Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Dalam Pengukuran Dan Pengiriman Data Temperatur Menggunakan Sinar Infra Merah

(1)

Ihut Parulian Togatorop : Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Dalam Pengukuran Dan Pengiriman Data Temperatur Menggunakan Sinar Infra Merah, 2009.

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 DALAM PENGUKURAN DAN PENGIRIMAN DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN SINAR INFRA MERAH

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar ahli madya

IHUT PARULIAN TOGATOROP

062408022

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

PROGRAM STUDI FISIKA INSTRUMENTASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PERSETUJUAN

JuduI : APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S5I

DALAM PENGUKURAN DAN PENGIRIMAN DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN SINAR INFRA MERAH

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : IHUT PARULIAN TOGATOROP

Nomor Induk Mahasiswa : 062408022

Program Studi : D3 FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, 29 Juni 2009

Ketua Program Studi

D3 Fisika Instrumentasi Pembimbing

(3)

PERNYATAAN

APLIKASI MIKROKONTROLER AT89S51 DALAM PENGUKURAN DAN PENGIRIMAN DATA TEMPERATUR MENGGUNAKAN SINAR INFRA MERAH

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2009

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala anugerah dan rahmatnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

(5)

ABSTRAK

Salah satu alat yang cerdas yang dibutuhkan oleh manusia adalah alat pengirim data jarak jauh dengan menggunakan infra merah. Alat ini akan mengirimkan data dari jarak tertentu melalui transmitter dan akan diterima oleh receiver pada jarak tertentu juga.

Pada alat ini akan digunakan dua buah mikrokontroler AT89S51, sebuah pemancar infra merah, sebuah penerima sinar infra merah ( TSOP 1738 ). Beberapa buah penguat sinyal dan Beberapa buah seven segmen, Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, dimana yang satu berfungsi mengolah data yang akan dikirimkan, kemudian menampilkannya pada seven segmen sekaligus mengirimkan data tersebut ke rangkaian penerima. Sedangkan mikrokontroler yang kedua berfungsi untuk mengolah data yang dikirimkan oleh mikrokontroler pertama melalui infra merah, kemudian menampilkannya pada seven segmen.

(6)

2.1.1 Mikrokontroler AT89S51 5

2.1.2 Konstruksi AT89S51 6

BAB III PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

(7)

3.2 Program 46

3.2.1 Pemrograman Rangkaian Pemancar 46 3.2.2 Pemrograman Rangkaian Penerima 52 BAB IV ANALISA RANGKAIAN DAN DIAGRAM ALIR

4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA) 60 4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 60 4.3 Pengujian Rangkaian Display Seven segmen 62 4.4 Pengujian Rangkaian Pengirim Data melalui Infra Merah 64 4.5 Pengujian Rangkaian Penerima Data Infra Merah 65

4.6 Pengujian Rangkaian ADC 66

4.7 Diagram Alir ( Flowchart ) 67

4.7.1 Alat Pengirim 67

4.7.2 Alat Penerima 68 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 70

5.2 Saran 70

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Peta Register Fungsi Khusus – SFR 9

Tabel 2.2 Fungsi Pin pada Port 3 13

Tabel 3.1 Waktu mikrokontroler AT89S51 Mengeksekusi Perintah 38

Tabel 4.1 Waktu Tunda mikrokontroller AT89S51 61

Tabel 4.2 Penampilan Angka Desimal 63

(9)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 IC mikrokontroller AT 89S51 12

Gambar 2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 18

Gambar 2.3 ISP – Flash Programmer 3.a 19

Gambar 2.4 Rangkaian Dasar Penguat Non Inverting 25

Gambar 2.5 Rangkaian Dasar Penguat Inverting 26

Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Penguat Differensial 28

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 30

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply(PSA) 31

Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 33

Gambar 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen 34

(10)

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang Masalah

Kebutuhan manusia terhadap peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomatis semakin meningkat, disamping cara kerjanya yang teliti juga peralatan ini tidak perlu dipantau setiap saat, tetapi mengaktifkan peralatan tersebut dan kemudian mengaturnya sesuai keinginan, maka peralatan tersebut akan mengerjakan tugasnya sesuai dengan program yang telah diberikan.

Untuk merancang sebuah peralatan yang cerdas dan dapat bekerja secara otomasis tesebut, dibutuhkan sebuah alat/komponen yang dapat menghitung, mengingat, dan mengambil pilihan. Kemampuan ini dimiliki oleh sebuah komputer (PC), namun tidaklah efisien jika harus menggunakan komputer hanya untuk keperluan tersebut diatas. Untuk itu komputer dapat digantikan dengan sebuah mikrokontroler. Mikrokontroler merupakan sebuah chip atau IC yang di dalamnya terdapat sebuah prosessor dan flash memori yang dapat dibaca/tulis sampai 1000 kali, sehingga biaya pengembangan menjadi murah karena dapat dihapus kemudian diisi kembali dengan program lain sesuai dengan kebutuhan.

Salah satu alat yang cerdas yang dibutuhkan oleh manusia adalah alat pengirim data jarak jauh dengan menggunakan infra merah. Alat ini akan mengirimkan data dari jarak tertentu melalui transmitter dan akan diterima oleh receiver pada jarak tertentu juga.

(11)

I.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang terdapat dalam latar belakang di atas, maka dalam tugas akhir ini akan dibuat sebuah alat yang dapat mengirimkan data dari jarak jauh dengan menggunakan infra merah.

Pada alat ini akan digunakan dua buah mikrokontroler AT89S51, sebuah pemancar infra merah, sebuah penerima sinar infra merah. Beberapa buah penguat sinyal dan Beberapa buah seven segmen, Mikrokontroler AT89S51 sebagai otak dari system, dimana yang satu berfungsi mengolah data yang akan dikirimkan, kemudian menampilkannya pada seven segmen sekaligus mengirimkan data tersebut ke rangkaian penerima. Sedangkan mikrokontroler yang kedua berfungsi untuk mengolah data yang dikirimkan oleh mikrokontroler pertama melalui infra merah, kemudian menampilkannya pada seven segmen.

Pemancar infra merah berfungsi untuk mengirimkan data ke rangkaian penerima. Penerima infra merah berfungsi untuk menerima data yang dipancarkan oleh pemancar infra merah. Seven segmen berfungsi sebagai display dari nilai yang dikirimkan atau yang diterima.

I.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Memanfaatkan mikrokontroler sebagai alat pengiriman dan penerimaan data secara wireless, dengan menggunakan infra merah.

(12)

I.4 Batasan Masalah

Mengacu pada hal diatas, saya membuat alat yang dapat mengirimkan data secara jarak jauh dengan menggunakan infra merah. Alat ini akan menggunakan mikrokontroler AT89S51, sebagai pusat dari semua operasi, meliputi pengolahan data, penampilan data, pengiriman dan penerimaan data.

Alat ini akan memanfaatkan sinar infra merah sebagai media pengiriman data, dan menggunakan IC TSOP 1738 sebagai penerima sinar infra merah. Alat ini akan menggunakan seven segmen sebagai penampil nilai yang dikrimkan atau nilai yang diterima.

I.5 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari alat yang dapat mengontrol temperatur ruangan secara otomatis sekaligus dapat mengirimkan data temperaturnya ke tempat lain, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:

BAB I. PENDAHULUAN

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

BAB II. LANDASAN TEORI

(13)

itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 (hardware dan software), bahasa program yang digunakan

BAB III. PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51.

BAB IV. ANALISA RANGKAIAN DAN DIAGRAM ALIR

Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan diagram alir (Flowchart) yang berupa sistem kerja alat, penjelasan mengenai rangkaian-rangkaian yang digunakan, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

(14)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 PERANGKAT KERAS 2.1.1 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebetuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih.

Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam penggunaan mikrokontroler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain, maka akan diberikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam hadiah. Sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin menggunakan komputer PC yang harus dipasang di samping (atau di belakang) mesin permainan yang bersangkutan.

(15)

jelas membutuhkan suatu sistem akuisisi data sekaligus sistem pengiriman data secara serial (melalui pemancar), yang semuanya itu bisa diperoleh dari mikrokontroler yang digunakan.

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S51 ROM atau flash PEROM berukuran 2 kilo byte, sedangkan RAM-nya berukuran 128 byte.

2.1.2 Kontruksi AT89S51

Mikrokontrol AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler. Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan progam ini dinamakan sebagai memori progam.

Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai

(16)

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku dan diproduksi secara masal, progam diisikan ke dalam ROM pada saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk Memori Program AT89S51 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11, sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5, sehingga P3.4 dan P3.5 tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.

(17)

dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.

Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin Regeister (SFR).

2.1.3 SFR (Register Fungsi Khusus ) Pada Keluarga 51

Sekumpulan SFR atau Special Function Register yang terdapat pada Mikrokontroler Atmel Keluarga 51 ditunjukan pada tabel 2.1, pada bagian sisi kiri dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal.

(18)

Tabel 2.1. Peta Register Fungsi Khusus – SFR (Special Function Register)

Akumulator

ACC atau akumulator yang menempati lokasi E 0h digunakan sebagai register untuk penyimpanan data sementara, dalam program, instruksi mengacunya sebagai register A (bukan ACC).

Register B

Register B (lokasi D 0h) digunakan selama operasi perkalian dan pembagian, untuk instruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad (“papan coret-coret”)

lainnya.

Program Status Word (PSW)

(19)

Register SP atau Stack Pointer (lokasi 8 1h) merupakan register dengan panjang 8-bit, digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL. Walau Stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM, register SP akan selalu diinisialisasi ke 07h setelah adanya reset, hal ini menyebabkan stack berawal di lokasi 08h.

Data Pointer

Register Data Pointer atau DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi (DPH) dan byte rendah (DPL) yang masing-masing berada dilokasi 83h dan 82h, bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis dari/ke port, untuk masing-masing Port 0,Port 1, Port2 dan Port 3.

Serial Data Buffer

SBUF atau Serial Data Buffer (lokasi 99h) sebenarnya terdiri dari dua register yang terpisah, yaitu register penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga penerima (receive buffer). Pada saat data disalin ke SBUF, maka data sesungguhnya dikirim ke penyangga pengirim dan sekaligus mengawali transmisi data serial. Sedangkan pada saat data disalin dari SBUF, maka sebenarnya data tersebut berasal dari penyangga penerima.

Time Register

Pasangan register (TH0, TL0) dilokasi 8Ch dan 8Ah,(TH1, TL1) dilokasi 8Dh dan 8Bh serta (TH2, TL2) dilokasi CDh dan CCH merupakan register-register pencacah 16-bit untuk masing-masing Timer 0, Timer 1 dan Timer 2.

Capture Register

(20)

masing-Ihut Parulian Togatorop : Aplikasi Mikrokontroler AT89S51 Dalam Pengukuran Dan Pengiriman Data Temperatur Menggunakan Sinar Infra Merah, 2009.

masing ke RCAP2H dan RCAP2L. Timer 2 juga memiliki mode isi-ulang-otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan untuk menyimpan nilai isi-ulang tersebut.

Kontrol Register

Register-register IP, IE, TMOD, TCON, T2CON, T2MOD, SCON dan PCON berisi bit-bit kontrol dan status untuk sistem interupsi, pencacah/pewaktu dan port serial.

Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S51 :

• Kompatible dengan produk MCS-51

• Empat K byte In-Sistem Reprogammable Flash Memory

• Daya tahan 1000 kali baca/tulis

• Tegangan kerja 4,0 volt sampai 5,5 volt

• Fully Static Operation : 0 Hz sampai 33 MHz

• Tiga level kunci memori progam

• 128 x 8 – bit RAM internal

• 32 jalur input/output (I/O)

• Dua 16 bit Timer/Counter

• Enam sumber interupt

• Jalur serial dengan UART

2.1.4 Gambar IC Mikrokontroler AT89S51

(21)

Gambar 2.1. IC Mikrokontroler AT89S51 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :

VCC (Pin 40) Suplai tegangan GND (Pin 20) Ground

Port 0 (Pin 39 – pin 32)

(22)

address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.

Port 2 (Pin 21 – pin 28)

Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakse 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 sink ke keempat buah input TTL.

Port 3 (Pin 10 – pin 17)

Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :

Tabel 2.2 Fungsi Pin pada Port 3

Nama pin Fungsi

P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INT0 (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)

P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori) RST (pin 9)

(23)

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 memprogram Flash.

PSEN (pin 29)

Program store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (pin 31)

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.

XTAL1 (pin 19)

Input untuk clock internal. XTAL2 (pin 18)

Output dari osilator.

2.2 Perangkat Lunak

2.2.1 Instruksi – Instruksi AT89S51

Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroller AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51 merupakan jumlah instruksi, pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari instruksi, yang sering digunakan orang hanya 10 instruksi. instruksi tersebut adalah :

A. Instruksi MOV

(24)

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: ...

...

DJNZ R0,Loop

...

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

(25)

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 instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA

...

TUNDA:

...

RET

E. Instruksi JMP (Jump)

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

Loop:

...

JMP Loop

F. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh,

(26)

JB P1.0,Loop

...

G. 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

...

H. Instruksi CJNE (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop

...

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.. I. 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

(27)

J. 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

...

2.2.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

(28)

Gambar 2.2 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. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller

2.2.3 Software Downloader

(29)

Gambar 2.3 ISP- Flash Programmer 3.a

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.

2.2.4 Penguat Sinyal 2.2.4.1 Gambaran umum

Penguat operasional (Op - Amp) adalah suatu rangkaian terintegrasi yang berisi beberapa tingkat dan konfigurasi penguat diferensial yang telah dijelaskan di atas. Penguat operasional memilki dua masukan dan satu keluaran serta memiliki penguatan DC yang tinggi. Untuk dapat bekerja dengan baik, penguat operasional memerlukan tegangan catu yang simetris yaitu tegangan yang berharga positif (+V) dan tegangan yang berharga negatif (-V) terhadap tanah (ground).

Operational Amplifier atau di singkat Op - Amp merupakan salah satu komponen

analog yang popular digunakan dalam berbagai aplikasi rangkaian elektronika. Aplikasi penguat operasional popular yang paling sering dibuat antara lain adalah rangkaian inverter,

non-inverter, integrator dan differensiator. Pada bagian ini akan dipaparkan beberapa

aplikasi penguat operasional yang paling dasar, dimana rangkaian feedback (umpan balik) negatif memegang peranan penting. Secara umum, umpan balik positif akan menghasilkan osilasi sedangkan umpan balik negatif menghasilkan penguatan yang dapat terukur.

(30)

telah dimaklumi ada yang dinamakan input inverting dan non-inverting. Penguat operasional ideal memiliki open loop gain (penguatan loop terbuka) yang tak terhingga besarnya.

Ada dua aturan penting dalam melakukan analisa rangkaian penguat operasional berdasarkan karakteristik penguat operasional ideal. Aturan ini dalam beberapa literatur dinamakan golden rule, yaitu :

Aturan 1 : Perbedaan tegangan antara input v+ dan v- adalah nol (v+-v- = 0 / v+ = v- )

Aturan 2 : Arus pada input Penguat operasional adalah nol (i+ = i- = 0)

Inilah dua aturan penting penguat operasional ideal yang digunakan untuk menganalisa rangkaian penguat operasional.

2.2.4.2 Karakteristik Ideal Penguat Operasional

Penguat operasional banyak digunakan dalam berbagai aplikasi karena beberapa keunggulan yang dimilikinya, seperti penguatan yang tinggi, impedansi masukan yang tinggi, impedansi keluaran yang rendah dan lain sebagainya. Berikut ini adalah karakteristik dari Penguat operasional ideal:

1. Penguatan tegangan lingkar terbuka

Penguatan tegangan lingkar terbuka (open loop voltage gain) adalah penguatan diferensial Penguat operasional pada kondisi dimana tidak terdapat umpan balik (feedback). Secara ideal, penguatan tegangan lingkar terbuka adalah:

AVOL = Vo / Vid =

−

∞

AVOL = Vo/(V1-V2) =

−

∞

Tanda negatif menandakan bahwa tegangan keluaran VO berbeda fasa dengan

tegangan masukan Vid. Konsep tentang penguatan tegangan tak berhingga tersebut

(31)

perlu untuk dimengerti adalah bahwa tegangan keluaran VO jauh lebih besar daripada

tegangan masukan Vid. Dalam kondisi praktis, harga AVOL adalah antara 5000 (sekitar

74 dB) hingga 100000 (sekitar 100 dB).Tetapi dalam penerapannya tegangan keluaran VO tidak lebih dari tegangan catu yang diberikan pada Penguat operasional.

Karena itu Penguat operasional baik digunakan untuk menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil.

2. Tegangan ofset keluaran

Tegangan ofset keluaran (output offset voltage) VOO adalah harga tegangan

keluaran dari Penguat operasional terhadap tanah (ground) pada kondisi tegangan masukan Vid = 0. Secara ideal, harga VOO = 0 V. Penguat operasional yang dapat

memenuhi harga tersebut disebut sebagai Penguat operasional dengan CMR (common

mode rejection) ideal.

Tetapi dalam kondisi praktis, akibat adanya ketidakseimbangan dan ketidakidentikan dalam penguat diferensial dalam Penguat operasional tersebut, maka tegangan ofset VOO biasanya berharga sedikit di atas 0 V. Apalagi apabila tidak

digunakan umpan balik maka harga VOO akan menjadi cukup besar untuk

menimbulkan saturasi pada keluaran. Untuk mengatasi hal ini, maka perlu diterapakan tegangan koreksi pada Penguat operasional. Hal ini dilakukan agar pada saat tegangan masukan Vid = 0, tegangan keluaran VO juga = 0.

3. Hambatan Masukan

Hambatan masukan (input resistance) Ri dari Penguat operasional adalah besar

(32)

masukan Penguat operasional adalah tak berhingga. Tetapi dalam kondisi praktis, harga hambatan masukan Penguat operasional adalah antara 5 kΩ hingga 20 MΩ, tergantung pada tipe Penguat operasional. Harga ini biasanya diukur pada kondisi Penguat operasional tanpa umpan balik. Apabila suatu umpan balik negatif (negative

feedback) diterapkan pada Penguat operasional, maka hambatan masukan Penguat

operasional akan meningkat.

Dalam suatu penguat, hambatan masukan yang besar adalah suatu hal yang diharapkan. Semakin besar hambatan masukan suatu penguat, semakin baik penguat tersebut dalam menguatkan sinyal yang amplitudonya sangat kecil. Dengan hambatan masukan yang besar, maka sumber sinyal masukan tidak terbebani terlalu besar.

4. Hambatan Keluaran

Hambatan Keluaran (output resistance) RO dari Penguat operasional adalah besarnya

hambatan dalam yang timbul pada saat Penguat operasional bekerja sebagai pembangkit sinyal. Secara ideal harga hambatan keluaran RO Penguat operasional

adalah = 0. Apabila hal ini tercapai, maka seluruh tegangan keluaran Penguat operasional akan timbul pada beban keluaran (RL), sehingga dalam suatu penguat, hambatan keluaran yang kecil sangat diharapkan.

Dalam kondisi praktis harga hambatan keluaran Penguat operasional adalah antara beberapa ohm hingga ratusan ohm pada kondisi tanpa umpan balik. Dengan diterapkannya umpan balik, maka harga hambatan keluaran akan menurun hingga mendekati kondisi ideal.

(33)

Lebar pita (band width) BW dari Penguat operasional adalah lebar frekuensi tertentu dimana tegangan keluaran tidak jatuh lebih dari 0,707 dari harga tegangan maksimum pada saat amplitudo tegangan masukan konstan. Secara ideal, Penguat operasional memiliki lebar pita yang tak terhingga. Tetapi dalam penerapannya, hal ini jauh dari kenyataan.

Sebagian besar Penguat operasional serba guna memiliki lebar pita hingga 1 MHz dan biasanya diterapkan pada sinyal dengan frekuensi beberapa kiloHertz. Tetapi ada juga Penguat operasional yang khusus dirancang untuk bekerja pada frekuensi beberapa MegaHertz. Penguat operasional jenis ini juga harus didukung komponen eksternal yang dapat mengkompensasi frekuensi tinggi agar dapat bekerja dengan baik.

6. Waktu Tanggapan

Waktu tanggapan (respon time) dari Penguat operasional adalah waktu yang diperlukan oleh keluaran untuk berubah setelah masukan berubah. Secara ideal harga waktu respon Penguat operasional adalah = 0 detik, yaitu keluaran harus berubah langsung pada saat masukan berubah.Tetapi dalam prakteknya, waktu tanggapan dari Penguat operasional memang cepat tetapi tidak langsung berubah sesuai masukan. Waktu tanggapan Penguat operasional umumnya adalah beberapa mikro detik hal ini disebut juga slew rate. Perubahan keluaran yang hanya beberapa mikrodetik setelah perubahan masukan tersebut umumnya disertai dengan oveshoot yaitu lonjakan yang melebihi kondisi steady state. Tetapi pada penerapan biasa, hal ini dapat diabaikan.

(34)

Sebagai mana diketahui, suatu bahan semikonduktor yang akan berubah karakteristiknya apabila terjadi perubahan suhu yang cukup besar. Pada Penguat operasional yang ideal, karakteristiknya tidak berubah terhadap perubahan suhu. Tetapi dalam prakteknya, karakteristik sebuah Penguat operasional pada umumnya sedikit berubah, walaupun pada penerapan biasa, perubahan tersebut dapat diabaikan.

2.2.4.3 Penguat non-inverting

Prinsip utama rangkaian penguat non-inverting adalah seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.3 berikut ini. Seperti namanya, penguat ini memiliki masukan yang dibuat melalui input non-inverting. Dengan demikian tegangan keluaran rangkaian ini akan satu fasa dengan tegangan inputnya.

Gambar 2.4 Rangkaian dasar penguat non-inverting

Dengan menggunakan aturan 1 dan aturan 2, kita uraikan dulu beberapa fakta yang ada, antara lain :

vin = v+

v+ = v- = vin.

Dari sini ketahui tegangan jepit pada R2 adalah vout – v- = vout – vin, atau iout = (vout-vin)/R2.

Lalu tegangan jepit pada R1 adalah v- = vin, yang berarti arus iR1 = vin/R1.

(35)

iout + i(-) = iR1

Aturan 2 mengatakan bahwa i(-) = 0 dan jika disubsitusi ke rumus yang sebelumnya, maka

diperoleh

iout = iR1 dan Jika ditulis dengan tegangan jepit masing-masing maka diperoleh

(vout – vin)/R2 = vin/R1 yang kemudian dapat disederhanakan menjadi :

vout = vin (1 + R2/R1)

Jika penguatan G adalah perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka didapat penguatan penguat operasional non-inverting :

2.2.4.4 Penguat Inverting

Rangkaian dasar penguat inverting adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.4, dimana sinyal masukannya dibuat melalui input inverting. Seperti tersirat pada namanya, bahwa fase keluaran dari penguat inverting ini akan selalu berbalikan dengan inputnya. Pada rangkaian ini, umpan balik negatif di bangun melalui resistor R2.

(36)

Input non-inverting pada rangkaian ini dihubungkan ke ground, atau v+ = 0. Dengan

mengingat dan menimbang aturan 1 (lihat aturan 1), maka akan dipenuhi v- = v+ = 0. Karena

nilainya = 0 namun tidak terhubung langsung ke ground, input penguat operasional v- pada

rangkaian ini dinamakan virtual ground. Dengan fakta ini, dapat dihitung tegangan jepit pada R1 adalah vin – v- = vin dan tegangan jepit pada reistor R2 adalah vout – v- = vout. Kemudian

dengan menggunakan aturan 2, di ketahui bahwa :

iin + iout = i- = 0, karena arus masukan penguat operasional adalah 0.

iin + iout = vin/R1 + vout/R2 = 0

Selanjutnya

vout/R2 = - vin/R1 atau

vout/vin = - R2/R1

Jika penguatan G didefenisikan sebagai perbandingan tegangan keluaran terhadap tegangan masukan, maka dapat ditulis

Impedansi rangkaian inverting didefenisikan sebagai impedansi input dari sinyal masukan terhadap ground. Karena input inverting (-) pada rangkaian ini diketahui adalah 0 (virtual

ground) maka impendasi rangkaian ini tentu saja adalah Zin = R1.

2.2.4.5 Penguat diffrensiator

(37)

Sumber masukan penguat differensial ada 2, yaitu E1 dan E2. Jika E2 dihubung singkat, maka E1 mendapat penguatan pembalik sebesar -mR/R = -m. Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah -mE1.

Jika E1 dihubung singkat, maka E2 akan terbagi antara R dan mR, sehingga terminal positif dari penguat operasional menerima tegangan sebesar mendapat penguatan pembalik sebesar -mR/R = -m. Karena tegangan keluaran akibat E1 adalah -mE2/(1+m), dengan penguatan sebesar (1+m).

Gambar 2.6 Rangkaian dasar penguat differensial

Karena itu tegangan keluaran akibat E1 adalah:

(38)

Dari persamaan diatas, dapat dilihat bahwa tegangan keluaran dari Penguat differensial sebanding dengan perbedaan tegangan masukan E1 dan E2. Pengali ini adalah merupakan

gain diferensial yang ditentukan oleh perbandingan tahanannya.

2.3 Sinar Infra Merah

Infra merah (infra red) ialah sinar elektromagnet yang panjang gelombangnya lebih dari pada cahaya tampak yaitu diantara 700 nm. Sinar infra merah merupakan cahaya yang tidak tampak. Jika dilihat dengan spektroskop cahaya maka radiasi cahaya infra merah akan nampak pada spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang diatas panjang gelombang cahaya merah. Dengan panjang gelombang ini maka cahaya infra merah ini akan tidak tampak oleh mata namun radisi panas yang ditimbulkannya masih terasa / dideteksi.

Infra merah dapat dibedakan menjadi tiga daerah yakni:

Near Infra red……….0.75 - 1.5 mikrometer Mid Infra red………..1.50 – 10 mikrometer Far Infra red………...10 – 100 mikrometer

Contoh aplikasi sederhana untuk far infra red adalah terdapat pada alat-alat kesehatan. Sedangkan untuk mid infra red pada alat ini untuk sensor alarm biasa, sedangkan near infra red digunakan untuk pencitraan pandangan malam seperti pada nightscoop. Penggunaan infra merah sebagai media transmisi data mulai diaplikasikan pada berbagai peralatan elektronik seperti pada televisi, handphone sampai pada transfer data pada PC. Media infra merah ini dapat digunakan baik untuk kontrol aplikasi lain maupun transmisi data (temperatur).

(39)

2. Tidak dapat menembus materi yang tidak tembus pandang 3. Dapat ditimbulkan oleh komponen yang menghasilkan panas.

(40)

BAB III

PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM

3.1 PERANCANGAN ALAT 3.1.1 Diagram Blok

Secara garis besar diagram blok dari perancangan alat ini terdiri dari rangkaian sensor LM35, rangkaian ADC, rangkaian mikrokontroler1, rangkaian display1, rangkaian pemancar, rangkaian penerima infrared, rangkaian mikrokontroler2 dan rangkaian display2. Diagram blok rangkaian tampak seperti gambar berikut:

uC AT89S51

( 1 ) ADC

Sensor suhu LM35

display

Pemancar infra merah

penerima infra merah

uC AT89S51

( 2 )

display

(41)

Secara umum pada perancangan alat pengirim data temperatur jarak jauh ini terdiri dari delapan blok diagram utama. Sensor suhu LM35 digunakan untuk mendeteksi suhu pada ruangan. Data analog yang dihasilkan oleh sensor suhu LM35 kemudian akan dikirimkan ke ADC untuk diolah menjadi data digital. Data yang telah dikonversi menjadi data digital inilah yang dikirimkan ke mikrokontroller ( 1 ) untuk diolah. Display berfungsi untuk menampilkan data temperatur. Untuk dapat mengirimkan data temperatur yang diterima oleh sensor suhu LM35 ke mikrokontroller ( 2 ) maka digunakan pemancar infra merah. Dan untuk dapat meneriman data yang dikirmkan oleh mikrokontroller ( 1 ) digunakan penerima infra merah

3.1.2 Rangkaian 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 3.2 berikut ini :

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)

(42)

Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan.

(43)

3.1.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 ditunjukkan pada gambar 4.2 berikut ini :

Gambar 3.3 Rangkaian minimum AT89S51

(44)

sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Karena fungsi tersebut maka Port 0 dihubungkan dengan resistor array. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay.

3.1.4 Rangkaian Display Seven Segment

Nilai temperatur yang terdeteksi oleh sensor temperatur (LM35) diubah menjadi 8-bit data biner oleh ADC kemudian diolah oleh mikrokontroler AT89S51 untuk selanjutnya ditampilkan pada 3-digit seven segmen. Rangkaian display seven segmen tampak seperti gambar di bawah ini :

Gambar 3.4 Rangkaian Display Seven Segmen

Display ini menggunakan 3 buah seven segmen yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S51. P3.0

(45)

merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.

Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan seven segmen agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segmen yang digunakan adalah aktip low, ini berarti segmen akan hidup jika diberi data low (0) dan segmen akan mati jika diberi data high (1). Untuk menampilkan angka pada seven segmen, maka data yang harus diberikan adalah sebagai berikut:

• Untuk menampilkan angka nol, data yang harus dikirim adalah 20h Untuk menampilkan angka satu, data yang harus dikirim adalah 0ech Untuk menampilkan angka dua, data yang harus dikirim adalah 18h

• Untuk menampilkan angka tiga, data yang harus dikirim adalah 88h

• Untuk menampilkan angka empat, data yang harus dikirim adalah 0c4h

• Untuk menampilkan angka lima, data yang harus dikirim adalah 82h

• Untuk menampilkan angka enam, data yang harus dikirim adalah 02h

• Untuk tampilan kosong (tidak ada nilai yang tampil), data yang harus dikirim adalah 0ffh

Program untuk menampilkan angka pada display seven segmen adalah sebagai berikut: bil0 equ 20h

bil1 equ 0ech

bil2 equ 18h

bil3 equ 88h

bil4 equ 0c4h

(46)

bil6 equ 02h

bilkosong equ 0ffh

mov 60h,#bil1

mov 61h,#bil2

mov 62h,#bil3

Tampil:

mov sbuf,62h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,61h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,60h

jnb ti,$

clr ti

sjmp Tampil

Progran di atas akan menampilkan nilai 123 pada display seven segmen. Dan nilai berapapun yang diisikan ke alamat 60h, 61h dan 62h akan ditampilkan pada display seven segmen.

3.1.5 Rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah

(47)

Gambar 3.5 Rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah

Pada rangkaian di atas LED infra merah akan menyala jika basis pada transistor C945 diberi tegangan yang lebih besar dari 0,7 volt, ini akan sama artinya jika pada P3.7 AT89S51 diberi logika high (1), karena pin yang diberi logika high akan mempunyai tegangan 4 s/d 5 volt, cukup untuk mengaktipkan transistor. Sedangkan untuk mematikan LED infra merah, maka P3.7 AT89S51 harus diberi logika low (0), karena dengan memberikan logika low pada P3.7, maka P3.7 akan memiliki tegangan 0 s/d 0,009 volt, tegangan ini akan menyebabkan transistor tidak aktip.

Untuk pengiriman data agar data dapat dikirimkan dari jarak yang jauh, maka LED infra merah harus dipancarkan dengan frekuensi 38 KHz karena frekuensi ini bebas dari gangguan frekuensi infra merah alam. Jika LED infra merah dipancarkan dengan frekuensi selai 38 KHz, maka pancarannya akan terganggu oleh frekuensi-frekuensi infra merah dari alam, seperti frekuensi infra merah yang dipancarkan oleh matahari, tumbuhan, bahkan badan

P3.7 ( AT89S51)

LED_ir 5V VCC

330฀

R2

4.7k฀

(48)

manusia. Dengan menggunakan frekuensi 38 KHz, maka pancaran LED infra merah yang dihasilkan oleh rangkaian tidak terganggu oleh pancaran infra merah alam, sehingga jarak pengiriman data semakin jauh.

Untuk memancarkan frekuensi 38 KHz dari LED infra merah, langkah yang harus dilakukan adalah dengan mengedipkannya (menghidupkan dan mematikannya) dengan frekuensi tersebut, yaitu dengan memberikan logika high dan low pada P3.7 dengan selang waktu (perioda) :

Instruksi Siklus mesin Waktu ( S)

CLR

Jika LED infra merah dipancarkan dengan frekuensi ini, maka pancaran LED infra merah dari rangkaian tidak akan terganggu oleh frekuensi infra merah alam. Sebagai catatan frekuensi infra merah yang tidak dipengaruhi oleh frekuensi infra merah dari alam adalah anatara 38 KHz s/d 40 KHz, frekuensi inilah yang digunakan sebagai frekuensi remote kontrol dari TV, VCD dan DVD di seluruh dunia.

Ketika penerima infra merah menerima pancaran infra merah dengan frekuensi 38 KHz dari rangkaian pemancar, maka output dari penerima akan berlogika high (1), jika pancaran infra merah ini dihentikan, maka penerima akan mendapatkan logika low (0) sesaat

(49)

merah dengan frekuensi 38 KHz. Ini sudah merupakan karakteristik dari penerima infra merah yang digunakan (TSOP 1738). Pada alat ini, logika high setelah logika low sesaat itulah yang dijadikan sebagai data, sehingga dengan mengatur lebar pulsa high (1) tersebut dengan suatu nilai tertentu dan menjadikan nilai tersebut sebagai datanya, maka pengiriman data dapat dilakukan.

Pada alat ini, data yang dikirimkan sebanyak 3 data, yaitu data untuk nilai ratusan, nilai puluhan dan nilai satuan. Setiap pengiriman masing-masing data dari ketiga data tersebut, didahului dengan pengiriman sinyal low, jadi ada 3 sinyal low dan ada 3 data yang diterima. Akan terjadi masalah jika pengiriman data dilakukan seperti ini, yaitu data yang diterima urutannya tidak sesuai dengan data yang dikirimkan. Misalnya 3 data yang dikirimkan adalah 567, kemungkinan data yang diterima adalah: 675, dan 756. Sehingga hanya 1/3 kemungkinannya data yang dikirimkan benar.

Kesalahan pengambilan data oleh penerima disebabkan karena adanya penghalang atau karena kesalahan pengambilan data ketika alat pertama kali dihidupkan. Seharusnya penerima mengambil sinyal low dari data yang pertama, kemudian mengambil data pertama, setelah itu mengambil sinyal low dari data kedua, kemudian mengambil data kedua, dan demikian seterusnya, sehingga data tersebut sesuai dengan urutannya. Namun jika ada penghalang sesaat atau ketika pertama kali dihidupkan terjadi kesalahan pengambilan sinyal low, maka pengambilan data seterusnya akan salah. Misalnya jika ada penghalang sesaat, sehingga sinyal low yang diterima adalah sinyal low yang kedua, maka data kedua akan dianggap sebagai data pertama, dan data ketiga akan dianggap sebagai data kedua, demikian seterusnya, sehingga urutan data menjadi salah.

(50)

mempunyai nilai tertentu, jadi ketika penerima mendapatkan sinyal low, penerima akan mengambil 1 data setelah sinyal low tersebut dan membandingkannya apakah sesuai dengan data awal atau tidak. Jika tidak sama, maka penerima akan mengambil data berikutnya , kemudian membandingkan lagi sesuai atau tidak dengan data awal. Langkah ini dilakukan terus sampai didapat data awal. Ketika penerima mendapatkan data yang sesuai dengan data awal, maka penerima akan mengambil data pertama setelah data awal sebagai data pertama, data kedua setelah data awal sebagai data kedua, dan seterusnya hingga data ketiga. Dengan demikian tidak akan terjadi kesalahan urutan data, walaupun ada penghalang sesaat.

Setiap data mempunyai lebar pulsa high (1) tertentu. Untuk nilai data 0, maka lebar pulsa high yang dikirim adalah ± 1131 sekon. Programnya seperti berikut:

(51)

Demikian juga seterusnya jika yang dikirimkan data 1 s/d data 9, maka data ini akan ditambah dengan nilai 1, dan kemudian hasil penjumlahannya digunakan sebagai banyaknya perulangan dalam pengiriman pulsa.

Sebagai contoh jika data yang dikirimkan adalah data 1, maka data ini akan ditambahkan 1 sehingga hasilnya menjadi 2. 2 inilah yang merupakan banyaknya perulangan pengiriman pulsa. Jadi lebar pulsa untuk data satu ± 2 x 1.131 s = 2.262 s. Demikian pula untuk data-data yang lainnya.

3.1.6 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. Rangkaiannya tampak seperti dibawah ini:

TSOP1738

(52)

Pada rangkaian diatas digunakan resistor 100 ohm untuk membatasi arus yang masuk pada rangkaian, sedangkan kapasitor 10 F 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 s, 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 :

Utama:

mov 60h,#0h

jb P3.7,$

nop

jnb P3.7,$

nilai:

inc 60h

acall hitung

jb P3.7,nilai

mov a,60h

mov b,#10

div ab

dec a

(53)

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 temperatur, dan akan diambil untuk ditampilkan nilainya. Namun jika data tersebut tidak sama dengan 10, maka data ini bukan merupakan data startbit, program akan kembali ke awal sampai mendapatkan startbit.

Setelah mendapatkan data startbit, maka mikrokontroler akan mengambil 3 data setelah data startbit tersebut, yang merupakan dara dari nilai temperatur yang dikirimkan oleh pemancar. Programnya sebagai berikut :

(54)

jnb P3.7,$

nilai2:

inc 62h

acall hitung

jb P3.7,nilai2

mov 63h,#0h

jb P3.7,$

nop

jnb P3.7,$

nilai3:

inc 63h

acall hitung

jb P3.7,nilai3

Pada program di atas data nilai satuan akan disimpan di alamat 61h, data untuk nilai puluhan akan disimpan pada alamat 62h, sedangkan data untuk nilai ratusan akan disimpan pada alamat 63h . Kemudian data ini akan masing-masing akan dibagi dengan nilai 10 dan dikurangi dengan 1 seperti data pada starbit, kemudian ditampilkan pada display.

3.1.7 Rangkaian ADC

(55)

Gambar 3.7 Rangkaian ADC

Input ADC dihubungkan ke sensor suhu LM35 dan LDR, sehingga setiap perubahan tegangan pada LM35 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt ( 7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt. Tegangan 5 volt inilah yang menjadi tegangan refrensi ADC.

Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12 volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt.

(56)

3.2 PROGRAM

3.2.1 Pemrograman Rangkaian Pemancar

Program diawali dengan inisialisai data untuk masing-masing angka,

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

3.2.2 Pemrograman Rangkaian Penerima

(63)

(64)

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

clr ti

mov sbuf,75h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,76h

jnb ti,$

clr ti

ret

hitung:

mov r7,#50

djnz r7,$

(70)

BAB IV

ANALISA RANGKAIAN DAN DIAGRAM ALIR

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. Dari hasil pengujian diperoleh tegangan keluaran 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. Tegangan keluaran kedua sebesar 13,7 volt. Tegangan yang digunakan untuk rangkaian penerima data infra merah sebesar 9 Volt.

4.2 Pengujian Rangkaian mikrokontroler AT89S51

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

Loop:

Setb P3.7

Acall tunda

Clr P3.7

(71)

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 P3.7 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan transistor aktif, sehingga LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan transistor tidak aktif sehingga 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

12 MHz = mikrodetik.

Tabel 4.1 Waktu tunda mikrokontroler AT89S51 Mengeksekusi Program

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi

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

DJNZ 2 2 x 1 d = 2 d

(72)

Tunda:

mov r7,#255 Tnd: mov r6,#255

djnz r6,$

djnz r7,tnd ret

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan program di atas adalah 130.057 detik atau 0,130057 detik dan dapat dibulatkan menjadi 0,13 detik.

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

4.3 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen

(73)

Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:

Tabel 4.2 Penampilan Angka Desimal Angka Data yang dikirim

1 0ECH

2 18H

3 88H

Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai tersebut adalah sebagai berikut:

bil1 equ 0ech

bil2 equ 18h

bil3 equ 88h

Loop:

mov sbuf,#bil0

Jnb ti,$

Clr ti

sjmp loop

(74)

Loop:

mov sbuf,#bil1

Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil2

Jnb ti,$

Clr ti

mov sbuf,#bil3

Jnb ti,$

Clr ti

sjmp loop

Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.

4.4 Pengujian Rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah

Hasil pengujian pada rangkaian ini yaitu, Data yang telah diolah mikrokontroler AT89S51, selain ditampilkan pada display seven segmen, data tersebut juga dikirimkan ke rangkaian penerima dengan menggunakan LED infra merah.