyal high yang dikirimkan oleh remote control ditumpangkan pada
Carrier sebesar 38 KHz sehingga sebetulnya di dalam pulsa high tersebut terdapat
pulsa-pulsa kecil dengan frekuensi yang lebih tinggi.
Dalam hal ini digunakan IC TSOP 1738 sebagai penerima infra merah dari
remote control. Akan tetapi tentu saja memerlukan piranti lain supaya data yang
dikirimkan dapat diterima oleh mikrokontroller sebagai suatu data digital Untuk itu,
sebelum data tersebut diterima oleh mikrokontroller maka carriernya harus dihilangkan,
supaya data dapat diolah dengan baik, selain itu tentunya sinyal juga harus dikuatkan
diterima oleh TSOP 1738 kemudian dilewatkan ke sebuah High Pass Filter (HPF) yang
dibentuk di mana frekuensi yang dilewatkan oleh HPF. Hal ini memenuhi rumus :
RC
π
2 1
Fo =
Lalu sinyal yang cukup kuat tersebut difilter oleh sebuah Low Pass Filter (LPF) yang
dibentuk oleh resistor dan capasitor di mana frekuensi yang dilewatkan oleh LPF
(dengan rumus yang sama) ini sekitar 38 KHz kebawah.
Jadi sinyal carrier yang dibawa oleh data tersebut sudah hilang. Sebab, dengan
sebuah HPF dan LPF akan terbentuk suatu Band Pass Filter dengan range frekuensi yang
dilewatkan adalah 40 Hz – 38 KHz, sehingga untuk frekuensi yang berada di atas dan di
bawah renge frekuensi tersebut tidak akan dilewatkan.
2.2.1 Phototransistor (IC TSOP 1738)
Daerah N pada saat dibias maju Selama perubahan energi ini, elektron akan
dibangkitkan, sebagian akan diserap oleh bahan semikonduktor dan sebagian lagi akan
dipancarkan sebagai energi cahaya. Tingkatan energi dari elektron dalam atom
dinyatakan dengan persamaan dibawah ini:
Eg =
λ
hc
dimana:
Eg adalah energi dalam elektron volt
c adalah kecepatan cahaya
λ adalah panjang gelombang
Teori pita energi dapat menerangkan sifat konduksi listrik suatu bahan. Pita energi terdiri
atas dua jenis yaitu:
1. Pita valensi (terisi penuh oleh 2N elektron di mana N adalah jumlah atom suatu
bahan)
2. Pita konduksi (terisi sebagian elektron atau kosong)
Di antara pita valensi dan pita konduksi terdapat celah energi yang layak tidak boleh
terisi elektron. Hal ini dapat dilihat pada gambar
Pita valensi Pita konduksi
Eg = energi gav celah energi
Gambar 2.4 Inti Elektron Dalam Atom
Phototransistor adalah merupakan sebuah transistor yang akan saturasi pada saat
menerima sinar infrared dan cut off pada saat tidak ada sinar infrared. IR Module adalah
sebuah rangkaian yang terdiri dari sebuah phototransistor dan filter yang terbentuk dalam
satu modul di mana collector dari phototransistor adalah merupakan output dari modul
ini. Pada saat phototransistor cut off maka tidak terjadi aliran arus dari collector menuju
ke emitter sehingga collector yang merupakan output dari IR Module akan berkondisi high. Apabila phototransistor saturasi maka arus mengalir dari collector ke emitter dan
output dari IR Module akan berkondisi low.
Simbol suatu photo transistor, terlihat bahwa basis dalam keadaan terbuka. Ini
sensitivitas cahayanya dapatdikendalikan melalui tahanan basis yang variabel (basereturn
transistor), tetapi basis biasanya dibiarkan terbukauntuk mendapatkan sensitivitas yang
maksimum untukdiberi cahaya. Makin tinggi sensitivitas dari suatu photo transistor,
kecepatannya makin rendah.
Bentuk fisik fototransistor simbol fototransistor
Gambar 2.5 bentuk Fisik Fototransistor dan simbol phototransistor
Rangkaian ini berfungsi sebagai sensor penerima cahaya infra merah yang
dipancarka oleh rangkaian sumber cahaya infra merah. Rangkaian ini mempunyai
komponen utama adalah foto transistor sebagai penerima cahaya dari LED infra merah.
Foto transistor ini sudah dilengkapi dengan rangkaian band pass filter yang hanya
melewatkan frekuensi antar 30 kHz sampai 50 kHz saja.
2.3 Mikrokontroler AT89S51
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program
aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), Microcontroller
hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada
perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan
ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang
ROM yang kecil. Sedangkan Pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya
yang besar artinya program control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih
besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara,
termasuk register-register yang digunakan pada Microcontroller yang bersangkutan.
Microcontroller AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran
Atmel. Jenis Microcontroller ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data
per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan.
Pada prinsipnya program pada Microcontroller dijalankan bertahap, jadi pada
program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara
bertahap atau berurutan.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh microcontroller AT89S51 adalah sebagai
berikut :
Sebuah Central Processing Unit 8 bit
Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu
RAM internal 128 byte
Flash memori 4 Kbyte
Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal)
Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur
I/O
Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART
Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika
Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12
2.3.1 Kontruksi AT89S51
Mikrokontroller AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1
kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-fard dan resistor 10 kilo Ohm dipakai
untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89C4051
otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi
maksimum 24MHz dan kapasitor 30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian
oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja Microcontroller. Memori
merupakan bagian yang sangat penting pada Microcontroller. Microcontroller memiliki
dua macam memori yang sifatnya berbeda.
Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan
catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan
program ini dinamakan sebagai memori program. Ada berbagai jenis ROM. Untuk
Microcontroller dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program
diisikan kedalam ROM pada saat IC Microcontroller dicetak dipabrik IC. Untuk
keperluan tertentu Microcontroller menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau
Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak
UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal
dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu
daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai
Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash
PEROM, program untuk mengendalikan Microcontroller diisikan ke memori itu lewat
bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89C4051 flash PEROM Programmer. Memori
data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil
saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.
AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang
biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD
dan TXD) diletakkan berhimpitan dengan P1.0 dan P1.1. pada kaki nomor 2 dan 3,
sehingga kalau sarana input/output 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/output paralel kalau T0 dan T1 dipakai.
AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya adalah
sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini berhimpitan
dangan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output paralel kalau
INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.
Port1 dan 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya merupakan yang secara
2.3.2 Pin-Pin pada Microcontroller AT89S51 Deskripsi pin-pin pada Microcontroller AT89S51 :
Gambar 2.6 IC Mikrokontroler AT89S51
VCC (Pin 40) Suplai tegangan
GND (Pin 20 ) Ground
Port 0 (Pin 39-Pin 32)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun
penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port
ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah
sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut.
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 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.
5. 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
Tabel 2.1 Fungsi Masing-masing Pin pada Port 3 Mikrokontroler
Nama Pin Fungsi Alternatif
P3.0 (pin 10) RXD Untuk menerima data port serial P3.1 (pin 11) TXD Untuk mengirim data port serial
P3.2 (pin 12) INT0 Interupsi Eksternal waktu pencacah 0
P3.3 (pin 13) INT1 Interupsi Eksternal waktu pencacah 1
P3.4 (pin 14) T0 Input Eksternal waktu pencacah 0 P3.5 (pin 15) T1 Input Eksternal waktu pencacah 1
P3.6 (pin 16) WR Jalur menulis memori data eksternal
P3.7 (pin 17 ) RD Jalur membaca memori data eksternal
6. RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
7. 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.
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal
9. 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.
10. XTAL1 (pin 19)
Input untuk clock internal
11. XTAL2 (pin 18)
Output dari osilator
2.4 Driver Motor stepper
Motor stepper yang digunakan pada contoh ini bertipe hibrid unipolar, memiliki empat
fasa dan panjang langkah sebesar 1,80 per langkahi. Motor diharapkan dapat berputar
dalam dua arah dan memiliki dua kecepatan. Karena itu diperlukan pengendali motor
stepper yang memiliki empat keluaran pulsa dengan kemampuan dua arah perputaran dan
dua macam frekuensi pulsa guna mengatur kecepatan motor.
Gambar 2.7 (a) bentuk pulsa keluaran dari driver motor stepper (b) penerapan pulsa driver pada motor stepper dan arah putaran yang bersesuaian
Arah putaran motor dapat diatur dengan mengatur kondisi logika masukan pada
pena 13 dari IC 74LS86. Jika diterapkan logika 0, maka motor akan berputar berlawanan
dengan arah jarum jam (counter clock wise) sedangkan jika diterapkan logika 1, maka
motor akan berputar dengan arah sesuai dengan ajah jarum jam (clockwise).
Kecepatan motor ditentukan oleh frekuensi masukan clock yang berbentuk
gelombang persegi empat. Pulsa clock ini dibangkitkan oleh rangkaian osilator
pembangkit pulsa berbasis IC timer 555.
Gambar 2.8 bentuk gelombang keluaran rangkaian pembangkit pulsa
Pulsa di atas memiliki frekuensi dan periode yang konstan. Periode dari satu gelombang
penuh adalah Tt (Time total). Th (Time high) adalah periode sinyal positif atau tinggi
sedangkan Tl (Time low) adalah periode sinyal nol atau rendah. Periode gelombang
keluaran tersebut ditentukan oleh VR1, VR2, R1, R2 dan C1. Kapasitor C2 hanya
berfungsi sebagai penstabil rangkaian. Untuk menghitung Periode keluaran, dapat
dilakukan dengan rumus berikut ini:
Th = 0,693 × C1 × (VR1 + R1 + R2)
Tt = Th + T
Jadi periode gelombang (Tt) adalah:
f =
Tt
1
dimana f adalah frekunsi (Hz)
Tt adalah time total ( sekon )
Karena motor yang digunakan terdiri atas 4 phase dan memiliki kecepatan sudut
1,80 per langkah, maka:
v = × f
dimana : v adalah kecepatan motor ( rpm )
f adalah frekuensi (Hz )
digunakan transistor bipolar (BJT) tipe TIP31 yang disusun sebagai open collector
switch. Transistor TIP31 adalah tergolong transistor daya menengah yang mampu
mengalirkan arus puncak hingga 5 A. Transistor-transistor ini harus dilengkapi oleh
lempengan pendingin dari aluminium untuk mengurangi panas yang terjadi akibat
besarnya arus yang mengalir. L1 - L4 adalah lilitan (wound) dalam motor stepper. Dioda
D1 - D4 berfungsi sebagai pelindung rangkaian dari tegangan tinggi (back EMF) yang
mungkin timbul dari lilitan motor setepper.
Keluaran dari rangkain pengendali motor stepper (phase1 - phase4) dihubungkan
ke masukan dari empat transistor tersebut melalui R1 - R2. Jika masukan bernilai sinyal
rendah, maka transistor akan berada pada keadaan cut-off sehingga arus dalam lilitan
motor stepper tidak mengalir. Jika masukan bernilai tinggi (diatas tegangan ambang
(VCE
Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa
elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutanpulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper
diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Sudut
rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur
Stepper motor adalah salah satu tipe motor yang sangat populer digunakan
sebagai peralatan penggerak/pemutar (movement unit/actuator) dalam sistem kontrol
otomatis di industri, instrumentasi, bahan printer yang sering kita pakai sehari-hari
) turun dan arus dapat mengalir ke tanah (ground). Dengan begitu motor stepper
berputar. Jika sinyal keluaran dari pengendali motor stepper berbentuk seperti L4 akan
dialiri arus secara berurutan. Dengan begitu rotor dari motor stepper akan berputar sesuai
dengan arah urutan.
2.5 Motor Stepper
Pada dasarnya, prinsip kerja stepper motor ini sama DC Motor, yaitu
pembangkitan medan magnit untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya lawan dengan
menggunakan catu tegangan DC pada lilitan/kumparannya. Perbedaanya terletak pada
gaya yang digunakan. Bila DC Motor menggunakan gaya lawan untuk ”melawan” atau
mendorong ”fisik kutub magnet” yang dihasilkan maka stepper motor justru
menggunakan gaya tarik untuk menarik ”fisik kutub magnet yang berlawanan” sedekat
mungkin ke posisi kutub magnet dihasilkan oleh kumparan.Oleh karena itu, pada DC
Motor, putaranya relatif tidak terkendal, jarak tolakannya sangat relatif, tergantung pada
terkendali karena begitu kutub yang berlawanan tadi sudah tarik-menarik dalam posisi
yang paling dekat, gerakan akan berhenti dan direm.
Bila kumparan mendapat tegangan dengan analogi mendapat logika 1, maka akan
dibangkitkan kutub magnet yang berlawanan dengan kutub magnet tetap pada rotor.
Dengan demikian, posisi kutub magnet rotor akan ditarik mendekati lilitan yang
menghasilkan kutub magnet tetap pada rotor itu akan berpinda posisi menuju kutub
magnet lilitan yang dihasilkan sekarang. Berarti, telah terjadi gerakan 1 step. Bila langkah
ini diulang terus-menerus, dengan memberikan tegangan secara bergantian ke
lilitan-lilitan yang bersebelahan, rotor akan berputar.
Logika perputaran rotor tersebut dapat dianalogikan secara langsung dengan data
0 atau 1 yang diberikan secara serentak terhadap semua lilitan stator moto. Hal ini sangat
memudahkan bagi sistem designer dalammencibtakan putaran-putaran stepper motor
secara bebas dengan hanya mempermainkan bit-bit pada data yang dikirimkan ke
rangkaian interface stepper motor tersebut.
Untuk stepper motor 4 fase, pada prinsipnya ada dua macam cara kerja, yaitu full
stef dan Half stef . Penjabatan formasi logika dalam tabel ini adalah untuk mewakili
putaran 360° relatif terhadap fase dari motor.
Stepper Motor yang dijumpai di pasaran sebagian besar melipatgandakan jumlah
kutub magnit kumparannya dengan memperbanyak kumparan stator sejenis melingkar
berurutan dalam konfigurasi penuh 360° rill terhadap poros rotor ( dengan jumlah fase
tetap). Hal ini dilakukan untuk memperoleh efek rill ” putaran 1 stef” yang lebih presisi,
Untuk memperoleh efek ” cekraman ” yang lebih kuat, modus data yang diberikan
pada mode full wave dapa dimanipulasi dengan memberikan double aktive bits pada
setiap formasi. Dengan cara ini, torsi yang dihasilkan akan lebih besar. Namun demikian,
penggunaan arus akan berlipat dua karena pada saat yang bersamaan dua lilitan
mendapatkan arus kemudi. Dalam aplikasinya, sumber daya yang tersedia perlu
diperhatikan.
Tabel 2.2 Formasi tegangan/logika pada Stepper Motor
Stef ke full stef Half stef
Berulang ke stef 1
0 0 1 0
6 0 0 1 1
7 0 0 0 1
8 1 0 0 1
Berulang ke stef 1
Tabel 2.3 Formasi double active bit untuk mode putaran full step
Stef ke Full step
1 1 1 0 0
2 0 1 1 0
3 0 0 1 1
4 1 0 0 1
Pada full step, suatu titik pada sebuah kutub magnet dirotor akan kembali
mendapat tarikan medan magnet stator pada lilitan yang sama setelah step 4. Berikutnya,
rotor akan kembali mendapatkan tarikan dari medan magnet lilitan yang sama setelah
step 8. Berikutnya mulai step 1.
Melihat bahwa pergerakan stepper motor adalah berdasarkan perubahan logika
pada input lilitan-lilitanya maka menjadi mudah bagi programer untuk mengubah arah
gerakan dan kedudukan rotor pada posisi yang akurat. Ini adalah salah satu keuntungan
dari penggunaan stepper motor. Untuk membuat gerakan yang lebih presisi, biasanya
jumah batang magnet di rotor di perbanyak dan lilitan dibuat berpasangan sesuai posisi
kutub magnet rotor. Cara lain adalah menggunakan sistem gear pada poros rotor tanpa
mengubah karakteristik stepper motornya.
2.6 Perangkat lunak
2.6.1 Bahasa Assembly MCS-51
Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89C4051 adalah
bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini
hanya ada 51 instruksi, antara lain yaitu :
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 R0,20h
Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal
ke register 0 (R0).
Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah
alamat.
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 ,
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 :
...
Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin
ACALL TUNDA
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:
JNB P1.0,Loop ...
8. Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal)
Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan
suatu nilai tertentu. Contoh,
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
...
INC R0 R0 = R0 + 1
2.6.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator
Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah
editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.
Gambar 2.9 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator
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.
Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke
dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an.
2.6.3 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 di bawah ini
Gambar 2.10 ISP- Flash Programmer
Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file
heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil
kompilasi tersebut ke mikrokontroller
Vreg
RANCANG BANGUN DAN PROGRAM
3.1 Perancangan Power Supplay (PSA)
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,
keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,
sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke motor stepper.
Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.1 berikut ini :
Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan
disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan
diratakan oleh kapasitor 2200 μF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan
agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan
5V
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 diambil dari
keluaran 2 buah dioda penyearah.
3.2. Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51
Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Kompoen
utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S51. Pada IC inilah semua
program diisikan, sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:
Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3.
Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit. Pin 1 sampai 8
adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah 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
positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen
ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah
power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan
aktipnya 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 aktip pada IC kemudian program aktip.
3.3 Perancangan Rangkaian Penerima Infra Merah
IC yang digunakan sebagai penerima infra merah adalah IC TSOP 1738. IC ini sering
digunakan sebagai penerima/receiver remote control dari TV atau VCD.
P3.7 ( AT89S51) 5V
VCC
100
10uF
i _1
0 i
i _1 i
TSOP1738
Gambar 3.3 Rangkaian Penerima Infra Merah
Pada rangkaian diatas digunakan resistor 100 ohm untuk membatasi arus yang masuk
pada rangkaian, sedangkan kapasitor 10 μF digunakan agar arus yang masuk ke IC
TSOP 1738 lebih stabil.
IC ini mempunyai karakteristik yaitu akan mengeluarkan logika high (1) atau
tegangan ± 4,5 volt pada outputnya jika IC ini mendapatkan pancaran sinar infra
merah dengan frekuensi antara 38 – 40 KHz, dan IC ini akan megeluarkan sinyal low
(0) atau tegangan ± 0,109 volt jika pancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara
38 – 40 KHz berhenti, namun logika low tersebut hanya sesaat yaitu sekitar 1200 μs,
setelah itu outputnya kan kembali menjadi high. Sifat inilah yang dimanfaatkan
sebagai pengiriman data.
Output dari IC ini dihubungkan ke P3.7 pada mikrokontroler, sehingga setiap
kali IC ini mengeluarkan logika low atau hing pada outputnya, maka mikrokontroller
3.4 Perancangan Rangkaian Driver Motor Stepper
Untuk mengendalikan perputaran motor stepper dibutuhkan sebuah driver. Driver ini
berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan
arah dengan jarum jam. Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat
masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan
mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian
ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian
pada ke-4 masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah :
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor Stepper
Rangkaian ini terdairi dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing
transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51.
Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus
yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada
motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan
emitor dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122
mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan
terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt
dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke
kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini
akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan
yang memiliki medan magnet tesebut.
Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip
dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet
pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang
terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih
kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high
diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper
akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.
3.5 Diagram Alir Program
Program diawali dengan start, kemudian program akan menunggu atau mengecek
sinyal yang diinputkan oleh tombol. Jika tidak ada sinyal maka program akan terus
menunggu sinyal input. Jika ada sinyal maka program membandingkan apakah sinyal
sinyal buka pintu maka program akan memerintahkan motor untuk membuka pintu.
Hal ini dapat dilihat lebih jelas pada gambar di bawah ini:
start
Gambar 3.5 Diagram Alir Program
3.5 Perancangan Program
Adapun program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51 pada Perancangan sistem
penerima infra merah adalah sebagai berikut ;
Vreg
LM7805CT
IN OUT
TIP32C
100ohm
100uF
330ohm 220V 50Hz 0Deg
TS_PQ4_12
2200uF 1uF 1N5392GP
1N5392GP
12 Volt
5 Volt
BAB 4
ANALISA RANGKAIAN DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt,
keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, sedangkan
keluaran 12 volt digunakan untuk menghidupkan motor stepper. Rangkaian tampak
seperti gambar di bawah ini,
Gambar 4.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan
tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan
disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan
P1.0
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 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 diambil dari
keluaran 2 buah dioda. Tegangan ini digunakan untuk mensupplay tegangan ke yang
butuh tegangan 12 volt.
4.2 Pengujian Rangkaian minimum AT89S51
Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 ditunjukkan pada gambar 4.2 berikut
ini :
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 aktip dan
sebaliknya LED akan mati jika transistor tidak aktip. Tipe transistor yang digunakan
adalah PNP A733, dimana transistor ini akan aktip (saturasi) jika pada basis diberi
tegangan 0 volt (logika low) dan transistor ini akan tidak aktip jika pada basis diberi
tegangan 5 volt (logika high). Basis transistor ini dihubungkan ke pin I/O
mikrokontroler yaitu pada kaki 28 (P2.7). Langkah selanjutnya adalah mengisikan
program sederhana ke mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut :
Loop:
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 mengaktipkan transistor sehingga LED akan menyala dan
logika high akan menonaktipkan transistor, sehingga LED padam. Dengan demikian
terus menerus sesuai dengan program yang diinginkan, maka rangkaian
mikrokontroler telah berfungsi dengan baik.
4.3Pengujian Rangkaian Driver Motor Stepper
Setelah mendapatkan data startbit, maka mikrokontroler akan mengambil 3 data
setelah data startbit tersebut, yang merupakan data dari nilai yang dikirimkan oleh
pemancar.
Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat
keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler
AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja
memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4
masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah :
Gambar Rangkaian Driver Motor Stepper
Rangkaian ini terdairi dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor
dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. Basis dari
masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk
ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor
stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan
emitor dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122
mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan
terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt
dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke
kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini
akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan
yang memiliki medan magnet tesebut.
Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip
dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet
pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang
terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih
kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high
diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper
akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.
Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya,
maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara
Program yang diberikan pada driver motor stepper untuk memutar motor
stepper adalah sebagai berikut :
mov a,#11h
putar:
mov P0,a
acall tunda
Rl a
jmp putar
Program diawali dengan memberikan nilai 11h pada pada accumulator (a), kemudian
program akan memasuki rutin buka pintu. Nilai a diisikan ke port 0, sehingga
sekarang nilai port 0 adalah 11h. ini berarti P0.0 dan P0.4 mendapatkan logika high
sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low, seperti table di bawah ini,
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
P0 0 0 0 1 0 0 0 1
Program dilanjutkan dengan memanggil rutin tunda. Lamanya tunda akan
mempengaruhi kecepatan perputaran motor. Semakin lama maka tunda, maka
perputaran motor akan semakin lambat. Perintah berikutnya adalah Rl a,perintah
ini akan memutar nilai yang ada pada accumulator (a), seperti tampak pada table di
bawah ini,
a 0 0 0 1 0 0 0 1
Rl
Nilai pada accumulator (a) yang awalnya 11h, setelah mendapat perintah Rl a,
maka nilai pada accumulator (a) akan merubah menjadi 22h. Kemudian program akan
high (1). Nilai yang ada pada accumulator (a), akan kembali diisikan ke port 0, maka
nilai di port 0 akan berubah menjadi 22h, ini berarti P0.1 dan P0.5 mendapatkan
logika high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low.
Sebelumnya telah dibahas bahwa P0.0, P0.1, P0.2, dan P0.3 dihubungkan ke
masukan driver motor stepper, dengan program di atas maka P0.0, P0.1, P0.2, dan
P0.3 akan mendapatkan nilai high (1) secara bergantian. Hal ini menyebabkan motor
stepper akan berputar membuka pintu.Hal yang sama juga berlaku ketika motor
berputar kaearah sebaliknya, perbedaannya hanya pada perintah rotate. Jika pada
perintah berlawanan arah jarum jam digunakan rotate left ( Rl ), maka pada perintah
searah jarum jam digunakan perintah rotate right ( Rr). Perputaran perintah Rr
diperlihatkan pada table berikut,
a 1 0 0 0 1 0 0 0
R r
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada tabel data motor stepper dibawah ini:
Tabel 4.1 Data Motor Stepper Untuk membuka dan Menutup
4.4 Pengujian Rangkaian Penerima Infra Merah
Pada rangkaian diatas digunakan resistor 100 ohm untuk membatasi arus yang masuk
pada rangkaian, sedangkan kapasitor 10 μF digunakan agar arus yang masuk ke IC
TSOP 1738 lebih stabil.
IC ini mempunyai karakteristik yaitu akan mengeluarkan logika high (1) atau
tegangan ± 4,5 volt pada outputnya jika IC ini mendapatkan pancaran sinar infra
merah dengan frekuensi antara 38 – 40 KHz, dan IC ini akan megeluarkan sinyal low
(0) atau tegangan ± 0,109 volt jika pancaran sinar infra merah dengan frekuensi antara
38 – 40 KHz berhenti, namun logika low tersebut hanya sesaat yaitu sekitar 1200 μs,
setelah itu outputnya kan kembali menjadi high. Sifat inilah yang dimanfaatkan
sebagai pengiriman data.
Output dari IC ini dihubungkan ke P3.7 pada mikrokontroler, sehingga setiap
kali IC ini mengeluarkan logika low atau hing pada outputnya, maka mikrokontroller
dapat langsung mendeteksinya. Programnya sebagai berikut :
Awalnya mikrokontroler akan memasukkan nilai 0 pada alamat 60h, kemudian
menunggu sinyal low dari P3.7 yang terhubung ke output dari IC TSOP 1738. Jika ada
sinyal low, itu berarti ada data yang akan dikirim oleh pemancar, kemudian
mikrokontroler akan mengabaikan sinyal low tersebut sampai datang sinyal high,
sinyal high inilah yang dihitung oleh mikrokontroller sebagai data yang masuk. Data
yang masuk akan dibagikan dengan nilai 10. Hal ini dilakukan karena lebar data
pengirim 10 kali lebih besar daripada lebar data penerima, sehingga harus dibagi
dengan 10. Kemudian hasilnya akan dikurangi dengan 1, hal ini karena pada saat
pengiriman, setiap data telah ditambah dengan nilai satu. Selanjutnya lebar data akan
dibandingkan, apakah sama dengan 10 atau tidak, jika sama dengan 10 maka data ini
merupakan data startbit, dengan demikian 3 data setelah ini adalah merupakan data
untuk membuka atau menutup pintu, dan akan diambil untuk diproses.. Namun jika
data tersebut tidak sama dengan 10, maka data ini bukan merupakan data startbit,
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil perancangan alat hingga pengujian dan pembahasan sistem maka penulis
dapat menarik kesimpulan, antara lain:
1. Sistem penerima pada Pembuka pintu jarak jauh ini menggunakan
Mikrokontroler AT89S51 sebagai tempat pemproses data dari sistem yang
berfungsi untuk menerima sinyal dari pemancar ke penerima serta
menggerakkan motor untuk membuka dan menutup pintu.
2. Phototransistor (IC TSOP 1738) berperan sebagai penerima data dari
pemancar yang ditumpangkan melalui gelombang infra merah, yang berupa
pulsa dengan frekuensi 38KHz - 40KHz.
3. Rangkaian penerima dapat berfungsi dengan baik dan menerima sinyal dari
5.2. Saran
Setelah melakukan penulisan ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran
untuk dapat dilakukan perancangan lebih lanjut, yaitu
Sistem penerima pada pintu jarak jauh ini menggunakan mikrokontroler AT89S51,
bagaimana kalau dikembangkan dengan menggunakan mikrokontroler jenis lain,
misalnya ATmega 8535
Alat pembuka pintu jarak jauh ini masih berupa prototipe,untuk itu hendaknya lebih
dikembangkan lagi ke alat yang sebenarnya, supaya dapat langsung
diaplikasikan.
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto. 2004. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi. Edisi Kedua. Yogyakarta: Gava Media
Andi. 2003. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler
AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo.
Malvino, Albert paul. 2003. Prinsip-prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2. Edisi Pertama. Jakarta: Salemba Teknika.
Petruzella, Frank D. 2001. Elektronik Industri. Terjemahan sumanto. Edisi kedua. Yogyakarta: Andi
Pitowarno, Endra. 2005. Mikroprosesor & Interfacing. Yogyakarta: Andi
WWW. Elektronika – elektronika : blogspot. Com
