Alat Ukur Temperatur Lingkungan Melalui Display Berbasis Mikrokontroler AT89S51

ALAT UKUR TEMPERATUR LINGKUNGAN MELALUI DISPLAY BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Ahli Madya

DWI AGUNG SETIONO 052408006

PROGRAM STUDI DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

PERSETUJUAN

Judul : ALAT UKUR TEMPERATUR LINGKUNGAN

MELALUI

DISPLAY BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : LAPORAN PROYEK

Nama : DWI AGUNG SETIONO

Nomor Induk Mahasiswa : 052408006

Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA (FMIPA USU)

Diluluskan di Medan,27 September 2008

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Prodi D3 FIN Pembimbing

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata ala, atas segala karunia-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga penulis diberikan kemudahan dan kelancaran dalam menyelesaikan Praktek Proyek dan penulisan Laporan Praktek Proyek dengan judul Alat Pengukur Temperatur Lingkungan Melalui Display Berbasis Mikrokontroler AT89S51 .

Dalam pelaksanaan proyek ini, penulis mencoba untuk merancang suatu sistem pengukuran temperatur lingkungan yang dapat bekerja secara otomatis dengan menggunakan display.Sehingga pengukuran temperatur di lingkungan sekitar kita dapat dilakukan dengan mudah dan terkendali dengan baik.

Pelaksanaan proyek ini diharapkan dapat menjadi suatu inovasi dalam pemanfaatan elektronika dalam kehidupan sehari-hari khususnya dalam pengukuran tempertur yang dapat diterapkan pada setiap lingkungan sehingga suhu yang ada pada lingkungan sekitar tersebut dapat terdeteksi secara otomatis.

Dalam kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr.Eddy Marlianto,M.Sc, selaku Dekan FMIPA USU.

2. Bapak DR.Marhaposan Situmorang, selaku Ketua Departemen Fisika FMIPA USU

3. Bapak Drs.Syahrul Humaidi,M.Sc, Selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU,sekaligus selaku Dosen Pembimbing penulis dalam pelaksanaan praktek proyek dan penulisan laporan praktek proyek ini..

4. Seluruh Dosen dan pegawai pada Program Studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU

kami dalam pelaksanaan Praktek Proyek ini sehingga dapat terlaksana dengan baik.

6. Kepada rekan-rekan mahasiswa Program studi D3 Fisika Instrumentasi FMIPA USU

7. Kepada rekan-rekan kost,khususnya buat adikku Irfan Sucahyo yang telah banyak membantu dalam penyelesaian Praktek Proyek ini .

8. Kepada adinda Khairiah H yang telah banyak memberikan dukungan dan motivasi dalam penyelesaian Praktek Proyek ini.

Penulis sadar dalam perancangan proyek ini masih banyak terdapat kekurangan yang sudah seharusnya dapat diperbaiki dimasa yang akan datang. Untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan perancangan proyek ini agar dapat disempurnakan menjadi proyek yang lebih sempurna,aplikatif dan berguna dimasa yang akan datang.

Medan, September 2008

Penulis

Dwi Agung

DAFTAR ISI

Halaman Lembar Pengesahan

i

Kata Pengantar

ii

Daftar isi

iv

Daftar Gambar

vi

Daftar Tabel

vii

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Batasan Masalah 2

1.3 Tujuan Proyek 3

1.4 Metode Pengumpulan Data Proyek 3

1.5 Manfaat Pelaksanaan Proyek 4

1.6 Sistematika Penulisan 5

BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

2.1 Mikrokontroler AT89S51 7

2.1.2 Karakteristik Mikrokontroler AT89S51 9

2.1.3 Fungsi pin-pin pada Mikrokontroler AT89S51 10

2.1.4 Register pada Mikrokontroler AT89S51 12

2.2 Sensor Temperatur LM35 14

2.2.1 Prisip Kerja IC LM35 15

2.3 ADC (Analog to Digital Converter) 16

2.3.1 ADC Dengan Pendekatan Berurutan 20

2.4 Resistor 21

2.4.1 Fixed Resistor 21

2.4.2 Variable Resistor 23

2.5 Kapasitor 24

2.5.1 Electrolytic Capasitor (ELCO) 25

2.5.2 Ceramic Capasitor 25

2.5.3 Nilai Kapasitor 26

2.6 Transistor 27

2.8 Perangkat Lunak 33

2.8.1 Bahasa Asembly 33

2.8.1.1 Instruksi-instruksi Mikrokontroler AT89S51 34

2.8.2 Software 8051 Editor, Assembbler, Simulator 37

2.8.3 Software Downloader 38

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Power Suplay Unit (PSA) 40

3.2 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 41

3.3 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC 43

3.4 Display LCD 44

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN & ANALISA

4.1 Pengujian Rangkaian Power Suplay 46

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S52 46

4.3 Pengujian Rangkaian Suhu LM35 47

4.4 Pengujian Rangkaian ADC 48

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 50

5.2 Saran 51

Daftar Pustaka

DAFTAR GAMBAR

Halam an

Gambar 2.1 : Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S51 9

Gambar 2.2 : Simbol Dan Bentuk Fisik IC LM 35 15

Gambar 2.3 : Diagram Blok ADC 0804 17

Gambar 2.4 : Konfigurasi pin (kaki) ADC 0804 19

Gambar 2.5 : Resistor Carbon 23

Gambar 2.6 : Grafik perubahan nilai pada Potensiometer 24

Gambar 2.7 : Potensiometer 24

Gambar 2.8 : Electrolit Capasitor 26

Gambar 2.9 : Ceramic Capasitor 26

Gambar 2.10 : Transistor sebagai saklar On 28

Gambar 2.11 : Karakteristik daerah Saturasi pada transistor 30

Gambar 2.12 : Transistor sebagai saklar Off 30

Gambar.2.13 : Bias maju pada Dioda (Biased Forward) 32

Gambar 2.14 : Bias mundur pada Dioda (Biased Reverse) 32

Gambar 2.15 : Simbol Dioda Penyearah 33

Gambar 2.16 : Simbol Dioda Zener 33

Gambar 2.17 : Simbol Dioda LED 34

Gambar 2.18 : 8051 Editor, Assembler, Simulator 38

Gambar 2.19 : ISP-Flash Programer 3.a 39

Gambar 3.1 : Rangkaian Power Suplay (PSA) 42

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 :Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XX 8

Tabel 2.2 :Fungsi pin-pin pada port 3 mikrokontroler AT89S51 11

Tabel 2.3 :Kode warna pada Resistor 22

Tabel 2.4 :Nilai Kapasitor 27

Tabel 4.1 :Perhitungan nyala LED 48

Tabel 4.2 :Data pengukuran suhu dengan termometer Air raksa dan Rangkaian suhu LM35

49

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Perkembangan teknologi yang demikian pesatnya, terutama dibidang elektronika menyebabkan rangkaian-rangkaian aplikasi elektronika menggantikan peran manusia sebagai ketelitian dan keakuratan dalam suatu pekerjaan. Salah satunya adalah mulai tergantinya peranan dalam pengukuran temperatur.

Untuk alat ini sendiri merupakan rangkaian aplikasi penggabungan antara elektronika yaitu sensor-sensor suhu, analog to digital converter (ADC) dan mikrokontroler, dimana kesemuanya dapat dioperasikan secara otomatis melalui input data-data program yang telah dimasukkan kedalam mikrokontroler.

Ada beberapa jenis mikrokontroler yang dijual dipasaran, antara lain: AT89S52/52/55/8252, PIC mikrokontroler, AVR mikrokontroler dan Motorola. Diantara semuanya, yang paling mudah dan paling banyak dijumpai dipasaran adalah AT89S52 dan AT89S52, disamping itu, harganya juga murah sehingga banyak digunakan orang untuk merancang alat-alat aplikasi elektronika, termasuk salah satunya untuk merancang rangkaian aplikasi elektronika pengisian sampel gula dengan menggunakan sensor optik dan motor stepper yang berbasis mikrokontroler ini.

Sensor suhu yang digunakan dalam rangkaian aplikasi elektronika ini adalah berupa IC LM 35 sebagai pendeteksi suhu yang nantinya data yang diterima oleh sensor ini akan diteruskan ke ADC untuk dikonversikan,selanjutnya hasil konversi akan dikirim ke mikrokontroller yang seterusnya nilai suhu yang terukur akan dikirim kedisplay melalui driver.Maka dengan demikian besar suhu disekitar kita akan dapat dibaca pada display.

1.2 Batasan Masalah

a. Pengukuran temperatur yang bersifat otomatis, yang diharapkan menggantikan peran manusia untuk mendapatkan hasil yang teliti dan akurat.

c. Penggunaan Analog to Digital Converter (ADC) yang berfungsi mengkonversi data yang diterima oleh sensor suhu,dari bentuk data analog ke digital.

d. Mikrokontroler yang telah diprogram akan mengatur kinerja rangkaian sehingga nilai suhu yang terukur nantinya akan terdisplay pada seven segment..

1.3 Tujuan Proyek

a. Untuk melengkapi tugas sebagai salah satu syarat menyelesaikan program pendidikan Diploma 3 di FMIPA USU.

b. Sebagai penerapan ilmu yang dipelajari di bangku perkuliahan.

c. Untuk kemudahan dalam pengukuran temperatur lingkungan secara otomatis, teliti dan akurat.

d. Untuk memanfaatkan mikrokontroler sebagai pemrosesan data pengukuran dari sensor yang digunakan.

e. Untuk memberikan suatu inovasi dari pemanfaatan elektronika dalam kehidupan sehari-hari.

1.4 Metode Pengumpulan Data Proyek

Adapun metode yang digunakan perancang dalam mengumpulkan data secara teori dalam melaksanakan proyek ini adalah sebagai berikut :

Pada metode ini, perancang mengumpulkan data yang berkaitan dengan proyek dengan cara mencari teori-teori yang terdapat pada buku-buku dan literatur lainnya seperti jurnal penelitian dan sebagainya lalu membandingkannya dengan data yang dibutuhkan baik dalam pelaksanaan proyek maupun dalam menyusun laporan proyek ini.

b. Lembar data (Datasheet) komponen yang digunakan pada proyek.

Pada metode ini, perancang menggunakan data-data yang dikeluarkan oleh pabrik produsen komponen elektronik yang digunakan pada proyek. c. Pengujian Proyek.

Metode ini dilakukan setelah proyek selesai dikerjakan, dengan cara menguji langsung sistem kerja rangkaian yang telah dibuat, lalu memastikan apakah rangkaian yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik sesuai dengan yang diharapkan.

d. Analisa Proyek.

Analisa proyek dilakukan seteleh rangkaian selesai diuji. Analisa dilakukan dengan mengambil kesimpulan dari kerja yang dilakukan oleh rangkaian yang dibuat lalu dibandingkan dengan teori-teori yang berhubungan dengan kerja yang dilakukan tiap rangkaian pada proyek.

1.5 Manfaat Pelaksanaan Proyek

Terdapat dua manfaat dari pelaksanaan proyek ini, yaitu yang bersifat umum dan khusus.

Secara umum, pelaksanaan proyek yang berjudul Alat Ukur Temperatur Lingkungan Melalui Display Berbasis Mikrokontroler AT89S51 diharapkan dapat menjadi sebuah inovasi dalam melakukan pengukuran temperatur secara otomatis.

b. Manfaat secara khusus

Dengan pelaksanaan proyek ini dapat menambah wawasan dan pengalaman perancang dalam menerapkan ilmu yang dipelajari di bangku perkuliahan secara kreatif dan inovatif.

1.6 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prisip kerja dari Alat Ukur Temperatur Lingkungan Melalui Display Yang Berbasis Mikrokontroler AT89S51 secara otomatis, maka penulis membuat Laporan Tugas Proyek ini sebagai berikut :

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 TINJAUAN TEORITIS

Tinjauan teoritis dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian.

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

Dalam bab ini dibahas tentang perancangan rangkaian dan program pada proyek.

Dalam bab ini dibahas tentang tentang cara pengujian rangkaian baik secara per blok maupun secara keseluruhan.

BAB 5 KESIMPULAN & SARAN

BAB 2

TINJAUAN TEORITIS

2.1 Mikrokontroler AT89S51 2.1.1 Gambaran Umum

Mikrokontroler AT89S51 adalah mikrokomputer CMOS 8 bit yang memiliki 8 KB Programmable and Erasable Read Only Memory (PEROM). Mikrokontroler berteknologi memori non-volatile (tidak kehilangan data bila kehilangan daya listrik). Set instruksi dan kaki keluaran AT89S52 sesuai dengan standar industri 80C51 dan 80C52. Atmel AT89S52 adalah mikrokontroler yang sangat bagus dan fleksibel dengan harga yang relatif murah untuk banyak aplikasi sistem kendali berkerapatan tinggi dari Atmel ini sangat kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 misalnya mikrokontroler 8031 yang terkenal dan banyak digunakan dan telah menjadi standar industri baik dalam jumlah pin IC maupun set instruksinya.

Sebagai perbandingan kapasitas memori, table 2.1 berikut ini akan menampilkan memori dari mikrokontroler seri AT89XX

Tabel 2.1. Kapasitas Memori Mikrokontroler seri AT89XX

Type RAM Flash Memory EEPROM

AT89C51/

AT89S52 8 X 128 byte 4 Kbyte Tidak

AT89C52/

AT89S52 8 X 256 byte 8 Kbyte Tidak

AT89C55 8 X 256 byte 20 Kbyte Tidak

AT89S53 8 X 256 byte 12 Kbyte Tidak

Mikrokontroler AT89S52 memiliki fasilitas-fasilitas pendukung yang membuatnya menjadi mikrokontroler yang sangat banyak digunakan dalam berbagai aplikasi. Fasilitas-fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S51 adalah :

a. Sesuai dengan produk-produk MCS-51.

b. Terdapat memoriflashyang terintegrasi dalam sistem. Dapat ditulis ulang hingga 1000 kali.

c. Beroperasi pada frekuensi 0 sampai 24MHz. d. Tiga tingkat kunci memori program.

e. Memiliki 256 x 8 bit RAM internal.

f. Terdapat 32 jalur masukan/keluaran terprogram.

g. Tiga pewaktu/pencacah 6-bit (untuk AT89S51) & dua pewaktu/pencacah 16-bit (untuk AT89S52).

h. Memiliki 8 sumber interupsi(untuk AT89S51) & 6 sumber instruksi untuk AT89S52.

i. Kanal serial terprogram.

j. Mode daya rendah dan mode daya mati.

2.1.2 Karakteristik Mikrokontroler AT89S51

berada di alamat 80H-FFH. RAM ini berbeda pada lokasi dengan FlashPEROM dengan alamat 000H-7FFH.

IC AT89S51 mempunyai pin sebanyak 40 buah yang sesuai dengan mikrokontroler 8031 dan memiliki susunan pin seperti gambar di berikut ini ini :

Gambar 2.1. Konfigurasi pin (kaki) pada mikrokontroler AT89S51

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

Pada konstruksi mikrokontroler ini terdapat 4 port untuk I/O data dan tersedia pula akumulator , register, RAM, Stack Pointer, Arithmatic Logic Unit (ALU), Pengunci (Lacth), dan rangkaian osilasi yang membuat AT89S52 dapat beroperasi dengan sekeping IC.

2.1.3 Fungsi Pin-Pin Pada Mikrokontroler AT89S51

a. VCC (Pin 40)

Pin 40 merupakan sumber tegangan positif yang diberi simbol Vcc. b. GND (Pin 20)

Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa,low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash programming 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, port ini akan mempunyaiinternal pull up.

Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

d. Port 2 (Pin 21 pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori 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 sinkkeempat buah input TTL.

e. Port 3 (Pin 10 pin 17)

Tabel 2.2. fungsi pin-pin pada port 3 mikrokontroller AT89S51

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)

f. RST (pin 9)

Reset akan aktif dengan memberikaninput highselama2 cycle. g. 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 program (PROG) selama memprogramFlash.

h. PSEN (pin 29)

Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal.

i. EA (pin 31)

program yang ada pada memori internal. Pada saatflash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

j. XTAL1 (pin 19)

Input untukclock internal. k. XTAL2 (pin 18)

Output dari osilator.

2.1.4 Register Pada Mikrokontroler AT89S51

Register adalah penampung data sementara yang terletak dalam CPU. Pada mikrokontroler AT89S51, register-registernya adalah sebagai berikut :

a. Register A (Accumulator)

Accumulatorialah sebuah register 8 bit yang merupakan pusat dari semua operasi accumulator, termasuk dalam operasi aritmatika dan operasi logika.

b. Register B

Register ini memiliki fungsi yang sama dengan register A. c. Program counter(PC)

Program counter (Pencacah program) merupakan sebuah register 16 bit yang selalu menunjukkan lokasi memori instruksi yang akan diakses. d. Data pointer

e. Stack Pointer(SP)

Stack Pointeradalah register 8 bit yang mempunyai fungsi khusus sebagai penu njuk alamat atau data paling atas pada operasi penumpukan di RAM. Stack Pointer terletak di alamat 81H. Penunjuk penumpukan selalu berkurang dua tiap kali data didorong masuk kedalam lokasi penumpukan dan selalu bertambah dua tiap kali data ditarik keluar dari lokasi penumpukan.

f. Program Status Word

Program Status Word merupakan register yang berisi beberapa bit status yang mencerminkan keadaaan mikrokontroler.

g. Bit Carry Flag(CY)

Bit carrymerupakan bit ke 8 yang memiliki dua fungsi :

1. Carry akan menunjukkan apakah operasi penjumlahan mengandung carry (sisa) atau apakah operasi pengurangan mengandung borrow (kurang). Apabila operasi ini mengandungcarry, bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika mengandung borrow, bit ini akan di set agar bernilai nol (0).

2. Carry dimanfaatkan sebagai bit ke-8 untuk operasi pergeseran (shift) atau perputaran.

h. Bit Auxiliary Carry(AC)

i. Bit Flag 0(F0)

Bit ini menunjukkan apakah hasil operasi bernilai nol atau tidak. Apabila hasil operasi adalah nol (0), bit ini akan diset agar bernilai 1, sedangkan apabila hasil operasinya bukan nol (0) maka bit ini akan di-reset. Bit ini juga digunakan pada perbandingan dua buah data. Jika kedua data bernilai sama maka bit ini akan diset agar bernilai satu, sedangkan jika kedua data itu berbeda maka bit ini akan direset agar bernilai nol (0).

j. Bit Register Select(RS)

RS0 dan RS1 digunakan untuk memilih bank register. Delapan buah register ini merupakan register serbaguna. Lokasinya pada awal 32 byte RAM internal yang memiliki alamat dari 00H sampai 1FH. Register ini dapat diakses melalui simbolassembler(R0,R1,R2,R3,R4,R5,R6 dan R7).

2.2 Sensor Temperatur LM35

Sensor suhu (temperatur) pada proyek akhir ini menggunakan LM35,dimana output dari LM35 ini dapat memberikan output 8-bit data yang menyatakan kondisi perubahan dari suhu lingkungan.Setiap terjadi perubahan suhu maka akan terjadi perubahan data output yang dihasilkan,dimana perubahan tersebut berupa perbedaan tegangan yang dihasilkan.LM35 sebagai pendeteksi temperatur memiliki karakteristik sebagai berikut :

1. Bekerja pada rating tegangan 4V s/d 30V.

2. Pembacaan temperatur berkisar antara -550C s/d 1500C.

4. Memiliki arus drain kurang dari 60 uA.

2.2.1 Prinsip Kerja IC LM 35

IC LM 35 berfungsi sebagai sensor suhu. IC LM 35 dikemas dalam bentuk integrated circuit yang harga tahanannya merupakan fungsi temperatur, adanya

temperatur akan menyebabkan harga dari IC LM 35 berubah. Energi panas dari elektroda akan menyebabkan perubahan temperatur IC LM 35 yang selanjutnya merubah harga tahanannya, karakteristik dari sensor ini adalah linier terhadap perubahan suhu artinya, jika terjadi perubahan suhu yang cenderung naik dan begitu pula sebaliknya. Tegangan out put dari sensor ini adalah10 mV/0C setiap terjadi kenaikan suhu sebesar 10C dan range suhu mulai 550C sampai dengan 1500C.

Gambar 2.2 Simbol Dan Bentuk Fisik IC LM 35

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

Di dalam LM 35 terdapat sebuah sambungan dengan sebuah pegangan untuk mengatur terminal untuk melakukan kalibrasi. Umpamanya T adalah sebuah temperatur yang tidak diketahui dan sementara Tr adalah temperatur referensi, maka dengan kalibrasi terhadap keluaran untuk membaca satu nilai temperatur dengan benar maka keluaran pada seluruh temperatur akan bernilai benar.

2.3. ADC (Analog to Digital Converter)

ADC (Analog to digital Converter) adalah suatu rangkaian pengubah informasi dari tegangan analog ke digital.A/D Converter ini dapat dipasang sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor ke konfigurasi digital yang akan diumpankan kesuatu sistem minimum.Teknologi ADC ini telah banyak mengubah teknik-teknik konvensional analog dalam sistem-sistem kontrol,teknologi perekaman dan pembangkitan kembali sinyal-sinyal audio/video (recording and playing) dan berbagai aplikasi dalam multimedia dan instrumentasi lainnya.Permasalahan noise dalam sinyal (sebelumnya sulit dikikis habis jika hanya mengandalkan filter analog)dapat diatasi dengan sangat baik dengan filter digital berbasis ADC.Apalagi faktor penentu keandalan program kemudinya.semakin handal programnya semakin handal pul;a kinerja filter tersebut.

Rangkaian IC ADCmemiliki dua bagian utama,yaitu:

2. Rangkaian konversi A/D (plus rangkaian kontrolnya).

Gambar berikut menggambarkan bagaimana aliran sinya analog diubah ke sinyal digital.

Gambar 2.3 Diagram blok ADC 0804

efektif,fungsiinterrupt harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap.Ia hanya akan membaca data bila mendapatkan interrupt.

Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan mengkonversi sinyal.Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai sangat bergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu.Makin cepat prosesnya,semakin berkualitas pula ADC tersebut.Karena inilah maka karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi (Convertion time).Jika suatu ADC disebut memiliki waktu konvensi 1,4udt(mikrodetik) maka secara teoritis dalam waktu 1 detik ia dapat mengonversi sinyal kontiniu sebanyak 714.285,7 kali.Dengan demikian,frekwensi input tertinggi yang masih dapat ditolerir untuk konversi adalah sekitar 714KHz/2 atau 357KHz.

Semua ADC bekerja dengan melakukan pencuplikan sinyal-sinyal analog.proses pencuplikan ini mirip dengan proses modulasi amplitudo,yang dapat memunculkan hasil-hasil yang tidak terduga kecuali lebar pita frekwensi sinyal analog sibatasi agar kurang setengah dari laju pencuplikan yang ada pada umumnya merupakan clock sinyal.Jika lebar pita sinyal-sinyal ini tidak dibatasi maka akan dihasilkan fenomena kerja rangkaian yang dikenal dengan istilah analising .Analising sendiri merupakan keadaan dimana sinyal-sinyal yang didijilitisasin muncul sebagai sinyal yang memiliki frekwensi lebih rendah dari pada sinyal frekwensi asalnya atau dapat pula memiliki frekwensi yang berkebalikan (sinyal-sinyal dengan frekwensi tinggi muncul pada frekwensi-frekwensi yang lebih tinggi).

[image:30.595.272.354.85.238.2]

Gambar 2.4 Konfigurasi PIN (Kaki) ADC 0804

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.3.1.ADC Dengan Pendekatan Berurutan

ADC dengan pendekatan berurutan merupakan slah satu ADC yang cukup populer penggunaanya.Kepopuleran ADC ini terutama disebabkan oleh karakteristik kecepatan yang cukup tinggi serta arsitektur rangkaianya yang tidak terlalu kompleks atau rumit.Prinsip kerja dasarnya ialah menggunakan konsep pendekatan bagi dan cari (devide and search) dalam mengonversi sinyal-sinyal digital.Pendekatan pencarian biner (binery search) merupakan pendekatan yang dijalankan membagi daerah penyusuran/pencarian menjadi setengahnya dalam setiap clock cycle.Dengan demikian ADC pendekatan berurutan akan memerlukan sejumlah 16 clock cycle yang mengonversi sebuah sinyal analog menjadi sinyal digital equivalen 16-bit.

(MSB/Most Significant Bit)dari register pendekatan berurutan atay SAR (Succesive Aproximation Register) diset agar bernilai sama dengan 1 .SAR kemudian dihubungkan pada terminal masukan konverter digital ke analog (ADC) untuk mengkonversi angka-angka biner SAR menjadi sebuah sinyal analog.

Sinyal analog keluaran DAC ini kemudian diumpankan pada rangkaian komparator.Komparator akan membandingkan data keluaran DAC tegangan masukan yang tersimpan .Jika keluaran DAC adalah lebih kecil daripada tegangan masukan yang tersimpan maka bit yang paling signifikan register akan tetap bernilai logika 1.Sebaliknya jika keluaran DAC lebih besar dari pada tegangan masukan yang tersimpan maka bit yang paling signifikan register akan di reset ke nilai logika 0.Bit ini akan tetap tidak berubah untuk proses konversi data yang tersisa.

2.4. Resistor

Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir.Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu: Fixed Resistor dan Variable resistor dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material lain.

Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil.Bahan-bahan tersebut mengantar arus listrik dengan baik,sehingga dinamakan konduktor.Kebalikanya dari bahan konduktif,bahan material seperti karet,gelas karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan elektron dan disebut sebagai insulator.

2.4.1 Fixed Resistor

[image:33.595.110.518.111.511.2]

Tabel 2.3. Kode Warna Pada Resistor

Warna Cincin I Cincin II Cincin III Cincin IV

Hitam 0 0 1

-Coklat 1 1 10

-Merah 2 2 100

-Jingga 3 3 1000

-Kuning 4 4 10000

-Hijau 5 5 100000

-Biru 6 6 1000000

-Violet 7 7 10000000

-Abu-abu 8 8 100000000

-Putih 9 9 1000000000

-Emas - - 0,1 5%

Perak - - 0,01 10%

Tanpa warna - - - 20%

[image:34.595.267.359.217.292.2]

Biasanya resistor dengan toleransi 5%,10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi).Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%(toleransi kecil memiliki 4 gelang(tidak termasuk gelang toleransi).Gelang pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukan besar nialai satuan,dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

Gambar 2.5 Resistor Carbon

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.4.2 Variable Resistor

Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe.untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai dengan keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume,bass,balance,dll.Sedangkan yang kedua adalah tipe semi-fixed resistor.Nilai dari resistor ini biasanya dapat diubah pada kondisi tertentu saja.Contoh pengguanaan dari semi fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC,fine tune circuit,dll.Ada beberapa model pengaturan nilai variable resistor,yang sering digunakan adlah dengan caranya terbatas sampai 300 derajat putaran.Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali-kali untuk mendapatkan semua nilai resistor.Model ini dinamakan dengan

Potensiometer dan Trimmer potensiometer .

[image:35.595.120.328.102.239.2]

Gambar 2.6 Grafik perubahan nilai pada potensiometer

Pada saat tipe A diputar searah jarum jam,awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putaranya mencapai setengah atau lebih nilai perubahanyamenjadi sangat cepat.Tipe ini sangan cocok dengan karakteristik telinga manusia.Karena telinga manusia sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah,tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras.Biasanya tipe A ini juga disebut dengan Audio taper potensiometer.Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk aplikasi Balance Control,resistansce Value adjutsment in circuit,dll.Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dari tipe A.

Gambar 2.7 Potensiometer

Gambar diakses dari http:/www.elektro art.com

2.5 Kapasitor

suatu bahan dielektrik.Bahan-bahan dielektrik yang umumnya dikenal misalmya udara vacum,keramik,gelas dan lain-lain.Jika kedua ujung plat diberi tegangan listrik,maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi.Muatan positif tidak dapat mengalir menuju kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju keujung katub positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif.Muatan elektrik ini disimpan selama tidak ada ko duktif pada ujung-ujung kakinya.Dialam bebas phenaomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatanmuatan positif dan negatif diawan.

Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC,Filter,dan penyimpan energi listrik.Didalamnya 2 buah plat elektroda yang saling berhadapan dipisahkan oleh sebuah insulator dinamakan dielektrik.Berikut ini adalah jenis-jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan alat ini.

2.5.1 Electrolytic Capasitor (ELCO)

[image:37.595.269.373.139.204.2]

Volt,berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2x5 = 10Volt.

Gambar 2.8 Electrolit Capasitor

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.5.2 Ceramic Capasitor

[image:37.595.219.384.499.590.2]

Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektiknya.karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekwensi tinggi.Biasanya digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal.Jelas komponen ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.

Gambar 2.9 Ceramic Capasitor

Gambar diakses dari http://www.elektronik art.com

2.5.3 Nilai Kapasitor

[image:38.595.162.464.275.559.2]

elektrolit memang mudah,karena nialai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya.sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan.Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya.Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n,nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

Tabel 2.4. Nilai Kapasitor

3rd Digit multiplier Letter Tolerance 0 1 2 3 4 5 6,7 8 9 1 10 100 1,000 10,000 100,0000 Not Used .01 .1 D F G H J K M P Z 0,5pF 1% 2% 3% 5% 10% 20% +100,-0% +80,-20%

2.6. Transistor

Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal.Terminal itu disebut emitor,basis,dan kolektor.Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda.Dioda satu dengan yang lain saling dengan cara menyambungkan salah satu dioda yang senama.Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium.oleh karena itu,dikatakan :

1.Transistor germanium PNP 2.Transistor germanium NPN 3.Transistor silikon PNP 4.Transistor silikon NPN

Semua komponen didalam rangkaian transistor dengan simbol.Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukan arah yang melalui transistor.

Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memamfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.

[image:40.595.177.424.132.260.2]

Gambar 2.10 Transistor Sebagai Saklar ON

Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah :

Rc Vcc

I_max (2.13)

Rc Vcc I

.

hfe B  (2.14)

Rc . hfe

Vcc

IB (2.15)

Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :

B BE B B R V V

I   (2.16)

VB= IB. RB+ VBE (2.17)

BE B B V Rc . hfe R . Vcc

V   (2.13)

Jika tegangan VBtelah mencapai B B VBE Rc . hfe R . Vcc

V   ,maka transistor akan saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.

Gambar 2.11 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan VCE Saklar On

Vcc Vcc

IC R

RB

VB

IB VBE

[image:41.595.161.490.188.322.2]

tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE(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.

Gambar 2.11 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 (VCB) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.12 Transistor Sebagai Saklar OFF

Titik Sumbat (Cut off) IB> IB (sat)

IB= IB (sat)

IB

Penjenuhan (saturation) IC

Rc Vcc

IB= 0

VCE

Saklar Off Vcc

Vcc

IC R

RB

VB _I

B VBE

[image:41.595.200.432.553.670.2]

Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan basis (VB) sama dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :

hfe I

I C

B  (2.19)

IC = IB. hfe (2.20)

IC = 0 . hfe (2.21)

IC = 0 (2.22)

Hal ini menyebabkan VCEsama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :

Vcc = Vc + VCE (2.23)

VCE = Vcc (Ic . Rc) (2.24)

VCE = Vcc (2.25)

2.7 Dioda

Sifat umum dioda adalah hanya dapat mengantarkan arus listrik ke satu arah saja,oleh karena itu bila pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat menghantarkan arus listrik.prinsip ini biasnya digunakan sebagai pengaman alat elektronika yaitu untuk menunjukan benar atau salah penyambungan catu daya.

Dioda memiliki dua elektroda (kaki) yaitu anoda dan katoda.Kaki-kaki ini tidak boleh terbalik dalam pemasangannya.Kaki katoda biasanya dekat dengan tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dari tanda cincin berarti kaki anoda.

[image:43.595.208.413.230.380.2]

dioda sangat kecil sehingga dapat diabaikan.Pada saat diberi biased forward,dioda dapat dialiri dengan resistansi yang cukup kecil,yang dikenal dengan resistansi maju (forward),sebaliknya jika dioda diberi biased reverse,maka arus listrik akan mengalami resistansi yang amat besar dan disebut resistance reverse.

Gambar 2.13 Bias Maju Pada Dioda(Biased Forward)

Gambar 2.14 Bias Mundur Pada Dioda(Biased Reverse)

[image:43.595.209.415.451.600.2]

dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya.Macam-macam dioda yang harus diketahui adalah :

1. Dioda Penyearah (Rectifier) 2. Dioda Zener

3. Dioda Cahaya (LED-Light Emiting Dioda) Ad.1. Dioda Penyearah (rectifier)

Dioda ini biasanya digunakan dalam power suplay,namun digunakan juga pada rangkaian radio sebagai detektor dan lain-lain.Prinsip kerja dari dioda penyearah adalah sebagai berikut :

Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor,saat melewati doida hanya ½ periode positif dari tegangan input yang akan melewati dioda,sehingga dioda akan menghantarkan selama ½ periode positif .Tetepi untuk setengah periode negatif, dioda dibias rverse dan terjadilah penyumbatan karen arus yang dapat mengalir.Dengan demikian, arus AC telah diserahkan oleh dioda menjadi arus yang searah (DC).

Gambar 2.15 Simbol Dioda Penyearah

Ad. 2. Dioda Zener

Gambar 2.16 Simbol Dioda Zener

Ad. 3. Dioda cahaya (LED : Light Emitting Dioda)

[image:45.595.255.384.357.416.2]

LED merupakan salah satu jenis dioda yang mengubah energi perpindahan elektron-elektron yang jatuh dari pita konduksi ke pita valensi menjadi cahaya.Berwarna warninya cahaya yang dipancarkan ini dikarenakan jenis bahan yang digunakan berbeda beda.Bahan bahannya antara lain gallium,arsen dan posfor.Penggunaan LED biasanya berhubungan dengan segala hal yang dilihat oleh manusia,seperti untuk mesin hitung,jam digital,dan lain-lain.

Gambar 2.17 Simbol Dioda Cahaya(LED)

2.8 Perangkat Lunak

2.8.1 Bahasa Assembly MCS-51

2.8.1.1 Instruksi Instruksi Mikrokontroler AT89S51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S52 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi, beberapa instruksi yang sering digunakan dalam pemrograman IC mikrokontroler AT89S51 antara lain adalah:

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).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat.

b. 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: ...

...

...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya.

c. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh : ...

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

...

d. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET)ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksiACALLdilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA ...

TUNDA:

... RET

e. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop:

JMP Loop

f. InstruksiJB (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 ...

g. InstruksiJNB (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 ...

h. Instruksi CJNE (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..

i. InstruksiDEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h ...

DEC R0 R0 = R0 1

...

j. InstruksiINC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h ...

INC R0 R0 = R0 + 1

2.8.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator

[image:50.595.175.463.203.403.2]

Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini.

Gambar 2.18 8051 Editor, Assembler, Simulator

Setelah program selesai ditulis, kemudian 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.

2.8.3 Software Downloader

[image:51.595.219.429.204.397.2]

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat di download dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini :

Gambar 2.19 ISP- Flash Programmer 3.a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimaldari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller.

2.9 Bahasa Program

Adapun program yang dibrikan pada rangkaian adalah sebagai berikut: ORG 0H

MOV A,#00H LOOP:

SJMP LOOP DELAY:

MOV R7,20 DJNZ R7,$ RET ORG 0H

MOV P3,00H LOOP:

MOV R0,#00H LP:

MOV A,R0 ACALL TAMPIL MOV P1,A ACALL DELAY INC R0

CJNE R0,#04,LP SJMP LOOP TAMPIL:

INC A

MOVC A,@A+PC RET

DB 40H,79H,24H,30H,19H DELAY:

TND2:MOV R5,#50H TND1:MOV R4,#20H

DJNZ R4,$ DJNZ R5,TND1 DJNZ R6,TND2 RET

Vreg

LM7805CT

IN OUT

TIP32C

100ohm

100uF

330ohm 220V 50Hz 0Deg

TS_PQ4_12

2200uF 1uF

1N5392GP 1N5392GP

12 Volt

5 Volt

BAB 3

PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Power Suplay Unit

[image:54.595.151.467.357.491.2]

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.Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut ini :

Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA)

5V VCC 10uF 5V VCC 2 1 30pF 30pF

XTAL 12 MHz

AT89S51 P0.3 (AD3) P0.0 (AD0) P0.1 (AD1) P0.2 (AD2) Vcc P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0.4 (AD4) P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) P0.7 (AD7) RST EA/VPP P3.0 (RXD) P3.1 (TXD) P3.2 (INT0) P3.3 (INT1) P3.4 (T0) ALE/PROG PSEN P2.7 (A15) P2.6 (A14) P2.5 (A13) P2.4 (A12) P2.3 (A11) P2.2 (A10) P2.1 (A9) P3.6 (WR) P3.5 (T1) P3.7 (RD) XTAL2 XTAL1

GND P2.0 (A8) 1 2 3 4 5 6 7 8 40 39 38 37 36 35 34 33 9 10 11 12 13 14 15 32 31 30 29 28 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21 4.7k 2SA733 5V VCC LED1

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 AT89S52

[image:55.595.219.420.424.691.2]

Rangkaian µC AT89S51 pada alat ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Rangkaian mikrokontroler AT89S51 ini akan menunggu pengiriman sinyal dari sensor-sensor yang ada. Sinyal yang ditunggu adalah sinyal high. Jadi dalam keadaan normal, maka masing-masing sensor akan terus-menerus mengirimkan sinyal low. Ketika terjadi pengiriman sinyal high dari salah satu sensor, maka rangkaian mikrokontroler AT89S52 ini akan melihat sensor mana yang mengirimkan sinyal high tersebut.

Gambar 3.2. Rangkaian mikrokontroler AT89S52

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 R xC  K x F  m ik

Jadi 1 mili detik setelah power aktip pada IC kemudian program aktip.

sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke pin 17 ini tidak digunakan lagi.

3.3 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC

Untuk mengetahui temperatur dalam ruangan,digunakan LM35 yang merupakan sensor temperatur.Output dari LM35 ini dimasukan sebagai input ke Op-Amp kemudian dimasukan sebagai input ADC.

Pada alat ini terdapat 1 buah sensor suhu dan 1 buah ADC 0804.dimana ADC dihubungkan ke mikrokontoler,dengan denikian keluaran dari ADC dapat dikenali oleh mikrokontroler AT89S52.Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus,maka tegangan referensipada ADC akan merubah output ADC tersebut.Oleh sebab itu Pada rangkaian ADC tegangan masukan 12 volt dimasukan kedalam IC regulator tegangan 9 Volt (7809) agar keluarannya menjadi 9 volt,kemudian keluaran 9 volt ini dimasukan kedalam regulator tegangan 5 Volt (7805),sehingga keluarannya menjadi 5 Volt.tegangan 5 Volt inilah yang menjadi tegangan referensi ADC.Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya,yaitu dari 12 Volt menjadi 6 Volt,tegangan referensi ADC tetap 5 Volt.

3.4 Display LCD

LCD merupakan display yang umum dipakai dimana tampilan yang dismpaikan lebih canggih dibanding ngan penampilan display yang lain,seperti seven segment dan indikator LED.

Dalam penggunaan proyek ini digunakan Layar LCD dengan tampilan ukuran 2 x 16 yang dilengkapi dengan RS, RW, dan clock yang masing-masing terhubung dengan port 1.0,port1.1,dan port1.2 pada sistem mikrokontroler AT89S51.

BAB 4

PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)

Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dapat dilakukan dengan mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan volt meter digital. Pada power supplay ini terdapat dua keluaran. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran pertama sebesar + 5,1 volt. Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Mikrokontroler AT89S51 dapat bekerja pada tegangan 4,0 sampai dengan 5,5 volt, sehingga tegangan 5,1 volt ini cukup untuk mensupplay tegangan ke mikrokontroler AT89S51. Sedangkan tegangan keluaran kedua sebesar 11,9 volt. Tegangan ini digunakan untuk mensupplay tegangan ke motor stepper, dimana motor stepper dapat aktip pada tegangan 11,5 sampai 13 volt, sehingga tegangan ini sudah memenuhi syarat untuk mengaktipkan motor stepper.

4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroler AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Clr P0.0 Acall tunda Sjmp Loop Tunda:

Mov r7,#255 Tnd: Mov r6,#255

Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret

Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P0.0 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika high yang menyebabkan LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogikalow yang menyebabkan LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.

Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut : Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu = 12 1

[image:60.595.131.468.646.731.2]

12MHz  mikrodetik.

Tabel 4.1. Perhitungan lama waktu tunda nyala LED.

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi

MOV Rn,#data 2 2 x 1 d = 2 d

DJNZ 2 2 x 1 d = 2 d

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroler AT89S51, kemudian mikrokontroler dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51 telah bekerja dengan baik.

4.3 Pengujian Rangkaian Suhu LM35

[image:61.595.108.515.359.588.2]

Dalam melakukan pengukuran LM35 dan karakteristiknya sebagai sensor suhu,didapatkan data seperti pada tabel dibawah ini :

Tabel 4.2. Data Pengukuran Suhu dengan Thermometer air raksa dan Rangkaian suhu LM35

Termometer Air raksa (0_C)

Rangkaian Suhu LM35 (0_C)

% Eror untuk sensor

30 30 0%

29,5 29 1,69%

29 29 0%

28,5 28 0,5%

27,5 27 1,69%

27 27 0%

satunya adalah sensitivitas antara thermometer manual dan sensor suhu berbeda.Untuk mencari %error dari hasil pengukuran digunakan rumus :

%Error = Pengukuran Teori x 100% Teori

4.4 Pengujian Rangkaian ADC

Pengujian ini bertujuan untuk mengamati konversi masukan analog yang berupa tegangan menjadi data digital.Pada pengujian ini diperoleh ketepatan pembacaan ADC 0804.Ketepatan pembacaan data tersebut dapat dipengaruhi waktu sampling dan keluaran dari penguat instrument.Berdasarkan pengambilan data dipeoleh faktor konversi.Faktor konversi ini menentukan hasil pembacaan dari tiap-tiap objek yang diuji,yaitu konversi tegangan analog dari sensor suhu dan nilai digital yang diperoleh.Pengujian ini menggunakan LED sebagai indikator data output.

4.5 Pengujian Dan Pengukuran Alat Secara Keseluruhan

Pengujian alat secara keseluruhan dilakukan dengan proses sebagai berikut : 1. Menghubungkan rangkaian seperti pada blok diagram.

2. Mengkondisikan ruangan pada suhu maksimal atau batas atas yang ditentukan.

[image:63.595.107.518.194.367.2]

Tabel 4.3. Data Hasil Pengujian sistem

Output Sensor Suhu (V) Input ADC 0804 (V) Suhu Yang Terukur

0,28 1,4 28

0,285 1,425 29

0,29 1,45 29

0,295 1,475 30

0,30 1,5 30

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil studi dan analisa terhadap pembuatan proyek ini maka dapat diamil beberapa kesimpulan antara lain :

a. Sensor temperatur LM35 akan berubah nilai tahanannya dengan adanya perubahan temperatur disekitarnya.Perubahan nilai tahanan inilah yang dapat dimamfaatkan untuk mendeteksi adanya perubahan temperatur. b. Hasil pengukuran temperatur oleh LM35 berupa data analog yang akan

diubah menjadi data digital oleh ADC sebagai data output,sehingga data pengukuran tersebut dapat diolah oleh mikrokontroler dengan baik.Agar output data yang dihasilkan oleh ADC bagus maka diperlukannya tegangan referensi yang stabil agar data-data output tersebut tidak berubah.Agar tegangan referensi ADC stabil maka tegangan masukan 12 Volt dimasukan ke IC regulator 5 Volt.Inilah yang akan menjadi tegangan referensi bagi ADC.

5.2 Saran

Beberapa saran yang dapat dipertimbangkan untuk pengembangan di masa mendatang,antara lain :

a. Mengingat hasil pengukuran pada proyek ini ditampilkan melalui display LCD,dimana kreasi tampilan dapat diatur,maka dimasa yang akan datang perlu dilakukan perubahan tampilan hasil pengukuran yang lebih kreatif. b. Agar sistem dari rangkaian ini dapat dilihat menarik, sebaiknya dikemas

dalam bentuk yang lebih variatif dan inovatif, selain alat dapat terlindung dengan baik juga dalam penggunaannya lebih efektif.

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi I, Gava Media, Yogyakarta, 2002

Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51, PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2003

Malvino, Albert Paul, Prinsip-Prinsip Elektronika, Jilid 1 dan 2, Edisi I, Salemba Teknika, Jakarta, 2003

URL:http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda_foto.htm. Diakses tanggal 07 Mei 2008

URL:http://opensource.telkomspeedy.com/wiki/index.php/Pengenalan_Wajah _Komponen_Elektronika.htm. Diakses tanggal 28 Mei 2008

URL:http://id.wikipedia.org/wiki/Termometer digital.htm. Diakses tanggal 10 Juni 2008