Perancangan Rangkaian Running Text Dalam Penggunaan Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51

(1)

Frengky Saut P. Sinurat : Perancangan Ranggkaian Running Text Dalam Penggunaan Pintu Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89S51, 2007.

PERANCANGAN RANGGKAIAN RUNNING TEXT DALAM

PENGGUNAAN PINTU OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya

FRENGKY SAUT P. SINURAT

042408028

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PERANCANGAN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : FRENGKY SAUT P.SINURAT Nomor Induk Mahasiswa : 042408028

Program Studi : DIPLOMA (D3) FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM

(FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, 23 Juli 2007

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU Pembimbing

Ketua,

Dr. Marhaposan Situmorang Prof.Dr.

Muhammad Zarlis

(3)

PERNYATAAN

PERANCANGAN PINTU OTOMATIS MENGGUNAKAN PASSWORD BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan

ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 21 Juli 2007

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.

(5)

DAFTAR ISI

1.5 Sistematika Penulisan 3

Bab 2 Tinjauan Pustaka

2.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S51 6

2.1.1 Konstruksi AT89S51 8

(6)

2.2 Motor Langkah (Stepper) 13

2.3 Komponen-komponen Pendukung 15

2.3.1 Resistor 16

2.3.2 Fixed Resistor 18

2.3.2 Variable Resistor 20

2.3.4 Kapasitor 21

2.3.5 Electrolytic Capacitor (ELCO) 22

2.3.6 Ceramic Capacitor 23

2.3.7 Nilai Kapasitor 24

2.3.8 Transistor 24

2.4 Bahasa Assembly MCS-51 29

2.5 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator 34

2.6 Software Dowloader 35

Bab 3 Perancangan Alat dan Program 3.1 Diagram Blok

37

3.2 Perancangan Power Supply (PSA) 39

3.3 Rangkaian Password 40

3.4 Rangkaian Sensor Buka Pintu dan Tutup Pintu 42

3.5 Rangkaian Driver Motor Stepper 43

3.6 Rangkaian Display Running Text 45

Bab 4 Pembahasan Rangkaian dan Program

(7)

4.2 Pemrograman 50

4.2.1 Program pada Rangkaian Running Text 50

4.2.2 Program pada Pintu Otomatis 57

Bab 5 Penutup

5.1 Kesimpulan 68

5.2 Saran 69 Daftar Pustaka

70 Lampiran

(8)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Fungsi Masing-masing Pin pada Port 3 Mikrokontroler 11

Tabel 2.2 Gelang Resistor

18 Tabel 2.3 Nilai Kapasitor

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.4 Resistor Karbon 17

Gambar 2.5 Potensiometer 20

Gambar 2.6 Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer 20

Gambar 2.7 Skema Kapasitor 22

Gambar 2.8 Electrolytic Capacitor (ELCO) 23

Gambar 2.9 Ceramic Capacitor 24

Gambar 2.10 Simbol Tipe Transistor 27

Gambar 2.11 Transistor Sebagai Saklar ON 28

Gambar 2.12 Karakteristik Daerah Saturasi pada Transistor 29

Gambar 2.13 Transistor sebagai Saklar OFF 30

Gambar 2.14 8051 Editor, Assembler, Simulator 36

(10)

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 39

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) 41

Gambar 3.3 Rangkaian Keypad

42 Gambar 3.4 Rangkaian Running Text

43 Gambar 3.5 Rangkaian Password

45

(11)

PERANCANGAN RANGKAIAN RUNNING TEXT DALAM

PENGGUNAAN PINTU OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

FRENGKY SAUT P SINURAT

042408028

PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Setiap gedung megah, hotel mewah, menara menjulang tinggi, atau rumah mungil, pastinya akan memiliki benda yang satu ini, yaitu pintu. Fungsinya tentulah sebagai gerbang masuk dan keluar. Bentuknya pun tak jauh dari sebuah daun pintu dan pemegangnya.

Oleh karena era globalisasi yang sangat berkembang pesat seperti sekarang ini, faktor keamanan bagi setiap orang merupakan salah satu faktor yang sangat penting. Untuk menjaga keamanan pada gedung megah, hotel mewah, menara yang menjulang tinggi, dan rumah-rumah mungil sekalipun yang biasanya sebagai tempat tinggal orang umumnya dari hal-hal atau tindakan yang tidak diinginkan, misalnya pencurian. Alangkah baiknya, untuk menghindari hal tersebut jika pintu tersebut dilengkapi dengan teknologi yang canggih yaitu dapat membuka pintu secara otomatis dengan menggunakan password. Penggunaan password pada pintu ini, sudah pasti hanya orang tertentu yang tahu, sehingga orang lain tidak akan tahu membuka pintu tersebut tanpa tahu kodenya. Jadi dengan menekan tombol-tombol tertentu yang terdapat pada keypad password, maka pintu akan terbuka secara otomatis.

(13)

tindak pencurian. Karena pintu otomatis tersebut menggunakan password, sehingga orang yang tidak diinginkan tidak akan bisa jika masuk ke dalam rumah.

1.2 Maksud dan Tujuan

Adapun maksud dan tujuan dari perancangan tugas akhir ini adalah :

1. Sebagai salah satu syarat yang harus dipenuhi oleh mahasiswa dalam menyelesaikan Program Studi pada jurusan D-III Fisika Instrumentasi.

2. Menerapkan disiplin ilmu yang berkaitan yang telah diperoleh selama perkuliahan.

3. Sebagai salah satu aplikasi instrumentasi elektronika yang disumbangkan pada sistem mekanik.

1.3 Batasan Masalah

Dalam laporan tugas akhir ini, penulis membahas mengenai perancangan pintu otomatis dengan menggunakan password yang ditampilkan pada running text, mulai dari awal perancangan sampai pada hasil kerja alat.

(14)

Pemanfaatan laporan tugas akhir ini terutama ditujukan kepada :

1. Mahasiswa dan penggemar / praktisi elektronika yang ingin memahami kinerja sensor dan rangkaian yang bekerja secara otomatis.

2. Mahasiswa yang ingin memakai atau meningkatkan kemampuan dan fungsi pemakaian pada alat yang sejenis.

1.5 Teknik Pengumpulan Data

1. Dilakukan pengumpulan teori yang berkaitan dengan proyek dari buku- buku perpustakaan.

2. Dilakukan perancangan dan perakitan proyek.

(15)

1.6 Sistematika Penulisan

Bab 1 Pendahuluan

Meliputi latar belakang, maksud dan tujuan, batasan masalah, manfaat, teknik pengumpulan data, dan sistematika penulisan.

Bab 2 Landasan Teori

Meliputi teori-teori yang mendukung mengenai proyek yang dibahas.

Bab 3 Pembahasan

Meliputi uraian tentang prinsip kerja dasar dari rangkaian.

Bab 4 Proses Pembuatan dan Pemrograman

Meliputi pembahasan singkat mengenai proses pembuatan dan pembuatan program.

Bab 5 Kesimpulan dan Saran

(16)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler saat ini sudah dikenal dan digunakan secara luas pada dunia industri. Banyak sekali penelitian atau tugas akhir mahasiswa atau peneliti menggunakan berbagai versi mikrokontroler yang dapat dibeli dengan murah dari harga 15.000 – 350.000. Hal ini dikarenakan produksi massal yang dilakukan oleh para produsen chip seperti Atmel, Maxim dan Microchip. Mikrokontroler saat ini merupakan chip utama pada hampir setiap peralatan elektronika canggih. Robot-robot canggih pun bergantung pada kemampuan mikrokontroler dan ketekunan pembuat program mikrokntroler tersebut, hal ini karena menentukan kecepatan eksekusi program pada mikrokontroler dan kecerdasan pada mikrokontroler tersebut.

(17)

Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh AT89S51 adalah sebagai berikut: 1. 4K Bytes In-System Programmable (ISP) Flash Memori,

Daya tahan: 1000 kali tulis/hapus. 2. Range operasi 4.0V ke 5.5V.

3. Operasi Secara penuh Statis: 0 Hz ke 33 MHZ. 4. Tiga Level Program Memori Lock.

5. 128 x 8-bit RAM Internal. 6. 32 jalur I/O Programmable. 7. Dua 16-bit Timer/Counters. 8. Enam Sumber Interrupt.

9. UART Full Duplex Saluran Serial.

10. Low-Power Idle dan Power-Down Modes. 11. Interrupt Recovery dari Power-Down Modes.

Mikrokontroler AT89S51 mempunyai stuktur memori, yaitu :

1. RAM Internal, memori sebesar 128 byte yang biasanya digunakan untuk

menyimpan variabel atau data yang bersifat sementara.

2. Special Function Register (Register Fungsi Khusus), memori yang berisi

register-register yang mempunyai fungsi-fungsi khusus yang disediakan oleh mikrokontroller tersebut, seperti timer, serial dan lain-lain.

3. Flash PEROM, memori yang digunakan untuk menyimpan

(18)

AT89S51 mempunyai struktur memori yang terpisah antara RAM Internal dan Flash PEROM nya. RAM Internal dialamati oleh RAM Address Register (Register Alamat RAM) sedangkan Flash PEROM yang menyimpan perintah-perintah MCS-51 dialamati oleh Program Adderss Register (Register Alamat Program). Dengan adanya struktur memori yang terpisah tersebut, walaupun RAM Internal dan Flash PEROM mempunyai alamat yang sama, yaitu alamat 00, namun secara fisiknya kedua memori tidak saling berhubungan.

2.1.1 Konfigurasi Pin dari Mikrokontroller AT89S51

Konfigurasi pin dari Mikrokontroller AT89S51 dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

1. Pin 1 sampai 8 (port 1) merupakan port pararel 8 bit dua arah

(biderectional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan (general purpose).

2. Pin 9 (reset) adalah masukan reset (aktif high). Pulsa transisi dari rendah

ke tinggi akan me-reset.

3. Pin 10 sampai 17 (port 3) adalah port pararel 8 bit dua arah yang memiliki

fungsi pengganti. Fungsi pengganti meliputi TxD (Transmit Data), RxD (Receive Data), Int0 (Interupt 0), Int1 (Interupt 1), T0 (timer 0), T1 (Timer 1), WR (Write), RD (Read). Bila pin-pin ini tidak dipakai, pin-pin ini dapat digunakan sebagai port pararel serbaguna.

(19)

5. Pin 19 (XTAL 2) adalah pin keluaran ke rangkaian osilator internal. Pin

ini di pakai bila mengunakan osilator kristal.

6. Pin 20 (GND) dihubungkan ke ground.

7. Pin 21 sampai 28 (port 2) adalah port pararel 2 selebar 8 bit dua arah

(bidirectional).

8. Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable).

9. Pin 30 adalah pin ALE (Address Latch Enable ) yang digunakan untuk

menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

10. Pin 31 (EA). Bila pin ini diberi logika tinggi mikrokontroller akan

melaksanakan instruksi dari ROM / EPROM. Bila diberi logika rendah mikrokontroler akan melaksanakan seluruh instruksi dari memori luar.

11. Pin 32 sampai 39 (port 0) merupakan port pararel 8 bit open drain dua

arah.

(20)

Gambar 2.1

Konfigurasi PIN dari Mikrokontroler AT89S51

(21)

Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu, untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik. Penggunaan motor stepper memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC biasa.

Keunggulan motor stepper antara lain adalah :

1. Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

2. Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak. 3. Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.

4. Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran).

5. Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC.

6. Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya .

7. Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

2.2.1 Tipe Motor Stepper

(22)

Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator.

2. Motor Stepper Tipe Permanent Magnet (PM)

Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan kutub yang berlawanan . Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step) yang rendah yaitu antara 7,50 hingga 150 per langkah atau 48 hingga 24 langkah setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe permanent magnet.

(23)

Ilustrasi motor stepper dengan jarum kompas dengan electromagnet

Pada ilustrasi tersebut, huruf-huruf yang melingkar mewakili elektromagnet. Semua magnet dengan huruf yang sama berada dalam keadaan koneksi. Ketika anda memberi arus pada rangkaian tersebut, maka semua elektromagnet dengan huruf yang sama akan on pada saat itu, untuk menggerakkan kompas, maka elektromaget berikutnya harus dialiri arus, sehingga akan menimbulkan gerakan.

Stepper motor adalah salah satu tipe motor yang sangat populer digunakan

sebagai peralatan pemutar / penggerak dalam sistem kontrol. Pada dasarnya prinsip kerjanya sama dengan motor DC, yaitu pembangkitan medan magnit untuk memperoleh gaya tarik ataupun gaya lawan dengan menggunakan catu daya DC pada belitannya. Perbedaannya terletak pada, jika motor DC menggunakan gaya lawan untuk mendorong fisik kutub magnit yang dihasilkan, sedangkan pada Stepper Motor justru menggunakan gaya tarik untuk menarik fisik kutub magnit yang berlawanan sedekat mungkin ke posisi kutub magnit yang dihasilkan oleh kumparan.

(24)

2.3 Resistor

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

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohm diketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan simbol ฀ (Omega).

(25)

Gambar 2.3 Resistor

Tabel 2.1 Nilai Warna Gelang

WARNA GELANG I GELANG II GELANG III GELANG 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%

(26)

Tanpa Warna - - - 20%

Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebih menonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnya adalah membaca nilai resistansinya.

Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besar toleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3 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 menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor pengalinya.

(27)

Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dari resistor ini. Karena resitor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga gelang selain gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelang kedua. Masih dari tabel-1 diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violet nilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilai satuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warna gelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47 x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.

2.4 Kapasitor

Kapasitor digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika hampir sesering resistor,

bentuknya kadang mirip seperti resistor. Kapasitor disebut juga kondensator atau elko

(elektrolit kondensator), lambang atau simbol kapasitor adalah dua garis yang paralel

dan tegak lurus dengan sambungan kabel, lambang ini menunjukkan bahwa kapasitor

pada dasarnya dibentuk oleh dua plat logam yang terpisah oleh isolator.

Kapasitor berdasarkan polaritasnya, ada dua jenis yaitu kapasitor bi-polar dan

kapasitor non-polar, kapasitor bipolar dalam pemasangannya harus mengikuti

(28)

tanda, biasanya digunakan pada rangkaian-rangkaian elektronika dengan sumber

tegangan DC. Sedangkan kapasitor non polar, dalam pemasangannya tidak perlu

memperhatikan polaritas kaki kapasitor terhadap sumber tegangan.

Fungsi dari kapasitor yaitu sebagai penyimpan muatan listrik, besar nilai

satuan kapasitor dinyatakan dalam Farad (F).

Gambar 2.4 Ceramic Capacitor

2.4.1 Konstruksi pada Kode Warna

Kapasitor terdiri dari beberapa macam, tetapi secara umum hanya terbagi dalam dua

kelompok, yaitu :

1. Non-elektrolis, terbagi atas dua, tetap dan variabel. Kapasitor ini

mempunyai kapasitansi maksimum sebesar ratusan pikofarad.

2. Elektrolis, dibentuk dengan mengoksidasi salah satu plat aluminium dan

menggantikan medium elektriknya dengan elektrolit biasa, sehingga

(29)

Gambar 2.5 Simbol Kapasitor

2.5 Dioda

Dioda adalah komponen elektronika yang paling sederhana dari keluarga

semikonduktor, dari simbolnya menunjukkan arah arus dan ini merupakan sifat dioda,

bahwa dioda hanya mengalirkan arus pada satu arah atau arah maju (forward)

sedangkan pada arah sebaliknya (reverse) arus tidak mengalir, arus hanya mengalir

dari kutub Anoda ke kutub Katoda. Satu sisi dioda disebut Anoda untuk pencatuan

positif (+), dan sisi lainnya disebut Katoda untuk pencatuan negatif (-), yang dalam

(30)

dan biasanya diberi tanda berupa lingkaran warna putih, yang menandakan posisi kaki

Katoda.

Jenis-jenis dari dioda diantaranya : Dioda Zener, LED, Infra red,Photodioda

dan sebagainya. Dioda zener, biasanya dipasang pada suatu rangkaian elektronika

sebagai pembatas tegangan pada nilai tertentu. LED (Light Emitting Diode), yaitu

Dioda yang dapat memancarkan sinar, bisa digunakan sebagai lampu indikator

dengan kelebihan yaitu umur aktifnya sangat lama jika dibandingkan dengan lampu

pijar. Infra red, bentuk fisiknya sama seperti LED, perbedaan terdapat pada

outputnya, dimana infra red hanya memancarkan sinar infra merah yang pancarannya

tidak dapat terlihat oleh mata.

Gambar 2.6 Simbol Dioda

(31)

Transistor adalah komponen yang memiliki tiga sambungan, diantaranya yaitu Basis,

Kolektor dan Emitter. Transistor pada hakekatnya merupakan penggabungan dua

buah dioda yg dirangkai seri, penggabungan kaki-kaki dioda pada kutub yang sama

dan hasil penggabungannya disebut kaki Basis, sedangkan kaki-kaki lainnya disebut

kaki Kolektor dan Emitter. Ada dua jenis transistor yang terdapat dipasaran yaitu

jenis NPN dan jenis PNP.

Fungsi dari transistor diantaranya sebagai penguat, pemotong (switching),

stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau fungsi-fungsi lainnya. Transistor bekerja

seperti kran listrik dimana arus keluaran diatur oleh arus yang masuk pada kaki basis,

dengan kata lain arus pada kolektor tidak akan mengalir jika pada basis tidak

diberikan arus listrik yang cukup untuk memicunya (jika transistor digunakan sebagai

saklar elektronik), masukan arus yang kecil pada basis menyebabkan perubahan arus

yang besar pada kolektor (jika transistor digunakan sebagai penguat).

Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik

modern. Sebuah transistor memiliki empat daerah operasi yang berbeda yaitu daerah

aktif, daerah saturasi, daerah cut off dan daerah breakdown. Jika transistor digunakan

sebagai penguat, transistor bekerja pada daerah aktif. Jika transistor digunakan pada

rangkaian digital atau sebagai saklar elektronik, transistor biasanya beroperasi pada

daerah saturasi atau jenuh dan cut off. Daerah breakdown biasanya dihindari karena

(32)

Gambar 2.7 Simbol Transistor

2.7 Bahasa Assembly

Secara fisik, kerja dari sebuah mikrokontroler dapat dijelaskan sebagai siklus pembacaan instruksi yang tersimpan di dalam memori. Mikrokontroler menentukan alamat dari memori program yang akan dibaca, dan melakukan proses baca data di memori. Data yang dibaca diinterprestasikan sebagai instruksi. Alamat instruksi disimpan oleh mikrokontroler di register, yang dikenal sebagai program counter. Instruksi ini misalnya program aritmatika yang melibatkan 2 register.

(33)

2.7.1 Program Sumber Assembly

Program-sumber assembly (assembly source program) merupakan kumpulan dari baris-baris perintah yang ditulis dengan program penyunting-teks (text editor) sederhana, misalnya program EDIT.COM dalam DOS, atau program NOTEPAD dalam Windows atau MIDE-51. Kumpulan baris-printah tersebut biasanya disimpan ke dalam file dengan nama ekstensi. ASM dan lain sebagainya, tergantung pada program Assembler yang akan dipakai untuk mengolah program-sumberassemblytersebut.

(34)

BAB 3

PEMBAHASAN

(35)

Gambar 3.1 Rangkaian Umum

Pada rangkaian ini digunakan sebuah mikrokontroler AT89S51 sebagai pusat kendali dari seluruh rangkaian. Rangkaian pendukung lainnya adalah 13 tombol, yaitu 10 tombol untuk password, dan tiga tombol sebagai tombol setting, sensor yang dapat mendeteksi ketika pintu terbuka / tertutup, rangkaian Led pada Running Text untuk menampilkan angka password, dan sebuah rangkaian pengendali motor.

(36)

motor, sehingga motor berhenti (tidak membuka lebih lebar lagi). Sensor ini terhubung ke P2.6 mikrokontroler AT89S51. Sensor tutup pintu berfungsi untuk mengetahui batas maksimum tertutupnya pintu, yang menandakan bahwa pintu telah tertutup rapat, sehingga ketika pintu tertutup kemudian pintu menyentuh sensor ini, maka sensor akan mengirimkan sinyal ke mikrokontroler untuk menghentikan perputaran motor, sehingga motor berhenti. Rangkaian sensor ini terhubung ke P2.7 mikrokontroler AT89S51.

Rangkaian pengendali motor stepper berfungsi untuk mengendalikan pergerakan motor stepper (menutup / membuka pintu). Rangkaian ini terhubung ke port 0, sehingga dengan memberikan program tertentu, pergerakan menutup / membuka pintu sudah dapat dikendalikan oleh program yang diberikan ke mikrokontroler AT89S51.

3.2 Rangkaian Sensor Buka Pintu

(37)

Ketika pintu menyentuh sensor buka pintu, yang berarti pintu sudah terbuka lebar, maka sensor akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler, yang merupakan perintah kepada mikrokontroler untuk menghentikan putaran motor stepper. Mikrokontroler yang menerima sinyal ini akan langsung memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, dan pintu telah terbuka lebar.

3.3 Rangkaian Sensor Tutup Pintu

Setelah beberapa saat ( ± 8 detik), maka mikrokontroler akan memerintahkan motor stepper untuk berputar menutup pintu. Ketika pintu menyentuh sensor tutup pintu, yang berarti pintu sudah tertutup rapat, maka sensor akan mengirimkan sinyal low ke mikrokontroler, yang merupakan perintah kepada mikrokontroler untuk menghentikan putaran motor stepper. Mikrokontroler yang menerima sinyal ini akan langsung memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, dan pintu telah tertutup rapat.

3.4 Rangkaian Driver Motor Stepper

(38)

Sedangkan untuk memutar motor ke arah sebaliknya, maka logika high yang diberikan secara bergantian tersebut harus berlawanan arah dengan sebelumnya. Dengan demikian maka rangkaian ini sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51.

3.5 Rangkaian Keypad

Rangkaian keypad berfungsi sebagai tombol untuk memasukan pin. Kemudian data yang diketikkan pada keypad akan diterima oleh mikrokontroler AT89S51 untuk kemudian diolah dan ditampilkan pada display running text.

Rangkaian keypad yang digunakan adalah rangkaian keypad yang telah ada dipasaran. Keypad ini terdiri dari 16 tombol yang hubungan antara tombol-tombolnya seperti tampak pada gambar di bawah. Rangkaian ini dihubungkan ke port 2 mikrokontroler AT89S51.

Tbl 1 Tbl 2 Tbl 3 Tbl A

P2.0

(39)

P2.2

P2.3

P2.4

P2.5

P2.6 P2.7

Gambar 3.2 Rangkaian keypad

BAB 4

(40)

4.1 Rangkaian Minimum Mikrokontroller 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 P2.7

Acall tunda

Clr P2.7

Acall tunda

Sjmp Loop

Tunda:

Mov r7,#0ffh

Tnd: Mov r6,#0ffh

Djnz r6,$

Djnz r7,tnd

(41)

akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut 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 Lamanya Waktu Tunda

Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi MOV Rn,#data 2 2 x 1 d = 2 d

DJNZ 2 2 x 1 d = 2 d RET 1 1 x 1 d = 1 d

Tunda:

mov r7,#255 2

Tnd: mov r4,#255 2

djnz r6,$ 255 x 2 = 510 x 255 = 130.054 = 130.058 = 130.059 d djnz r7,loop3

2

djnz r2,loop8 2

(42)

1

Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan program di atas adalah 130.059 detik atau 0,130059 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 normal.

4.2 Rangkaian Password

(43)

Gambar 4.1 Rangkaian Password

(44)

Program untuk mengetahui penekanan pada tombol password adalah sebagai berikut :

Tbl_Setting Bit P1.7

Tbl_1 Bit P2.4

Tbl_2 Bit P2.3

Tbl_3 Bit P2.2

Tbl_4 Bit P2.1

Tbl_5 Bit P2.0

Tbl_6 Bit P1.0

. . .

Tbl_Ganti Bit P1.5

Tbl_Run Bit P1.6

Di awal program dibuat inisialisasi tombol, dimana inisialisasi ini akan berguna untuk mempermudah mengingat hubungan tiap-tiap tombol dengan pin pada mikrokontroler.

Jb Tbl_Setting,$

Perintah di atas akan merupakan perintah untuk menunggu penekanan pada tombol setting dan akan terus menunggu sampai ada penekanan pada tombol setting.

mov 60h,#Bil0

mov 61h,#Bil0

(45)

mov 63h,#Bil0

Acall Display

Perintah-perintah di atas akan memasukkan nilai 0 ke alamat 60h yang merupakan alamat untuk mengisi nilai ribuan, memasukkan nilai 0 ke alamat 61h yang merupakan alamat untuk mengisi nilai ratusan, memasukkan nilai 0 ke alamat 62h yang merupakan alamat untuk mengisi nilai puluhan dan memasukkan nilai nol ke alamat 63h yang merupakan alamat untuk mengisi nilai satuan. Sehingga dengan demikian akan tampil pada display nilai 0000.

Cek_no11:

Jb Tbl_1,Cek_no21

mov 70h,#1

mov 60h,#bil1

Acall Display

Jnb Tbl_1,$

Acall Tunda

Ljmp Cek_Password2

Cek_no21:

Jb Tbl_2,Cek_no31

mov 70h,#2

mov 60h,#bil2

Acall Display

(46)

Acall Tunda

Ljmp Cek_Password2

. . . .

. . . . Dst

Program di atas akan mengecek penekanan pertama dari masing-masing tombol password, yaitu penekanan pada tombol 1, tombol 2, tombol 3 s/d tombol 0. Jika tidak ada penekanan pada tombol 1, maka program akan mengecek tombol 2, jika tombol 2 juga tidak ditekan, maka program akan mengecek tombol 3, dan seterusnya. Jika terjadi penekanan pada tombol 1, maka program akan memasukkan nilai 1 ke alamat 70h. Nilai ini yang nantinya akan dibandingkan dengan nilai password yang benar untuk nilai password pertama. Kemudian program akan memasukkan nilai bil1 ke alamat 60h agar tampil di display angka 1. Selanjutnya program akan melanjutkan untuk mengecek penekanan kedua dari tombol password.

Namun jika tombol yang ditekan adalah tombol 2, maka program akan memasukkan nilai 2 ke alamat 70h. Nilai ini yang nantinya akan dibandingkan dengan nilai password yang benar untuk nilai password pertama. Kemudian program akan memasukkan nilai bil2 ke alamat 60h agar tampil di display angka 2. Selanjutnya program akan melanjutkan untuk mengecek penekanan kedua dari tombol password.

(47)

Cek_Password2:

Jb Tbl_1,Cek_no22

mov 71h,#1

mov 61h,#bil1

Acall Display1

Jnb Tbl_1,$

Acall Tunda

Ljmp Cek_Password3

Cek_no22:

Jb Tbl_2,Cek_no32

mov 71h,#2

mov 61h,#bil2

Acall Display1

Jnb Tbl_2,$

Acall Tunda

Ljmp Cek_Password3

(48)

kedua. Kemudian program akan memasukkan nilai bil1 ke alamat 60h agar tampil di display angka 1. Selanjutnya program akan melanjutkan untuk mengecek penekanan ketiga dari tombol password.

Namun jika tombol yang ditekan adalah tombol 2, maka program akan memasukkan nilai 2 ke alamat 70h. Nilai ini yang nantinya akan dibandingkan dengan nilai password yang benar untuk nilai password kedua. Kemudian program akan memasukkan nilai bil2 ke alamat 60h agar tampil di display angka 2. Selanjutnya program akan melanjutkan untuk mengecek penekanan ketiga dari tombol password.

Demikian juga halnya yang terjadi jika tombol yang ditekan adalah tombol 3, 4, 5 dan seterusnya. Dan juga penekanan untuk penekanan ketiga dan keempat dari tombol password.

4.3 Rangkaian Penampil Nilai Password

Setiap penekanan pada tombol password, nilainya akan ditampilkan ke display. Rangkaiannya adalah sebagai berikut :

(49)

Gambar 4.2 Rangkaian Penampil Nilai Password

Display ini menggunakan 4 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 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial.

(50)

1. Untuk menampilkan angka nol, data yang harus dikirim adalah 20h 2.Untuk menampilkan angka satu, data yang harus dikirim adalah 0ech

3.Untuk menampilkan angka dua, data yang harus dikirim adalah 18h

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

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

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

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

8.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

bil5 equ 82h

bil6 equ 02h

bilkosong equ 0ffh

mov 60h,#Bil1

(51)

mov 62h,#Bil3

mov 63h,#Bil4

Display:

mov sbuf,60h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,61h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,62h

jnb ti,$

clr ti

mov sbuf,63h

jnb ti,$

clr ti

ret

(52)

4.4 Rangkaian Sensor Buka Pintu dan Tutup Pintu

Ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk membuka pintu, mikrokontroler tidak mengetahui apakah pintu sudah terbuka lebar atau belum. Hal yang sama juga terjadi ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk menutup pintu, mikrokontroler tidak mengetahui apakah pintu sudah tertutup rapat atau belum. Karena itu dibutuhkan sebuah sensor yang dapat mengetahui kedua keadaan tersebut.

Dalam hal ini digunakan sebuah sensor buka pintu, yang berfungsi untuk mengetahui apakah pintu sudah terbuka lebar atau belum, dan sebuah sensor tutup pintu yang berfungsi untuk mengetahui apakah pintu sudah tertutup rapat atau belum. Rangkaian sensor buka pintu hanya terdiri dari sebuah saklar yang dihubungkan ke ground dan ke mikrokontroler AT89S51. Rangkaiannya seperti gambar dibawah ini,

P2.6 (AT89S51)

Gambar 4.3 Rangkaian Sensor Buka Pintu

(53)

P2.6 inilah yang dikenali oleh mikrokontroler sebagai tanda bahwa pintu telah terbuka lebar, maka mikrokontroler akan memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, sehingga pintu tidak terbuka lebih lebar lagi.

Program untuk mendeteksi pengiriman sinyal dari sensor buka pintu ini adalah :

Buka_Pintu:

. . .

Jb P2.6,Buka_Pintu

mov P0,#0h

Program di atas akan melihat kondisi P2.6 yang dihubungkan ke sensor buka pintu, dengan menggunakan perintah JB (jump if bit), jika kondisi P2.6 bit (high), yang berarti pintu belum terbuka lebar, maka mikrokontroler akan tetap memerintahkan motor untuk berputar membuka pintu sampai mendapatkan sinyal low (0) dari sensor. Jika kondisi P2.6 notbit (low), maka mikrokontroler akan memerintahkan motor untuk berhenti membuka pintu, dengan menggunakan perintah mov P0,#0h.

(54)

4.5 Rangkaian Driver Motor Stepper

Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah :

Gambar 4.4 Rangkaian Driver Motor Stepper

Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat

(55)

pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground.

Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan yang memiliki medan magnet tesebut.

Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.

(56)

Program yang diberikan pada driver motor stepper untuk memutar motor stepper adalah sebagai berikut :

mov a,#11h

Buka_Pintu:

mov P0,a

acall tunda

Rl a

Jb Sensor_Buka,Buka_Pintu

mov P0,#0h

Program diawali dengan memberikan nilai 11h pada pada accumulator (a), kemudian program akan memasuki rutin buka pintu. Nilai a diisikan ke port 0, sehingga sekarang nilai port 0 adalah 11h. ini berarti P0.0 dan P0.4 mendapatkan logika high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low, seperti table di bawah ini :

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3

P0 0 0 0 1 0

(57)

a 0 0 0 1 0 0 0

Rl

a 0 0 1 0 0 0 0

Dst...

Nilai pada accumulator (a) yang awalnya 11h, setelah mendapat perintah Rl a, maka nilai pada accumulator (a) akan merubah menjadi 22h. Kemudian program

akan melihat apakah kondisi sensor buka pintu dalam keadaan high (1) atau low (0).

Jika kondisi sensor buka pintu high (1), yang berarti pintu belum terbuka lebar, maka program akan kembali ke rutin buka pintu untuk terus membuka pintu. Nilai yang ada pada accumulator (a), akan kembali diisikan ke port 0, maka nilai di port 0 akan berubah menjadi 22h, ini berarti P0.1 dan P0.5 mendapatkan logika high sedangkan yang lainnya mendapatkan logika low, seperti table di bawah ini :

P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0

P0 0 0 1 0 0 0 1 0

(58)

berarti pintu telah terbuka lebar maka program akan melanjutkan ke baris berikutnya, yaitu mengisi port 0 dengan nilai 0h, yang merupakan perintah untuk menghentikan perputaran motor.

Hal yang sama juga berlaku ketika motor berputar untuk menutup pintu, perbedaannya hanya pada perintah rotate. Jika pada perintah buka pintu digunakan rotate left ( Rl ), maka pada perintah tutup pintu digunakan perintah rotate right ( Rr). Perputaran perintah Rr diperlihatkan pada table berikut :

a 1 0 0 0 1 0 0 0

R r

a 0 1 0 0 0 1 0 0

(59)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Pada rangkaian ini digunakan mikrokontroler AT89S51 sebagai mikrokomputer CMOS 8 bit dengan 8 KB Flash Programmable dan

Erasable Read Only Memory (PEROM), mikrokontroler berteknologi

memori non volatile kerapatan tingi dari Atmel ini kompatibel dengan mikrokontroler standar industri MCS-51.

(60)

3. Rangkaian ini memiliki tegangan sebesar 5 volt, tetapi pada rangkaian Jembatan H dan rangkaian motor stepper memiliki tegangan sebesar 12 volt.

5.2 Saran

1. Agar alat ini dapat lebih dimodifikasikan lagi supaya menghasilkan lebih banyak fungsi.

(61)

DAFTAR PUSTAKA

1. Chattopadhyay, D, Rakshit, P.C, Saha, B, Purkait, N.N. 1989,

“Dasar Elektronika”, Cetakan Pertama, Penerbit UI-Press, Jakarta. 2. David A. Hodges dan Horace G. Jakson, 1987, “ Analisis dan Desain Rangkaian Terpadu Digital”, Penerbit Erlangga, Jakarta.

3. Malvino. P. Albert, 1994, “Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor”, Penerbit Elangga, Jakarta.

4.……., “datasheet IC 74HC154 ; 74HCT154”, Atmel, www.geoogle.com, diakses tanggal 10-7-2007.

(62)

(63)

P1.0

330ohm 330ohm 330ohm 330ohm 330ohm 330ohm

(64)

Rangkaian ini berfungsi untuk menampilkan text berjalan, menampilkan permintaan pin ketika tombol password ditekan, dan menampilkan error ketika terjadi kesalahan dalam memasukkan pin. Rangkaian display running text ditunjukkan pada gambar di atas.

Rangkaian running text terhubung ke mikrokontroler pertama dimana fungsi dari mikrokontroler pertama ini adalah untuk mengatur jalannya running text. Perintah untuk menjalankan running text akan dilakukan apabila ada input data yang dikirimkan oleh mikrokontroler kedua ke mikrokontroler pertama.

Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC 74HC154 dan LED. IC 74HC154 merupakan IC untuk pengirima data paralel, dimana input pada IC ini adalah merupakan data 4 bit dan outputnya adalah data paralel 16 bit. Input IC 74154 ini dihubungkan dengan dengan mikrokontroler AT89S51 pada port 0.