Perancangan dan Realisasi Prototipe Sistem Keamanan Rumah Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Standar Komunikasi RS-485

(1)

RS-485

TUGAS AKHIR

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk kelulusan strata satu

pada Jurusan Teknik Elektro

Oleh :

Ali Wildan

13103019

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK DAN ILMU KOMPUTER

UNIVERSITAS KOMPUTER INDONESIA

(2)

ii

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat allah SWT dan nabi Muhammad SAW yang telah memberikan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul “Perancangan Dan Realisasi Prototipe Sistem Keamanan Rumah Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Standar Komunikasi RS-485” ini dengan baik dan tepat pada waktunya.

Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi Strata I (S1) pada jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Universitas Komputer Indonesia (UNIKOM) Bandung.

Dengan segala ketulusan dan kerendahan hati, penyusun menyampaikan rasa terimakasih atas segala bantuan moril dan materil kepada:

1. Kedua orang tua, ayah dan ibu tercinta terima kasih atas kasih sayang, nasehat, dukungan dan do’anya selama ini.

2. Bapak Dr. Ir. Ukun Sastraprawira, M.Sc selaku dekan Fakultas Teknik dan Ilmu Komputer Unikom-Bandung.

3. Bapak M.Aria, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elekto Unikom-Bandung, dan juga sebagai dosen pembimbing yang selalu memberikan bimbingan serta solusi-solusi dan motivasi untuk menyelesaikan tugas akhir ini.

4. Ibu Tri Rahajoeningroem, MT selaku dosen wali.

5. Semua dosen Teknik Elektro Universitas Komputer Indonesia atas dorongan dan masukannya.

(3)

iii

9. Semua pihak yang belum disebutkan diatas yang telah banyak memberikan bantuanya dalam penyusunan tugas akhir ini, semoga amal baiknya mendapat balasan yang lebih dari allah SWT.

Penulis menyadari dalam penyusunan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran dan kritik yang sifatnya membangun sangat penulis harapkan sebagai bahan masukan bagi penulis untuk menghasilkan karya yang lebih baik.

Semoga Allah SWT merestui dan memberikan ridonya atas semua amal perbuatan kita, Amin…..

Bandung, Agustus 2009

(4)

iv

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vi

DAFTAR LAMPIRAN ... viii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Penulisan ... 2

1.3 Rumusan Masalah... 2

1.4 Batasan Masalah ... 2

1.5 Metodologi ... 3

1.6 Sistematika Penulisan Laporan ... 4

BAB II TEORI PENDUKUNG ... 5

2.1 RS-485 dan Komunikasi Multipoint ... 5

2.1.1 Transmisi Saluran Tunggal ... 6

2.1.2 Transmisi Saluran Ganda ... 7

2.1.3 Saluran Komunikasi Multi-drop ... 9

2.1.4 Komunikasi Multi-drop Dengan AT89C2051 ... 11

2.2 Mikrokontroller AT89C51 ... 12

2.2.1 Deskripsi Mikrokontroller AT89C51... 14

2.2.2 Struktur Memori ... 17

2.3 Mikrokontroller AT89C2051 ... 19

2.4 Program Mikrokontroller ... 20

2.5 Download Hexa ... 21

2.6 Smoke Detektor ... 21

2.7 Buzzer ... 21

2.8 Seven Segmen ... 22

(5)

v

3.2 Sistem Minimum AT89C51 ... 25

3.3 RS-485 ... 26

3.4 Sensor Asap ... 27

3.5 Sensor Gerak ... 27

3.6 Buzzer ... 28

3.7 Seven Segmen ... 29

3.8 Skematik Rangkaian ... 29

3.9 Flowchart ... 34

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA ... 35

4.1 Pengujian Perangkat ... 35

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya ... 36

4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ... 36

4.1.3 Pengujian Rangkaian RS-485 ... 37

4.1.4 Pengujian Rangkaian Buzzer ... 37

4.2 Analisa ... 38

4.2.1 Analisa Rangkaian RS-485 ... 38

4.2.2 Analisa Rangkaian Buzzer ... 39

4.2.3 Analisa Reed Switch ... 39

4.2.4 Analisa Sistem Kerja ... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 42

5.1 Kesimpulan ... 44

5.2 Saran ... 44 DAFTAR PUSTAKA

(6)

i

Keamanan merupakan salah satu faktor penting di dalam kehidupan manusia.

Pencurian, perampokan bahkan kebakaran adalah sesuatu hal yang sangat tidak

disukai oleh semua umat manusia, karena hal tersebut dapat merenggut korban jiwa

dan harta. Kondisi seperti ini sering terjadi di lingkungan padat penduduk dan

perumahan.

Pada Tugas Akhir ini penulis tertarik untuk merancang dan merealisasikan

sebuah sistem yang dapat membantu manusia untuk menciptakan suasana aman di

rumah dan lingkungannya. Sistem keamanan ini dimaksudkan untuk memberikan

informasi berupa nomor ruangan dan bunyi yang dihasilkan sebagai indikator

tanbahan apabila terjadi pencurian, perampokan bahkan kebakaran. Informasi ini

akan dikirimkan ke pos keamanan yang berada dekat gerbang rumah sehingga

petugas keamanan dapat segera bertindak apabila terjadi ganguan.

Sistem ini dibangun dengan sensor gerak dan sensor asap, standar komunikasi

RS-485 yang mendukung sistem multipoint sehingga setiap terminal dapat

melakukan transmisi data sampai jarak maksimal 1200 meter, buzzer yang dapat

mengeluarkan bunyi akan mengindikasikan adanya gangguan, serta rangkaian sistem

minimum yang berisikan mikrokontroler AT89C51 sebagai media penyimpanan dan

pemrosesan data, dan data tersebut akan ditampilkan ke seven segmen.

(7)

1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kemajuan teknologi pada masa sekarang ini digunakan manusia untuk

menciptakan perangkat yang membantu, meringankan atau bahkan menggantikan

tugas manusia itu sendiri dalam melakukan suatu pekerjaan. Penciptaan

piranti-piranti tidak hanya dalam sektor industri besar, tetapi juga telah memasuki berbagai

bidang kehidupan, termasuk rumah tangga.

Pada dasarnya sebagai mahluk sosial, manusia berinteraksi dengan

masyarakat dimanapun manusia itu berada. Suasana harmonis akan tercipta jika

hubungan antar manusia terjalin dengan baik dan saling berinteraksi satu sama lain.

Dan manusia akan selalu merasa tenang dalam menghadapi suatu masalah yang

dadapatinya.

Rumah sebagai bagian dari lingkungan tempat manusia berada (tinggal) harus

nyaman, tentram dan aman. Keamanan rumah dari gangguan (bahaya) pencurian,

perampokan, bahkan kebakaran merupakan dasar dari pembuatan perangkat

keamanan ini.

Salah satu solusi untuk perangkat keamanan yang digunakan, yaitu

(8)

2

berbagai jenis sensor ke dalam sistem. Sistem ini dapat diintegrasikan satu dengan

lainnya membentuk suatu jaringan sistem keamanan.

1.2 Tujuan

Tugas Akhir ini bertujuan merancang dan merealisasikan “

Prototipe Sistem

Keamanan Rumah Berbasis Mikrokontroler Menggunakan Standar Komuikasi

RS-485”.

1.3 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah dijelaskan diatas, maka dapat diambil

suatu rumusan masalah : “ Bagaimana cara agar semua sensor dapat berkomunikasi

dengan sistem, dan sistem ini dapat berintegrasi satu dan yang lainnya membentuk

jaringan sistem keamanan ”.

1.4 Batasan Masalah

Agar terfokus pada permasalahan serta dapat mencapai sasaran pembahasan,

maka penulisan tugas akhir ini dibatasi pada beberapa hal sebagai berikut :

1. Dalam perancangan digunakan sensor gerak sebagai pendeteksi keamanan

(9)

3

terjadinya kebakaran.

3. Sistem yang dirancang dan direalisasikan menggunakan mikrokontroler

sebagai unit kendalinya, mikrokontroler yang digunakan adalah AT89C51

4.

Sebagai media komunikasi digunakan

chip interfacing 485

sebagai

interface

(penghubung) ke media komunikasi ke setiap terminal.

1.5 Metodolgi Penelitian

1. Studi literatur mengenai sistem perangkat keras dan perangkat lunak.

2. Perancangan sistem meliputi perancangan perangkat keras dan perangkat

lunak.

3. Pengujian dan analisis sistem meliputi pengujian perangkat keras, pengujian

perangkat lunak, dan pengujian fungsional sistem secara keseluruhan.

4. Menarik kesimpulan berdasarkan hasil analisis yang kemudian dijadikan

pertimbangan untuk pengembangan tahap selanjutnya

1.6 Sistematika pembahasan

Tugas akhir ini terdiri dari 5 (lima) bab, dimana masing-masing bab

mempunyai kaitan satu sama lain, yaitu:

BAB

I

PENDAHULUAN

(10)

4

dirancang , diantaranya teori tentang mikrokontroller AT89C51 ,

RS485, pemrograman menggunakan bahasa assembler dan hal-hal lain

yang perlu dikemukakan .

BAB

III

PERANCANGAN

ALAT

Berisi tentang perencanaan dan pembuatan dari seluruh elemen sistem

pengontrolan sensor, proses pengiriman data RS-485, flowchart, dan

perangkat lunaknya.

BAB

IV

ANALISA

DAN

PENGUJIAN

Berisi tentang hasil pengukuran dan analisa dari sistem yang sudah

dibuat, kemudian dibandingkan dengan perencanaan awal serta teori –

teori penunjang yang menjadi landasan dari tugas akhir ini.

BAB

V

KESIMPULAN

DAN

SARAN

(11)

5 2.1 RS-485 dan Komunikasi Multipoint

Saluran RS232 hanya dipakai untuk menghubungkan DTE dengan DCE dalam jarak pendek, untuk jarak lebih jauh bisa dipakai saluran arus (current loop) tapi tidak untuk kecepatan transmisi tinggi. RS485 bisa dipakai untuk saluran sampai sejauh 4000 feet dan kecepatan lebih dari 1 Megebit/detik.

Standard RS485 ditetapkan oleh Electronic Industry Association dan Telecomunication Industry Association pada tahun 1983. Nama lengkapnya adalah EIA/TIA-485 Standard for Electrical Characteristics of Generators and Receivers for use in a Balanced Digital Multipoint System.

Standard RS485 hanya membicarakan karakteristik sinyal dalam transmisi data secara Balanced Digital Multipoint System, jadi jauh lebih sederhana dibanding dengan stadard RS232 yang mencakup ketentuan tentang karakteristik sinyal, macam-macam sinyal dan konektor yang dipakai, serta konfigurasi sinyal pada kaki-kaki di konektor dan juga penentuan tata cara pertukaran informasi antara komputer dan alat-alat pelengkapnya.

Standard RS232 dan RS485 keduanya sama sekali tidak membicarakan protokol (tata cara) transmisi data.

(12)

ganda (diffrential-balanced data transmission) yang dipakai RS485. Dalam saluran jenis pertama, satu sinyal dikirim dengan satu utas kabel ditambah kabel ground, atau 4 sinyal dikirim dengan 4 utas kabel ditambah kabel ground. Sedangkan dalan jenis saluran kedua, setiap sinyal dikirim dengan dua utas kabel atau 4 sinyal dikirim dengan 8 utas kabel, belum termasuk ground.

Meskipun balanced data transmission lebih rumit, tapi mempunyai sifat yang sangat kebal terhadap gagguan listrik, sehingga bisa dipakai untuk menyalurkan data lebih jauh dengan kecepatan lebih tinggi.

2.1.1 Transmisi saluran tunggal

Transmisi saluran tunggal (Single-ended/unbalanced transmission) memakai satu utas kabel untuk mengirim satu sinyal, informasi logika ditafsirkan dari beda tegangan terhadap ground. Dengan cara ini, untuk pengiriman banyak sinyal cukup dipakai kabel sebanyak jumlah sinyal yang dikirim plus satu utas kabel untuk ground yang dipakai bersama.

Keuntungan pemakaian saluran tunggal adalah sistem menjadi sederhana dan murah, sehingga banyak dipakai untuk transmisi data dengan banyak sinyal, misalnya untuk menghubungkan komputer dengan printer paralel, menghubungkan komputer dengan modem.

(13)

kabel lainnya, ini merupakan jenis gangguan lain yang sering dijumpai dalam transmisi saluran tunggal.

Kelemahan-kelemahan di atas mengakibatkan transmisi saluran tunggal tidak cocok dipakai untuk pengiriman jaruh jauh, dan kecepatan pengiriman data pun tidak bisa terlalu tinggi.

2.1.2 Transmisi saluran ganda

Transmisi saluran ganda (differential/unbalanced transmission) memakai satu pasang kabel untuk mengirim satu sinyal, informasi logika ditafsirkan dari beda tegangan antara dua utas kabel saluran. Tegangan pada kedua utas kabel saluran selalu berlawanan, saat satu kabel bertegangan tinggi kabel maka kabel yang lain bertegangan rendah, demikian pula sebaliknya. Rangkaian penerima sinyal membandingkan tegangan kedua kabel saluran, level logika pada bagian output ditentukan oleh kabel mana yang lebih positip.

Gambar 2.1 merupakan rangkaian saluran ganda, sinyal TTL diterima oleh Line Generator dan diubah menjadi sinyal difrensial di output A dan B, ‘1’ pada input Line Generator akan mengakibatkan output A bertegangan sekitar 5 Volt dan output B bertegangan mendekati 0 Volt, sebaliknya jika input Line Generator menerima ‘0’ maka tegangan output akan berbalik, A menjadi 0 Volt dan B menjadi 5 Volt.

(14)

output Line Receiver menjadi ‘0’. Penentuan ini tidak berhubungan dengan ground.

Jika ada gangguan listrik yang menimpa saluran transmisi, maka induksi tegangan yang diterima kedua utas kabel saluran dari gangguan akan sama besarnya. Karena Line Receiver membandingkan selisih tegangan antara dua utas kabel, maka induksi tegangan yang sama besarnya tersebut tidak pernah dirasakan oleh input Line Receiver, sehingga tidak akan berpengaruh pada outputnya. Untuk meningkatkan kekebalan terhadap gangguan, dalam saluran ganda sering dipakai dua utas kabel yang dililit menjadi satu (twist-pair cable).

Berbekal kemampuan menangkal gangguan yang sangat baik ini, saluran ganda bisa dipakai untuk membangun saluran transmisi sampai sejauh 4000 feet dengan kecepatan maksimum lebih dari 1 MegaBit/detik, sangat jauh melampaui kemampuan RS232.

Meskipun demikian, saluran ganda tidak dipakai untuk transmisi yang memerlukan banyak saluran, mengingat RS485 memakai kabel jauh lebih banyak sehingga mahal. Untuk penghematan kabel, bahkan saluran ganda sering dipakai untuk saluran half-duplex, yakni saluran dua arah secara gantian yang hanya menggunakan satu pasang kabel, bisa dipakai untuk menghubungkan banyak Line Generator dan banyak Line Receiver menjadi satu, sistem ini disebut sebagai komunikasi mutli-drop (multi-drop/multi-point communication).

(15)

Texas Instrument membuat IC yang dirancang khusus untuk memenuhi ketentuan RS485, IC tersebut dinamakan sebagai SN75176 Multipoint RS485 Tranceiver. IC ini yang sangat terkenal dan banyak pabrik IC lainnya memproduksi IC sejenis dengan seri nomor yang sama. Di dalam SN75176 terdapat sebuah Line Generator dan sebuah Line Receiver yang dirangkai seperti terlihat dalam Gambar 2.2. Output dari Line Generator bisa di-ambang-kan (high impedance state) dengan memberi ‘0’ pada input GE, kemampuan ini dimaksud untuk menunjang keperluan dalam membentuk rangkaian saluran komunikasi multi-drop yang menghendaki pada saluran hanya boleh satu Line Generator saja yang aktip.

Gambar 2.2 IC SN75176

2.1.3 Saluran komunikasi multi-drop

(16)

Selanjutnya pada saluran tersebut bisa dipasangkan sebanyak-banyaknya 32 chip SN75176 Multi-drop RS485 Tranceiver, kaki A (kaki nomor 6) dari masing-masing IC harus dihubungkan pada seutas kabel pembentuk saluran yang sama, dan kaki B (kaki nomor 7) dihubungkan ke kabel yang lain.

Karena saluran dipakai bersama oleh banyaktransceiver, agar output Line Generator dari masing-masing tranceiver tidak berbenturan, dalam rangkaian saluran komunikasi multidrop ditentukan semua output Line Generator harus dalam keadaan non-aktip (GE=0, meng-ambang – high impedance state), kecuali

Line Generator daritranceiver yang berfungsi sebagai induk (Master) yang boleh aktip (GE=1).

Saat beroperasi master secara bergilir menghubungi slave, setelah itu Master me-nonaktif-kan Line Generatornya, slave yang terpanggil akan meng-aktif-kan Line Generatornya dan mengirimkan informasi kesaluran, setelah itu Slave tersebut me-nonaktif-kan kembali Line Generatornya dan kembali master meng-aktifkan generator untuk menghubungi slave yang lain.

Dengan demikian master berfungsi untuk mengendalikan saluran, dan komunikasi yang terjadi di saluran adalah komunikasi half-duplex, yakni komunikasi dua arah secara bergantian.

(17)

begini kalau semua Line Generator tidak aktif bisa dipastikan saluran dalam keadaan ‘1’.

Meskipun kerja dari Line Receiver tidak memerlukan ground, tapi untuk menjamin agar pertukaran sinyal antara tranceiver bisa terjadi dengan baik, biasanya disamping sepasang kabel saluran multidrop ditambah lagi seutas kabel ground. Mengingat masing-masing tranceiver letaknya bisa berjauhan satu sama lain, bisa mendapat catu daya dari instalasi jala-jala listrik yang berlainan, sehingga antara tranceiver satu dengan yang lainnya bisa mempunyai selisih potensial listrik yang cukup besar, untuk mencegah aliran arus besar yang bisa merusak transceiver, ground tranceiver biasanya tidak dihubungkan langsung ke kabel ground, tapi dipasang seri resistor sebesar 100 Ohm.

Gambar 2.3 Saluran Komunikasi Multi-drop

2.1.4 Komunikasi multi-drop dengan AT89C2051

(18)

dihubungkan ke TXD (kaki nomor 3 AT89C2051), pin RO (kaki 1 IC 75176) dihubungkan ke RXD (kaki nomor 2 AT89C2051), sedangkan pin GE (kaki 3 IC 75176) bisa dikendalikan dengan salah satu kaki port AT89C2051 yang masih tersisa.

2.2 Mikrokontroller AT89C51

Mikrokontroler atau mikroprosesor adalah suatu piranti yang digunakan untuk pengolahan data-data biner (digital) yang didalamnya merupakan gabungan dari rangkaian-rangkaian elektronik yang dikemas dalam bentuk suatu chip IC

(Integrated Circuit). Mikrokontroler 89C51 merupakan mikrokontroler dengan arsitektur MCS51 dengan memori Flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory). Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan intruksi (perintah) berstandar MCS-51 sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpansource code

tersebut.

Mikrokontroler 89C51 memiliki keistimewaan sebagai berikut : a. Sebuah CPU 8 bit.

b. Osilator internal dan pewaktu. c. RAM internal 128 byte.

d. Empat buahprogrammable port I/O, masing-masing terdiri atas 8 buah jalur I/O.

(19)

f. Lima buah jalur interupsi (2 buah interupsi eksternal dan 3 buah interupsi internal).

g. Sebuah port serial dengancontrol serial Full Duplex UART.

h. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean.

i. Kecepatan pelaksanaan intruksi dari 4 MHz sampai 24 MHz.

(20)

PORT 0 DRIVERS PORT 2 DRIVERS RAM ADDR. REGISTER RAM PORT 0 LATCH PORT 2 LATCH FLASH PROGRAM ADDRESS REGISTER BUFFRER B REGISTER ACC TMP1 TMP2 ALU PC INCREMENTER PROGRAM COUNTER DPTR PSW TIMING AND CONTROL INTRUCTIOM REGISTER OSC PORT 1 LATCH PORT 3 LATCH

PORT 3 DRIVERS PORT 1 DRIVERS INTERUP, SERIAL PORT,

AND TIMER BLOCK

P1.0 - P1.7 P3.0 - P3.7 P0.0 - P0.7 P2.0 - P2.7

PSEN ALE/PROG EA/Vpp RST Vcc GND

2.2.1 Deskripsi Mikrokontroller AT89C51

Gambar2.5 Blok diagram AT89C51

Diagram blok dari inti AT89C51 ditunjukan pada gambar 2.3 dan fungsi dari masing masing bagian adalah sebagai berikut :

• Port 0

(21)

tersebut. Pada fungsi sebagailow order multiplex address/data port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat Flas Programming diperlukanexternal pull up terutama pada saatverifikasiprogram. • Port 1

Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa atau menerima low order address bytes selama pada saat flash programming. Port ini mempunyai internalpull up dan berfungsi sebagaiinputdengan memberikan logika 1 Sebagaiouput port ini dapat memberikan output sinkkeempat buah input TTL. Port ini terdiri dari pin 21 sampai pin 28.

• Port 2

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atauhigh order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit (Movx @ Dptr). Pada saat mengakses memori secara 8 bit, (Mov @Rn) port ini akan mengeluarkan isi dari

P2 Special Function RegisterPort ini mempunyaiinternal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1 Sebagai ouput, port ini dapat memberikanoutput sink keempat buah input TTL. • Port 3

(22)

Tabel 2.1 Keterangan fungsi pin-pin pada port 3

•

• Reset (RST)

Pin 30 / Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.

• XTAL 1

Pin 19 merupakan Input untuk penguatinvertingosilator dan input untukrangkaian pengoperasian internal clock.

• XTAL 2

Pin 18 adalah keluaran dari penguatinverting osilator.

• Pin 30

Pin ini dapat berfungsi sebagaiAddress Latch Enable (ALE) yang

me-latch low byte address pada saat mengakses memori eksternal.Sedangkan pada saat Flash Programming (PROG) berfungsi sebagai pulse input untuk operasi normal ALE akan mengeluarkan sinyal clock sebesar 1/16 frekuensi oscillator kecuali pada saat mengakses memori eksternal sinyal clock pada pin ini dapat pula didisable dengan men-set bit 0 dari Special Function Register di

Port Pin Fungsi

P3.0 RXD Port Serial Input P3.1 TXD Port Serial Output

P3.2 INT0 Port External Interrupt 0 P3.3 INT1 Port External Interrupt 1 P3.4 T0 Port External Timer 0 Input P3.5 T1 Port External Timer 1 Input

(23)

alamat 8EH ALE hanya akan aktif pada saat mengakses memori eksternal (MOVX & MOVC).

• Pin 29 (PSEN)

Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada memori eksternal. PSEN akan aktif dua kali setiapcycle.

• Pin31(EA)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset, jika berkondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat Flash Programming pin akan mendapat tegangan 12 volt (VP).

2.2.2 Struktur Memori

(24)

Gambar 2.6 Struktur memori mikrokontroler 89C51

Mikrokontroler intel 89C51 memiliki strukturmemoryyang terdiri atas :

• RAM Internal, memory sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk menyimpan variable atau data yang bersifat sementara.

• Special Function Register ( Register Fungsi Khusus ), memori yang berisi register-register yang mempunyai fungsi fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroler tersebut, seperti timer, serial dan lain – lain.

• Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan intruksi intruksi MCS51.

AT89C51 mempunyai sistem memori yang terpisah antara RAM

internal dan Flash – PEROMnya. Seperti yang tampak pada gambar 2.4 RAM internal dialamati oleh RAMAddress register(Register Alamat RAM) sedangkan Flash PEROM yang menyimpan perintah perintah MCS-51 dialamati oleh

(25)

2.3 Mikrokontroller AT89C2051

Mikrokontroller AT89C2051 masih termasuk keluarga dari MCS-51 sama seperti AT89C51 mempunyai memori yang biasa digunakan untuk menyimpan intruksi (perintah) berstandar MCS-51 sehingga memungkinkan mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode single chip operation (mode operasi keping tunggal) yang tidak memerlukan external memory (memori luar) untuk menyimpansource code tersebut.

Keterangan AT89C2051 sebagai berikut: 1. Mempunyai 2K flash memori. 2. Mempunyai internal RAM 128 byte. 3. Mempunyai 15 jalur I/O.

4. Mempunyai dua buah timer 16-bit.

5. Sebuah port serial dengancontrol serial Full Duplex UART.

6. Kemampuan melaksanakan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean.

(26)

Gambar2.8 Blok diagram AT89C2051

2.4 Program Mikrokontroller

1. Mov : Perintah untuk mengisikan atau memindahkan data

2. Ljmp : Perintah untuk melakukan lompatan jauh pada suatu subrutin 3. Setb : Perintah untuk mengaktifkan atau mengeset suatu bit nilai 1 4. Acall : Perintah untuk memanggil

5. Clr : Perintah untuk menghapus data

6. Sjmp : Perintah untuk melakukan lompatan dekat pada suatu subrutin 7. Jb : Perintah untuk lompat jika nilai bit 1

8. Jnb : Perintah untuk lompat jika nilai bit 0

(27)

2.5 Download Hexa

Pada mikrokontroller yang dibuat hanya bisa membaca atau mengeksekusi bahasa hexa, oleh karena itu di setiap milrokontroller yang dibuat pasti mempunyai software pada komputer yang digunakan sebagai sarana untuk mempermudah dalam memprogram mikrokontroller tersebut.

2.6 Smoke Detektor

Detektor asap adalah suatu alat yang mendeteksi asap dan mengeluarkan suatu isyarat pada suatu sistem tanda kebakaran, atau mengeluarkan suatu alarm yang dapat didengar dari detektor itu sendiri.

Kebanyakan detektor asap bekerja untuk pendeteksian yang berhubungan dengan mata (photoelectric) atau oleh proses alam (ionisasi), ada beberapa yang menggunakan metoda pendeteksian kedua-duanya untuk meningkatkan kepekaan pada asap rokok. Detektor Asap pada umumnya menggunakan supply oleh baterei, beberapa dihubungkan secara langsung ke tegangan searah atau DC.

Detektor Asap adalah salah satu dari tiga materi dengan piranti keselamatan api kedua-duanya direkomendasikan untuk rumah dan dapat self-installed oleh konsumen . Yang kedua adalah suatu pemadam api, dan yang ketiga adalah suatu selimut api.

2.7 Buzzer

(28)

sebagai penanda yang berupa suara. Implementasi lain dari bel listrik dengan alat AC-connected untuk mengubah arus bolak balik ke dalam sebuah bunyi yang akan digunakan dengan pengeras suara. Dalam acara sebuah game sering digunakan bel listrik untuk penanda dalam acara tersebut. Sekarang ini bel listrik semakin sering digunakan untuk suatu alat untuk membunyikan suatu piezoelectric ceramic-based yang menghasilkan sebuah nada yang sangat tinggi. Bentuk simbol buzzer seperti gambar berikut :

Gambar 2.9 Simbol Buzzer

2.8 Seven Segmen

Seven segmen digunakan sebagai penanda terdiri atas tujuh unsur-unsur. Seven segmen berbentuk seperti angka delapan. Pada bilangan hexadecimal juga dapat menunjukkan huruf A-F yang berarti menunjukkan angka 10-16. Seven segmen saat ini dibagi menjadi dua yaitu common anoda dan common katoda. Bentuk seven segmen seperti gambar berikut :

(29)

2.9 Reed Switch

Reed switch berisi suatu pasangan kawat tembaga yang sangat berpengaruh oleh medan magnet. Sehingga reed switch digunakan sebagai sensor gerak. Yang bisa digunakan sebagai saklar berbentuk normally open atau normally close. Contoh reed switch seperti gambar dibawah ini :

(30)

BAB III

PERANCANGAN ALAT

[image:30.612.119.533.221.347.2]

3.1 Blok Diagram Sistem

Gambar 3.1 Diagram Blok Sistem

1. Sensor Asap mendeteksi kebakaran dan dapat bekerja apabila ada asap yang

mengenai photodiode dan memberikan kondisi low pada

C 1.

2. Reed Switch mendeteksi adanya gerakan atau perubahan kondisi pintu antara

tertutup dan tidak dan memberikan kondisi low pada

C 2.

3.

C 1 dan C 2 sebagai pengolah sinyal dari sensor asap yang dan juga sensor

reed switch yang kemudian mengubahnya ke bentuk data digital yang akan

diproses oleh C Master.

4. RS-485 sebagai rangkaian penghubung komunikasi data serial sebagai

transmitter

dan

receiver

.

5.

C Master bertindak sebagai pusat dari pengolah data yang dikirim dari C 1

dan C 2 yang kemudian menghasilkan data output ke Buzzer, lampu dan

7-Segment.

Sensor Asap

Sensor Reed Switch

(31)

6. Buzzer sebagai penanda adanya gangguan dengan menghasilkan suara tertentu.

7. 7Lampu sebagai penanda indikator adanya gangguan.

8. 7-Segment sebagai penanda huruf atau angka yang menandakan no ruangan

yang terjadi gangguan.

3.2 Sistem Minimum AT89C51

Sistem minimum ini berfungsi sebagai rangkaian dasar dari C Master

[image:31.612.116.524.311.654.2]

sebagai pengolah data dari C 1 dan C 2, atau dari mikrokontroler sensor.

(32)

3.3 RS-485

Untuk komunikasi antara sensor dan pusat pengontrol digunakan RS-485

yang dikofigurasi sebagai berikut pin RO (1) sebagai pin

transmit,

DI (4) sebagai pin

receiver

, pin RE (2) dan DE (3) sebagai pin kontrol yang menentukan apakah RS-485

bekerja pada kondisi transmit atau receive, pin A (6) dan B (7) sebagai jalur

komunikasi antar RS-485, Vcc (8) untuk supply tegangan +5V, dan pin GND (5)

untuk ground serta untuk pin A dan B dihubungkan dengan Resistor 120 yang

berfungsi untuk mengurangi terjadinya collision dalam saluran yang sering terjadi

dengan transmisi dengan kecepatan tinggi.

(33)

3.4 Sensor Asap

Sensor asap yang berfungsi sebagai pendeteksi kebakaran dan dapat bekerja

apabila ada asap. Smoke detektor dipasang didalam suatu ruang yang tertutup yang

[image:33.612.228.414.195.337.2]

membiarkan asap dari luar masuk.

Gambar 3.4 Bagian dalam Smoke detektor

Keterangan : 1. Ruangan optik

2. cover

3. kasing

4. detektor

5. lampu infra merah

3.5 Sensor Gerak

Sensor gerak atau reed switch merupakan sensor yang menggunakan dua

komponen utama, yaitu sensor yang menggunakan reed switch dan sumber medan

magnet. Jika sumber medan magnet berada didekat reed switch, maka sensor menjadi

tidak aktif (off) karena ada pengaruh medan magnet yang mengakibatkan kondisi

(34)

switch, maka sensor akan aktif (on) karena tidak ada pengaruh medan magnet

sehingga switch (contact point) tertutup.

Gambar3.5 Rangkaian Sensor gerak

3.6 Buzzer

Buzzer merupakan pembangkit bunyi, dalam sistem ini digunakan sebagai

tanda peringatan bahwa sensor pada salah satu terminal (rumah) mendeteksi adanya

gangguan.

Gambar3.6 Rangkaian Buzzer

(35)

3.7 Seven Segment

Merupakan display visual, dalam sistem ini digunakan sebagai tanda penunjuk

[image:35.612.261.399.213.332.2]

dari gangguan yang mengaktifkan sensor-sensor yang terdapat didalam ruangan..

Gambar3.7 Rangkaian seven segmen

3.8 Skematik Rangkaian

Pada perancangan alat untuk sensor asap digunakan IC AT89C2051 atau C

1 yang berfungsi sebagai pengolah data dari sensor asap yang akan dikirim oleh

RS-485 transmitter ke C master. Keluaran dari sensor asap dihubungkan dengan pin 1.7

pada C 1 dan keluaran dari C 1 pada pin 3.1 akan dihubungkan dengan pin D pada

(36)

Gambar3.8 Rangkaian AT89C2051 Untuk Sensor Asap

Pada perancangan alat untuk sensor reed switch digunakan IC AT89C2051

atau C 2 yang berfungsi sebagai pengolah data dari reed switch yang akan dikirim

oleh RS-485 transmitter ke C master. Keluaran dari reed switch dihubungkan

dengan pin 1.7 dan switch on/off dihubungkan dengan pin 1.6 pada C 1 dan

keluaran dari C 1 pada pin 3.1 akan dihubungkan dengan pin D pada RS-485.

Contoh seperti gambar dibawah ini :

(37)

Gambar3.9 Rangkaian AT89C2051 Untuk Sensor Reed Switch

Setelah data dikirim oleh RS-485 kemudian data akan diolah oleh C master

dan akan di kirim lagi pada buzzer dan seven segmen apabila ada gangguan yang

terdeteksi oleh sensor. Data hasil pengolahan oleh C master terhubung ke seven

[image:37.612.154.501.57.266.2]

segmen dan buzzer dengan port 0 ke seven segmen dan pin 2.7 ke buzzer.

Gambar3.10 Rangkaian AT89C51 Sebagai Master

Buzzer 7- Segment Pin D

Rs-485

(38)

[image:38.612.127.542.128.341.2]

Gambar dibawah ini adalah fungsi dari RS-485 sebagai transmitter dan

receiver.

Gambar3.11 Rangkaian Transmitter dan Receiver RS-485

Seven digunakan sebagai ruang mana yang terjadi gangguan yang terdeteksi

oleh sensor. Seven segmen dihubungkan pada port 0 dari C master.

Gambar3.12 Rangkaian Seven Segmen

Port 0

C 89C51 Master

C 89C2051

(39)

Buzzer digunakan sebagai penanda adanya gangguan yang terdeteksi oleh

sensor.

Gambar3.13 Rangkaian Buzzer

(40)

[image:40.612.114.501.107.653.2]

3.9 Flowchart

Gambar3.14 Flowchart Sistem

Y

T

Y

T

Y

T

Y

T

Y

T

(41)

35

Pengujian terhadap sistem yang telah dibuat dilakukan untuk mengetahui apakah sistem yang telah dibuat sudah dapat digunakan sesuai dengan perencanaan yang ada. Pengujian dan analisa yang dilakukan meliputi pengukuran serta pengujian terhadap perangkat keras(hardware).

4.1 Pengujian Perangkat

[image:41.612.181.459.417.588.2]

Pengujian perangkat sistem ini bertujuan untuk membandingkan antara perancangan perangkat dengan datasheet dari masing-masing komponen, sehingga dapat diperoleh beberapa hasil dari pengujian serta pengukuran-pengukuran yang dilakukan.

(42)

4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian pada rangkaian catu daya bertujuan untuk mengukur besarnya tegangan yang dibutuhkan oleh setiap blok rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan sebesar 5V dan 12 V. Setelah melakukan pengukuran keluaran dari rangkaian catu daya tidak murni sebesar 5V dan 12 V. Sehingga dari hasil pengukuran keluaran tegangan untuk adaptor berkisar antara 4,88 Volt sampai dengan 5,04 Volt. Sedangkan untuk keluaran dari adaptor berkisar antara 11,49 Volt.

4.1.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler

Pengujian rangkaian mikrokontroler dilakukan dengan cara melakukan pengukuran pada I/O (input/output) dari rangkaian. Pengukuran I/O dilakukan dengan cara mengukur tegangan input pada pin 40 (Vcc) dan tegangan output

[image:42.612.205.434.466.654.2]

pada masing-masing port mikrokontroler ketika rangkaian diaktifkan. 1. Teganganinput rangkaian mikrokontroler : 5 + 0.5 Volt. 2. Teganganoutput rangkaian mikrokontroler : 5 + 0.5 Volt.

(43)

4.1.3 Pengujian Rangkaian RS-485

[image:43.612.256.378.155.267.2]

Pengujian rangkaian RS-485 dengan mengukur tegangan pada pin-pin IC RS-485.

Gambar 4.3 IC RS-485

Tegangan pada pin RO = 4,75 V, pin RE = 0 V, pin GE = 0 V, pin GI = 4,75 V, VCC = 5 V , pin B = 0 V , pin A = 0 V , GND = 0 V. Hasil ini ketika sensor tidak aktif, ketika sensor aktif tegangan pada pin RO = 4,75 V, pin RE = 0 V, pin GE = 0 V, pin GI = 4,75 V, VCC = 5 V , pin B = 0,55 V , pin A = 3,44 V , GND = 0 V

4.1.4 Pengujian Rangkaian Buzzer

(44)

[image:44.612.187.416.91.189.2]

Gambar 4.4 Rangkaian Buzzer

4.2 Analisa

4.2.1 Analisa Rangkaian RS-485

[image:44.612.213.379.388.497.2]

Rangkaian RS-485 menggunakan IC SN75176 yang berfungsi untuk pengirim dan penerima data serial.

Gambar 4.5 Rangkaian Transmitter

Pada gambar diatas pin RE dan GE diberikan kondisi high 5 v sehingga RS-485 sebagai transmitter. Sedangkan rangkaian receiver pin RE dan GE diberikan kondisilow atauground, gambar rangkaianreceiver dapat dilihat seperti gambar dibawah ini.

Port 2 .7

(45)

[image:45.612.212.378.75.189.2]

Gambar 4.6 Rangkaian Receiver

Sistem kerja transmitter dan receiver pada RS-485 sesuai dengan data yang ada pada Datasheet.

4.2.2 Analisa Rangkaian Buzzer

Rangkaian buzzer menggunakan transistor 2N2222 yang berfungsi sebagai rangkaian saklar hal itu dibuktikan ketika kaki basis transistor diberi kondisihigh

dan low, dan itu juga membuktikan teori transistor sebagai saklar dimana kaki kolektor dan emitor terhubung.

4.2.3 Analisa Reed Switch

Reed switch yang digunakan berfungsi sebagai saklar dengan sistem

normally open. hal dijelaskan pada gambar dibawah ini :

Gambar 4.7 Rangkaian Reed switch

[image:45.612.190.449.551.655.2]

(46)

Pada gambar diatas apabila megnet dekat maka kawat tembaga akan tertarik oleh medan magnet dan reed switch tidak aktif. Apabila medan magnet menjauh maka kawat tembaga akan terhubung karena diberi vcc sehingga reed switch aktif.

4.2.4 Analisa Sistem Kerja

[image:46.612.137.527.452.577.2]

Apabila detektor terhalang oleh asap tebal sehingga sensor aktif dan memberikan kondisi low pada C 1, kemudian kondisi tersebut diolah sehingga C 1 mengirimkan data serial melalui saluran komunikasi RS-485 yang difungsikan sebagai transmitter dengan memberikan kondisi high pada pin RE dan GE. Data serial yang dikirimkan berupa kode tertentu ( A ) kemudian di terima oleh C master sebagaireceiver dengan memberikan kondisilow pada pin RE dan GE pada RS-485, data serial yang di terima akan diolah untuk mengaktifkan buzzer dan seven segmen menunjukkan angka 1.

Gambar 4.8 Sistem Kerja Sensor Asap

Sensor aktif maka akan memberikan kondisi low pada C 1 programnya sebagai berikut :

jnb p1.7, Dataku

Sensor Asap C 1 RS-485

TX 1

RS-485 RX

C Master

Buzzer

Lampu

(47)

ini pada saat sensor aktif kemudian diolah oleh C 1 untuk mengirim data serialnya dengan program sebagai berikut :

Dataku:

setb p3.2 ;Transmit Enable

MOV TMOD,#20H ;TIMER 1 MODE 2

MOV TH1,#0FdH ;9600 BAUD RATE

MOV SCON,#50H ;MODE SERIAL : 8 BIT UART

SETB TR1 ;JALANKAN TIMER 1

MOV SBUF,#'A' ;KIRIMKAN KE SBUF

JNB TI,$ ;TUNGGU HINGGA SELESAI KIRIM

CLR TI ;KOSONGKAN TI UNTUK BERSIAP-SIAP MENGIRIM KARAKTER

SELANJUTNYA

clr p3.7 jnb P1.7, $

MOV SBUF,#'0' ;KIRIMKAN KE SBUF

SELANJUTNYA

setb p3.7

sjmp Start

kemudian receiver akan menerima data dan diolah oleh C master dan dikeluarkan oleh output dengan program sebagai berikut :

cek_1: mov a,sbuf cjne a,#'A',cek_2

mov r2,#00111110b ;Angka1 setb p2.7;buzzer aktif

clr RI

reti

(48)

bypass di tekan maka alarm dan seven segmen akan mati. Itu disebabkan sensor

[image:48.612.138.526.141.255.2]

reed switch dalam kondisibypass sementara.

Gambar 4.9 Sistem Kerja Reed Switch

Sensor aktif maka akan memberikan kondisi low pada C 2 programnya sebagai berikut :

jb p1.7, Dataku

setelah diolah oleh C 2 maka data serial akan dikirim maka programnya : Datakuu:

setb p3.2 ; Transmit Enable MOV TMOD,#20H ; TIMER 1 MODE 2

MOV TH1,#0FdH ; 9600 BAUD RATE

MOV SCON,#50H ; MODE SERIAL : 8 BIT UART

SETB TR1 ; JALANKAN TIMER 1

MOV SBUF,#'B' ; KIRIMKAN KE SBUF

JNB TI,$ ; TUNGGU HINGGA SELESAI KIRIM

CLR TI ; KOSONGKAN TI UNTUK BERSIAP-SIAP MENGIRIM

KARAKTER SELANJUTNYA clr p3.7

Acall tunggu jnb P1.6,Stop sjmp Datakuu

Apabila switch di tekan maka program akan menjalankan perintah sebagai berikut:

Stop:

MOV TMOD,#20H ;TIMER 1 MODE 2

Reed Switch C 2 RS-485

(49)

MOV TH1,#0FdH ;9600 BAUD RATE

MOV SCON,#50H ;MODE SERIAL : 8 BIT UART

SETB TR1 ;JALANKAN TIMER 1

MOV SBUF,#'0' ;KIRIMKAN KE SBUF

SELANJUTNYA

setb p3.7

sjmp Start

Setelah dikirim maka data akan diterima oleh C master dan akan diolah kemudian akan ditampilkan pada output :

cek_2: cjne a,#'B',cek_3 mov r2,#01001000b;Angka 2 setb p2.7;buzzer aktif

clr RI

(50)

44 5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil yang telah diperoleh dari bab-bab sebelumnya, maka dapat ditarik kesimpulan :

1. Sistem kerja sensor asap dan reed switch yaitu memberikan kondisi low pada saat aktif ke mikrokontroler TX. Pada saat kondisi aktif dan tidak aktif terjadi perubahan pengiriman data serial.

2. Pada RS-485 untuk mengatur sebagai transmitter dan receivernya ditambahkan Vcc atau Gnd pada pin RE dan GE. Apabila Pin RE dan GE diberikan Vcc maka sebagai transmitter dan bila diberikan Gnd maka sebagai receiver.

3. Perangkat keras yang dirancang, bekerja sesuai perencanaan dimana mikrokontroler AT89C2051 menerima data dari sensor kemudian memproses data tersebut lalu dikirimkan dengan RS-485 ke mikrokontroler AT89C51 dan hasil keluaran dihubungkan dengan buzzer dan seven segmen sebagai penanda.