PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
PENGONTROLAN TEMPERATUR AIR MENGGUNAKAN
KEYPAD MATRIKS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89S52 SECARA HARDWARE
TUGAS AKHIR
ICHWAN SURYA HUTAGAOL
072408047
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
PENGONTROLAN TEMPERATUR AIR MENGGUNAKAN
KEYPAD MATRIKS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89S52
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PERSETUJUAN
Judul : PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGONTROLAN TEMPERATUR AIR
MENGGUNAKAN KEYPAD MATRIKS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 SECARA HARDWARE
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : ICHWAN SURYA HUTAGAOL
Nomor Induk Mahasiswa : 072408047
Program Studi : DIPLOMA 3 (D3) FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (MIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, Juli 2010
Komisi Pembimbing :
Ketua Program Studi,
D3 Fisika Instrumentasi Pembimbing,
(Drs.Syarul Humaidi, M.Sc)
NIP.196505171993031009 NIP.195705031983031003
PERNYATAAN
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM PENGONTROLAN TEMPERATUR AIR MENGGUNAKAN KEYPAD MATRIKS BERBASIS
MIKROKONTROLER AT89S52 SECARA HARDWARE
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa hal kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2010
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH Swt Yang Maha Pengasih dan
Maha Penyayang, atas Kasih Karunia-NYA yang melimpah penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan.
Ucapan terimakasih penulis sampaikan kepada berbagai pihak yang telah
banyak membantu penulis dalam penyelesaian tugas ini yaitu kepada:
1. Bapak Dr.Eddy Marlianto, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam.
2. Bapak Drs.Syarul Humaidi, M.sc, selaku Ketua Jurusan Program Studi
Fisika Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Ibu Drs.Justinon, MSi, selaku Sekretaris Jurusan Program Studi Fisika
Instrumentasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
4. Bapak Drs.Aditia Warman,M.Si selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.
5. Staff dan pegawai di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
6. Teristimewa kepada kedua orangtua penulis Ayahanda Leo R Hutagaol
dan Ibunda Nurdamena Harahap yang telah banyak membantu melalui
Doa, dan moril maupun materil. Kepada Kakak saya yang tak
henti-hentinya memberi perhatian, motivasi, dan dukungan Doa. Tidak ada yang
boleh penulis berikan selain doa. Semoga ALLAH memberikan kesehatan
dan rezeki makin bertambah-tambah.Kepada teman-teman Fisika
Abdullah atas segala bantuan dan kerja samanya semoga Allah
membalasnya dengan pahala terbaik, Muhammad Rofi’i sebagai teman
satu tim dalam pelaksanaan praktek proyek, juga kepada Nanda, Juhendra,
Feri, selaku teman satu kontrakan yang telah memberikan bantuan
sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan, dan kepada seluruh
teman-teman seperjuangan lainnya yang tidak mungkin penulis sebutkan disini.
Semoga Allah Subhanahuwata’ala melimpahkan kesejahteraan dan keselamatan kepada kalian semua. Amin.
.
Penulis menyadari dalam pembuatan tugas akhir ini masih jauh dari
kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca
yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada semua pihak
yang telah turut serta membantu dalam menyelesaiakan tugas akhir ini.
Medan, Juli 2010
ABSTRAK
Sistem pengontrolan air merupakan suatu sistem yang diterapkan pada alat/instrumen yang membutuh suatu sistem pengontrolan air. Didalam sistem pengontrolan temperatur air ini, kita dapat mengontrol temperatur air sesuai dengan temperatur yang kita inginkan, setelah kita mengatur temperatur yang kita inginkan menggunakan tombol keypad, maka alat ini akan mengontrol dan mempertahankan agar temperatur air tetap berada sesuai temperatur yang kita inginkan (temperatur yang sudah kita tetapkan). Aplikasi ini dapat kita terapkan dalam peternakan ikan,dimana telur ikan membutuhkan air dalam suhu tertentu untuk penetasan telur.
System pengontrolan air ini mempunyai sembilan bagian umum yaitu sensor LM35 yang akan mendeteksi suhu, ADC 0804 yang mengkonversi tegangan analog LM35 menjadi data digital, sensor ketinggian air yang akan mempertahankan air tetap berada pada ketinggian yang diinginkan, keypad matriks yang digunakan sebagai tombol peng-set temperatur air yang diinginkan, heater sebagai pemanas air, kipas dan pompa sebagai pendingin air, motor stepper sebagai pembuka pintu wadah secara otomatis dan LCD sebagai penampil pesan yang ingin kita tampilkan serta otak dari seluruh sistem yaitu bagian mikrokonrroler AT89S52. Mikrokontroler ini yang akan mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada system pengontrolan air. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-sensor dan mengendalikan pergerakan motor stepper serta menampilkan pesan pada LCD
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan ... i
Pernyataan ... ii
Penghargaan ... iii
Abstrak ... v
Daftar Isi ... vi
Daftar Tabel ... viii
Daftar Gambar ... ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1
1.2 Tujuan Penulisan ... 3
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1 Perangkat Keras ... 6
2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AT89S52 ... 6
2.1.2 Liquid Crystal Display (LCD) ... 14
2.1.3 ADC (Analog Digital Converter) ... 15
2.1.4 IC LM35 ... 18
2.1.5 Motor Stepper ... ...19
2.1.6 Relay... 21
BAB 3 RANCANGAN SISTEM 3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 24
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA) ... 26
3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ... 27
Converter) ... 29
3.5 Rangkaian Relay ... 30
3.6 Relay Pengendali Kipas dan Pompa ... 32
3.7 Display LCD Character 2x16 ... 33
3.8 Perancangan Rangkaian Keypad ... 36
3.9 Perancangan Sensor Ketinggian Air ... 37
3.10 Perancangan Driver penggerak Motor Stepper ... 37
3.11 Kerja Alat Keseluruhan ... 38
BAB 4 PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM 4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 40
4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ... 41
4.3 Interfacing LCD 2x16 ... 42
4.4 Pengujian Rangkaian Relay ... 44
4.5 Pengujian Rangkaian Driver Motor Stepper ... 45
4.6 Pengujian Rangkaian Keypad ... 45
4.7 Pengujian Rangkaian Sensor Ketinggian Air... 47
4.8 Pengujian Rangkaian ADC (Analaog to Digital Converter) ... 48
4.9 Pengujian Sensor LM35... 51
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... ..52
5.2 Saran ... 52
Daftar Pustaka
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S52...12
Tabel 3.1 Fungsi Pin LCD Character 2x16...34
Tabel 4.1 Tabel Data Hasil Pengujian ADC...49
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Blok Diagram Fungsional AT89S52 ... 7
Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroller AT89S52 ... 10
Gambar 2.3 Diagram Blok Tampilan Kristal Cair (LCD) ... 14
Gambar 2.4 Konfigurasi pin IC ADC 0804 ... 16
Gambar 2.5 Diagram ADC secara umum ... 17
Gambar 2.6 Jenis-jenis IC LM35 ... 19
Gambar 2.7 Pemberian Data/Pulsa pada motor stepper ... 21
Gambar 2.8 Jenis-jenis Relay ... 22
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian ... 24
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) ... 26
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S52 ... 28
Gambar 3.4 Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC ... 29
Gambar 3.5 Rangkaian Relay Pengendali Blower 220 Volt AC ... 30
Gambar 3.6 Rangkaian Relay Pengendali Kipas dan Pompa ... 32
Gambar 3.7 LCD Character 2x16 ... 35
Gambar 3.8 Peta memory LCD character 2x16 ... 35
Gambar 3.9 Rangkaian Keypad ... 36
Gambar 3.10 IC ULN 2803 dan Driver Motor Stepper ... 37
Gambar 4.1 Rangkaian PSA ... 40
Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S52 ... 41
Gambar 4.3 Interfacing LCD 2x16 dengan mikrokontroller AT89S51 ... 42
Gambar 4.4 Rangkaian Driver Motor Stepper ... 45
Gambar 4.5 Perancangan Keypad... 46
Gambar 4.6 Rangkaian pengujian ADC 0804 ... 49
ABSTRAK
Sistem pengontrolan air merupakan suatu sistem yang diterapkan pada alat/instrumen yang membutuh suatu sistem pengontrolan air. Didalam sistem pengontrolan temperatur air ini, kita dapat mengontrol temperatur air sesuai dengan temperatur yang kita inginkan, setelah kita mengatur temperatur yang kita inginkan menggunakan tombol keypad, maka alat ini akan mengontrol dan mempertahankan agar temperatur air tetap berada sesuai temperatur yang kita inginkan (temperatur yang sudah kita tetapkan). Aplikasi ini dapat kita terapkan dalam peternakan ikan,dimana telur ikan membutuhkan air dalam suhu tertentu untuk penetasan telur.
System pengontrolan air ini mempunyai sembilan bagian umum yaitu sensor LM35 yang akan mendeteksi suhu, ADC 0804 yang mengkonversi tegangan analog LM35 menjadi data digital, sensor ketinggian air yang akan mempertahankan air tetap berada pada ketinggian yang diinginkan, keypad matriks yang digunakan sebagai tombol peng-set temperatur air yang diinginkan, heater sebagai pemanas air, kipas dan pompa sebagai pendingin air, motor stepper sebagai pembuka pintu wadah secara otomatis dan LCD sebagai penampil pesan yang ingin kita tampilkan serta otak dari seluruh sistem yaitu bagian mikrokonrroler AT89S52. Mikrokontroler ini yang akan mengendalikan semua jalannya system yang terdapat pada system pengontrolan air. Yaitu mengendalikan masukan system yang berupa sensor-sensor dan mengendalikan pergerakan motor stepper serta menampilkan pesan pada LCD
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Perkembangan ilmu dan teknologi sekarang ini mengalami kemajuan yang
sangat pesat, sudah banyak dikenal dan bukan sesuatu hal yang asing lagi. Dengan
semakin majunya ilmu pengetahuan dan teknologi yang dicapai manusia
menyebabkan perubahan besar dalam kehidupan manusia. Banyak kemudahan
yang manusia dapatkan akibat pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi tersebut. Tidak dapat dipungkiri lagi segala bidang kehidupan manusia
saat ini, seperti bidang perindustrian, pertanian, transportasi dan lain sebagainya
membutuhkan peran serta teknologi sehingga segala kebutuhan manusia dapat
tercapai.
Salah satu hal yang dibutuhkan manusia dalam kehidupannya adalah
pengontrolan. Dalam hal ini, pengontrolan yang dimaksud adalah pengontrolan
temperatur air yang prosesnya dilakukan secara otomatis yang tidak harus
memerlukan waktu yang lama untuk menggunakannya. Misalnya, didalam
akuarium kita menginginkan temperatur airnya tetap berada pada suhu tertentu
yang mengharuskan kita harus terus memperhatikan temperatur air tersebut
sehingga banyak waktu yang terbuang hanya untuk hal tersebut. Lain lagi jika kita
ingin air minum yang akan kita minum tetap hangat/berada pada suhu tertentu
dalam hal-hal yang lain yang dalam pengerjaan nya membutuhkan pengontrolan
temperatur air. Berangkat dari masalah ini penulis membuat tugas akhir yang
berjudul Perancangan dan Pembuatan Sistem Pengontrolan Temperatur Air
Menggunakan Keypad Matriks Berbasis Mikrokontroler AT89S52.
Dengan adanya alat ini sistem pengontrolan temperatur air dapat dijalankan
secara otomatis dan kita juga dapat membuat/mengatur temperatur yang kita
inginkan dan alat ini akan mempertahankan dan mengontrol temperatur yang kita
inginkan tersebut. Dengan alat ini sistem pengontrolan air akan dikerjaan secara
otomatis, cepat, mudah, aman dan dilengkapi dengan tampilan indikator bagi
pengguna alat ini.
1.2 Tujuan Penulisan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Membuat suatu alat yang dapat mengukur dan mengontrol temperatur air
berbasis mikrokontroler AT89S52.
2. Untuk mengetahui keefektifan sensor LM35 dalam mengukur dan
mengontrol temperatur air.
3. Untuk memanfaatkan mikrokontroler sebagai pusat pemroses data dalam
mengukur dan mengontrol temperatur air.
4. Merancang suatu alat yang mudah digunakan.
5. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrument yang
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah :
1. Alat ini difokuskan terhadap pengukuran dan pengontrolan suhu air.
2. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S52.
3. Sensor suhu yang digunakan sensor LM 35.
4. Untuk menampilkan suhu reff dan akt digunakan LCD 2x16.
5. Sebagai pendingin/penurun suhu ruangan digunakan kipas 12 Volt
6. Sebagai pemanas/penaik suhu ruangan digunakan heater.
7. Sebagai input suhu referensi digunakan keypad 3 x 4.
1.4. MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah:
1. Meningkatkan pemahaman terhadap karakteristik sensor suhu LM35,
ADC dan memperluas aplikasi mikrokontroler.
2. Sebagai informasi bagaimana dasar membangun sebuah instrumen yang
mampu mengukur dan mengontrol suhu air.
3. Mempermudah dalam hal pengukuran suhu air.
1.5 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis
membuat sistematika penulisan bagaimana sebenarnya prinsip kerja alat yang
BAB 1 PENDAHULUAN
Bagian ini meliputi latar belakang masalah, tujuan penulisan,
batasan masalah, metode pengumpulan data, dan sistematika
penulisan.
BAB 2 LANDASAN TEORI
Pada bagian ini akan dijelaskan landasan teori meliputi arsitektur
dan konstruksi mikrokontroler AT89S52 (hardware dan software),
sensor LM35, sensor ketinggian air, selain itu juga membahas
komponen pendukung lainnya yang berhubungan dengan Sistem
Parkir engontrolan Temperatur Air.
BAB 3 PERANCANGAN SISTEM
Pada bagian ini akan dijelaskan tentang perancangan alat yang
meliputi diagram blok, skematik dari masing-masing rangkaian,
diagram alir, serta program yang diisikan ke mikrokontroler
AT89S52.
BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN DAN ANALISA
Bagian ini meliputi uraian tentang cara menguji dan pembahasan
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bagian ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan
dari pembahasan dari laporan proyek ini serta saran yang diberikan
demi kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada masa yang
BAB 2
LANDASAN TEORI
2.1. Perangkat Keras
2.1.1 Mikrokontroler AT89S52
2.1.1.1 Pengenalan Mikrokontroler AT89S52
Perkembangan teknologi telah maju dengan pesat dalam perkembangan
dunia elektronika, khususnya dunia mikroelektronika. Penemuan silikon
menyebabkan bidang ini mampu memberikan sumbangan yang amat berharga
bagi perkembangan teknologi modern. Atmel sebagai salah satu vendor yang
mengembangkan dan memasarkan produk mikroelektronika telah menjadi suatu
teknologi standar bagi para desainer sistem elektronika masa kini.
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
perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna
disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar dan rutin-rutin antarmuka
perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada
mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program
kontrol disimpan dalam ROM (bisa Masked ROM atau Flash PEROM) yang
ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat
Gambar 2.1. Blok Diagram Fungsional AT89S52
Mikrokontroler AT89S52 hanya memerlukan tambahan 3 buah kapasitor,
1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan
resistor 8k2 Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya
rangkaian reset ini AT89S52 otomatis direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 11,0592 MHz dan kapasitor 30
Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.
Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. ROM (Read Only Memory) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dangan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan
program ini dinamakan sebagai memori program.
RAM (Random Access Memory) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang
dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan program yang
sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan ke dalam ROM pada
saat IC mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu
mikrokontroler mengunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programable-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Programable ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S52 adalah Flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S52 Flash PEROM Programmer.
Memori data yang disediakan dalam chip AT89S52 sebesar 128 byte, meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan, memori berkapasitas 128
bervariasi. AT89S52 mempunyai 32 jalur Input/Output. Jalur Input/Output paralel
dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7).
AT89S52 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver / Transmitter) yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara serial. Jalur untuk komunikasi data serial (RXD dan TXD) diletakkan 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 terpakai.
AT89S52 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua
diantaranya adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1.
Kedua kaki ini berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai
sebagai jalur input/output paralel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima
sinyal interupsi. Port 1 dan Port 2, UART, Timer 0, Timer 1 dan sarana lainnya
merupakan register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan
di Special Function Register (SFR).
Berikut ini merupakan spesifikasi dari IC AT89S52 :
• Kompatibel dengan produk MCS-51.
• 4 Kbyte In-System Reprogammable Flash Memory.
• Daya tahan 1000 kali baca/tulis.
• Fully Static Operation : 0 Hz sampai 24 MHz.
• Tiga level kunci memori program.
• 32 jalur I/O.
• Tiga 16 bit Timer/Counter.
• Enam sumber interupt.
• Jalur serial dengan UART.
Gambar 2.2. Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S52
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S52 :
• VCC (Pin 40)
Suplai tegangan 5 Volt.
• GND (Pin 20)
Ground.
• Port 0 (Pin 39 – Pin 32)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data
dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada
fungsinya sebagai low order multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program.
• Port 1 (Pin 1 – Pin 8)
Port 1 berfungsi sebagai I/O biasa, pada kaki ke 6, ke 7 dan ke 8 terdapat
Mosi, Miso dan Sck sebagai masukan dari ISP Programmer yang terhubung ke komputer. Tanpa adanya port ini maka mikrokontroler tidak dapat diprogram oleh
ISP Programmer.
• Port 2 (Pin 21 – pin 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengakses memori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan
mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink ke empat 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 :
Nama Pin Fungsi
P3.0 (Pin 10) RXD (Port Input Serial)
P3.1 (Pin 11) TXD (Port Output Serial)
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 (untuk menulis eksternal data memori)
P3.7 (Pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)
Tabel 2.1. Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S52
• RST (pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle.
• ALE/PROG (pin 30)
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input
program (PROG) selama memprogram Flash.
• PSEN (pin 29)
Program store enable digunakan untuk mengakses memori program eksternal.
• EA (pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem
di-reset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
• XTAL1 (pin 19)
• XTAL2 (pin 18)
Output dari osilator.
2.1.2 . Liquid Crystal Display (LCD)
LCD display module M1632 (2 x 16) terdiri dari dua bagian, yang
pertama merupakan panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk
huruf/ angka dua baris, masing – masing baris bisa menampung 16 huruf/ angka.
Controller
LCD (16 X 2 ) Segmen
Driver
Timing Signal 3
Serial Data
Segmen Signal
16 Comon Signal
40 DB0 - 7
RS E R/W VLC VSS VDD 40
Gambar 2.3 Diagram Blok Tampilan Kristal Cair (LCD)
Bagian kedua merupakan sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler
yang ditempel dibalik pada panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD.
Dengan demikian pemakaian LCD M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup
mengirimkan kode – kode ASCII dari informasi yang ditampilkan .
2.1.2.1. Spesifikasi LCD M1632
a. Tampilan 16 karakter2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.
b. ROM pembangkit karakter 192 jenis.
c. RAM pembangkit karakter 8 jenis ( diprogram pemakai ).
e. Duty ratio 1/16.
f. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit
mikroprosesor.
g. Beberapa fungsi perintah antara lain adalah penghapusan tampilan (
display clear ), posisi krusor awal ( crusor home ), tampilan karakter kedip
( display character blink ), pengeseran krusor ( crusor shift ) dan
penggeseran tampilan ( display shif ).
h. Rangkaian pembangkit detak.
i. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.
j. Catu daya tunggal +5 volt.
2.1.3. ADC (Analog to Digital Converter)
Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk
mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal - sinyal digital.. A/D Converter ini dapat dipasang sebagai pengonversi tegangan analog dari suatu peralatan sensor
ke konfigurasi digital yang akan diumpankan ke suatu sistem minimum. Jenis
ADC yang biasa digunakan dalam perancangan adalah jenis successive
approximation convertion (SAR) atau pendekatan bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat . IC ADC 0804 merupakan salah satu dari sekian
banyak pengubah data analog menjadi data digital
Jenis 0804 ini merupakan ADC yang simpel dan mudah digunakan .IC ADC 0804
Gambar 2.4 konfigurasi pin IC ADC 0804
Pada ADC 0804 ini, terdapat dua jenis prinsip didalam melakukan
konversi, yaitu free running dan mode control. Pada mode free running, ADC akan mengeluarkan data hasil pembacaan input secara otomatis dan berkelanjutan
(continue). Prinsip yang kedua yaitu mode control, pada mode ini ADC baru akan memulai konversi setelah diberi instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini
dilakukan dengan memberikan pulsa rendah kepada masukan WR sesaat,
kemudian membaca keluaran data ADC setelah keluaran INTR berlogika rendah.
Pada penelitian ini ,prinsip konversi yang digunakan adalah mode control. Prinsip kerja mode control akan dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut:
Secara umum Rangkaian di dalam IC ADC memiliki 2 bagian utama, yaitu:
1. Bagian Sampling dan Hold, yang berfungsi menangkap atau menahan tagangan analog input sesaat untuk seterusnya diumpankan ke rangkaian
pengonversi.
Gambar dibawah ini menggambarkan bagaimana aliran sinyal analog diubah ke sinyal digital. Konversi A/D & Kontrol 0/1
Ke INT CPU PB7-PB0 Ke parallel Input port S/H Input analog 0/1
START Konversi, SOC Chip Select, CE
END Konversi, EOC
Gambar 2.5 Diagram ADC secara umum
Rangkaian di atas dioperasikan sebagai berikut. Pertama, kontroler, dalam
hal ini mikroprosesor / mikrokontroller menghubungi ADC dengan mengirim
sinyal CE. Artinya, ADC diaktifkan. Kemudian SOC (start of conversion) dikirimkan sehingga ADC mulai melakukan sampling sinyal dan diikuti dengan
konversi ke digital.
Bila konversi selesai maka ADC akan mengirimkan tanda selesai EOC
(end of conversion) yang artinya hasil konversi telah siap dibaca di (PB7-PB0). ). Program yang sesuai harus dibuat mengikuti prosedur seperti di atas. Artinya,
program utama mikroprosesor harus dimuati dengan suatu program loop tertutup dan menunggu tanda untuk membaca data dari ADC. Meski tanda ini tidak harus
diperhatikan, tetapi berakibat data yang dipaksa dibaca akan sering invalid karena
CPU tidak dapat membedakan keadaan ambang (ketika ADC tengah melakukan
konversi) dengan keadaan data siap (valid). Agar lebih efektif, fungsi interrupt
harus diaktifkan untuk menghindari terjebaknya CPU dalam loop saat menunggu ADC siap. Dengan demikian CPU hanya akan membaca data bila mendapatkan
Secara singkat, ADC memerlukan bantuan sekuensi kontrol untuk menangkap dan
mengkonversi sinyal. Seberapa lama ADC dapat sukses mengkonversi suatu nilai
sangat tergantung dari kemampuan sampling dan konversi dalam domain waktu.
Makin cepat prosesnya, makin berkualitas pula ADC tersebut. Karena inilah maka
karakteristik ADC yang paling penting adalah waktu konversi (conversion time). Namun demikian, kemampuan riil ADC dalam kontrol loop tertutup dalam sebuah
sistem lengkap justru sangat dipengaruhi oleh kemampuan kontroler atau prosesor
dalam mengolah data input-output secara cepat, dan bukan hanya karena kualitas
ADC-nya.
2.1.4. IC LM35
Sensor LM35 ini merupakan sensor yang banyak digunakan dalam
melakukan pengukuran dan pengontrolan suhu, dikarenakan sensor LM35 ini
memiliki keakuratan yang tinggi, kemudahan perancangan jika dibandingkan
dengan sensor suhu yang lain serta memiliki karakteristik sensor yang cukup baik.
Dimana karakteristik dari sensor LM 35 ini, yaitu:
1. Dapat dikalibrasi langsung ke dalam besaran Celcius karena sensor suhu
jenis LM35 ini sudah difungsikan untuk mendeteksi besaran suhu dalam
skala Celcius.
2. Memiliki sensitivitas suhu dengan faktor skala linier antara tegangan dan
suhu 10 mVolt/ºC , sehingga sensor akan melakukan penginderaan pada
saat perubahan suhu setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar
3. Memiliki tingkat kelinieran yang tinggi, yaitu suhu akan naik 1ºC setiap
kenaikan 10 mV dan suhu akan turun setiap pengurangan 10mV.
4. Mudah dalam penempatan, yaitu pada penempatannya LM35 dapat
ditempelkan dengan perekat atau dapat pula ditempatkan pada permukaan
semen akan tetapi suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena
terserap pada suhu permukaan tersebut.
5. Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low self heating) yaitu kurang
dari 0,5ºC,sehingga tingkat kesalahan dalam pembacaan suhu rendah.
6. Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.
7. Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt dengan arus rendah yaitu 60 µA.
[image:30.595.229.384.408.588.2]Berikut ini diperlihatkan beberapa jenis IC LM dalam gambar 2-6 :
Gambar 2.6 Jenis-jenis IC LM35
2.1.5. Motor Stepper
Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi,
dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan
ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk
head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah.
Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang
industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan
suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan,
misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi
pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan
ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain.
Magnet permanen N-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila
kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut.setiap pengalihan arus
ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar berputar menurut
suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan
motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan
sudut perputaran motor.Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka
slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak di perlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah.
Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan
secara bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya),
Gambar 2.7. Pemberian data/pulsa pada motor stepper
Pada saat yang sama ,untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan
atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya
bernilai 0 (nol).
2.1.6. Relay
Relay adalah komponen elektronika berupa saklar elektronik yang
digerakkan oleh arus listrik. Secara prinsip,relay merupakan tuas saklar dengan
lilitan kawat pada batang besi (solenoid) di dekatnya. Ketika solenoid dialiri arus
listrik,tuas akan tertarik karena adanya gaya magnet yang terjadi pada solenoid
sehingga kontak saklar akan menutup. Pada saat arus dihentikan, gaya magnet
akan hilang, tuas akan kembali ke posisi semula dan kontak saklar kembali
terbuka. Relay biasanya digunakan untuk menggerakkan arus/tegangan yang besar
(misalnya peralatan listrik 4 ampere AC 220 V) dengan memakai arus/tegangan
yang kecil (misalnya 0,1 ampere 12 volt DC). Dalam pemakaian biasanya relay
yang digerakkan dengan arus DC dilengkapi dengan dioda yang diparalel dengan
lilitannya dan dipasang terbalik yaitu anoda pada tegangan (-) dan katoda pada
tegangan (+). Ini bertujuan untuk mengantisipasi sentakan listrik yang terjadi pada C
D A
saat relay berganti posisi dari on ke off agar tidak merusak komponen di
[image:33.595.147.477.142.245.2]sekitarnya.
Gambar 2.8.Jenis-jenis relay
Relay adalah suatu komponen elektronika yang akan bekerja bila ada arus yang
melalui kumparannya. Sebuah relay terdiri dari kumparan yang dililitkan pada inti
besi dan kontak-kontak penghubung. Apabila kumparan yang melilit inti besi
dilalui arus listrik maka akan menimbulkan induksi medan magnet, dan induksi
ini akan menarik kontak-kontak penghubung relay.
Kontak penghubung relay terdiri dari dua bagian, yaitu :
1. Kontak NC (Normally Close),
Kontak penghubung dalam kondisi menutup atau terhubung bila relay
tidak mendapat masukan tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi
tegangan yang mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung
menjadi terbuka (kondisi awal sebelum diaktifkan close). 2. Kontak NO (Normally Open).
Kontak penghubung dalam kondisi terbuka bila relay tidak mendapat
tegangan pada kumparannya. Tetapi bila diberi tegangan yang
mencukupi pada kumparannya maka kontak penghubung menjadi
BAB 3
RANCANGAN SISTEM
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Diagram blok merupakan gambaran dasar dari rangkaian sistem yang akan
dirancang. Setiap diagram blok mempunyai fungsi masing-masing. Adapun
[image:34.595.120.529.283.507.2]diagram blok dari sistem yang dirancang adalah seperti yang diperlihatkan pada
gambar 3.1. berikut ini:
A
T
8
9
S
5
2
ADC 0804
Sensor
Temperatur
Keypad
Matriks
2 buah heater
2 buah relay
1 buah kipas
1 buah relay
Motor
stepper
Driver
Motor stepper
LCD 2 x 16
Driver
LCD
Sensor
ketinggian air
Driver Sensor
ketinggian air
2 buah pompa
2 buah relay
Gambar 3.1. Diagram Blok Rangkaian
Disain sistem rangkaian terdiri dari:
1. Sensor suhu (LM35) berfungsi untuk mengukur dan mengontrol suhu air
berupa tegangan analog kemudian output sensor ini akan diinputkan ke
ADC0804.
3. ADC0804 berfungsi untuk merubah tegangan analog dari sensor suhu menjadi
data digital 8 bit, kemudian data tersebut menjadi input ke mikrokontroler
AT89S52 dan data tersebut yang akan menjadi nilai suhu air.
4. Mikrokontroler AT89S52 berfungsi untuk mengolah data digital yang
dikirimkan oleh ADC0804, selanjutnya mikrokontroller akan membaca nilai
suhu yang terukur dan menampilkannya pada LCD 2x16 kemudian
membandingkannya dengan data tertentu untuk kemudian mengambil tindakan
(menghidupkan/mematikan heater, pompa dan kipas).
5. Relay heater berfungsi sebagai perantara antara mikrokontroler yang memiliki
tegangan 5 volt DC dengan heater yang memiliki tegangan 220 volt AC,
sehingga heater dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S52, maksudnya
jika suhu ruangan yang diinginkan naik maka mikrokontroler akan
memerintahkan relay untuk menghidupka n heater.
6. Relay kipas berfungsi sebagai perantara mikrokontroler dengan kipas atau
sebagai switch on/off untuk menghidupkan/mematikan kipas, maksudnya jika
suhu yang kita inginkan turun maka mikrokontroler akan memerintahkan relay
untuk menghidupkan kipas.
7. Relay pompa berfungsi sebagai perantara mikrokontroler dengan pompa atau
sebagai switch on/off untuk menghidupkan/mematikan pompa, maksudnya jika
air kurang atau lebih sesuai dengan ketinggian air maka pompa akan
menyesuaikan dengan ketinggian air tersebut, baik menambah air, maupun
mengisap air.
8. Heater berfungsi untuk memanaskan suhu air yang akan dikendalikan oleh
9. Kipas berfungsi untuk mendinginkan suhu air yang akan dikendalikan oleh
mikrokontroler setelah mendapatkan data dari sensor suhu(LM35).
10. Pompa berfungsi untuk menambah/mengurangkan air agar sesuai dengan
ketinggian air.
11. Display LCD 2x16 berfungsi untuk menampilkan hasil pembacaan suhu pada
sensor suhu (LM35) yang berada dalam air (baik suhu aktual maupun suhu
referensi dan sebgai tampilan dari inputan keypad).
12. Keypad 3 x 4 berfungsi untuk memasukkan nilai temperatur air yang
diinginkan ke mikrokontroler agar suhu yang kita inginkan dapat dipertahankan
dan dikontrol.
3.2 Perancangan Power Supplay (PSA)
Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang
ada. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12
volt, keluaran 5 volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian,
sedangkan keluaran 12 volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke relay.
[image:36.595.104.533.561.696.2]Rangkaian power supplay ditunjukkan pada gambar 3.2 berikut ini :
Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan
dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan
dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh
kapasitor 3300 μF. Dua buah dioda berikutnya berfungsi untuk menahan arus
yang ada pada regulator agar tidak balik jika terjadi penarikan arus sesaat dari
tegangan 12 volt. Regulator tegangan 5 volt (7805) digunakan agar keluaran yang
dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya.
LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Tegangan 12 volt DC
langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.
3.3. Rangkaian mikrokontroller AT89S52
Rangkaian mikrokontroller AT89S52 ini merupakan sistem kontrol yang
mengatur fungsi kerja sistem pengukuran. Dalam penelitian ini, mikrokontroler
digunakan sebagai sistem kontrol input dan output saja. Input (masukan) pada rangkaian sistem kontrol ini dihubungkan dengan sensor medan magnetik.
Sedangkan output (keluaran) dihubungkan dengan piranti tampilan, dalam hal ini
Gambar 3.3 rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52
Pada rangkaian, Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini
dilakukan karena mikrokontroller AT89S52 tidak menggunakan memori
eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF.
XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam
mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset
(aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller
ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open
collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data
selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada Port 0 ini masing masing
pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke
port 0 befungsi sebagai pull up( penaik tegangan ) agar output dari mikrokontroller dapat mntrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah Port 1. Pin 21
sampai 28 adalah Port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah Port 3. Pin 20 merupakan
ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan
3.4. Rangkaian Sensor Temperatur dan ADC (Analog to Digital
Converter)
Untuk mengetahui temperatur dalam air, digunakan LM35 yang merupakan
sensor temperatur. Output dari LM35 ini dimasukkan sebagai input ADC.
[image:39.595.118.528.220.504.2]Rangkaiannya seperti dibawah ini:
Gambar 3.4. Rangkaian Sensor Temperatur dan 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 harus
benar-benar dijaga agar tegangan referensi nya benar-benar-benar-benar stabil yaitu (tegangan
refrensi ADC tetap 5 volt).
Output dari LM35 diinputkan ke pin 6 ADC yang merupakan pin input, ini berarti
Keluaran dari rangkaian sensor suhu dihubungkan ke rangkaian ADC untuk
diubah datanya menjadi data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler
AT89S52.
Untuk mendapatkan Vref/2 digunakan dioda zener 5,1 volt, kemudian outputnya
dihubungkan ke rangkaian pembagi tegangan.
Output dari ADC dihubungkan ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan
output ADC yang disebabkan oleh perubahan inputnya (sensor temperatur LM 35)
akan diketahui oleh mikrokontoler.
3.5. Rangkaian Relay
Relay pengendali heater
Relay ini berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat
menghidupkan/mematikan peralatan elektronik (dalam hal ini blower atau kipas).
[image:40.595.149.454.472.634.2]Rangkaian relay pengendali blower tampak seperti gambar di bawah ini :
Gambar 3.5. Rangkaian relay Pengendali blower 220 volt AC
Pada rangkaian di atas, untuk menghubungkan rangkaian dengan 220 V
terdiri dari lempengan logam sebagai saklar dan kumparan yang berfungsi untuk
menghasilkan medan magnet. Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt, ini
berarti jika positip relay (kaki 1) dihubungkan ke sumber tegangan 12 volt dan
negatip relay (kaki 2) dihubungkan ke ground, maka kumparan akan
menghasilkan medan magnet, dimana medan magnet ini akan menarik logam
yang mengakibatkan saklar (kaki 3) terhubung ke kaki 4. Dengan demikian, jika
kita gunakan kaki 3 dan kaki 4 pada relay sebagai saklar untuk
menghidupkan/mematikan lampu maka kita dapat menghidupkan/ mematikan
blower dengan cara mengaktipkan atau menaon-aktipkan relay. Pada rangkaian
ini untuk mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN.
Dari gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari
transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka
kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground
yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan
mengakibatkan relay aktip. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor
tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt,
3.6. Relay pengendali kipas dan pompa
[image:42.595.211.425.146.278.2]Rangkaian relay pengendali kipas tampak seperti gambar 3.6 berikut :
Gambar 3.6. Rangkaian Relay Pengendali Kipas dan pompa
Pada rangkaian ini digunakan relay 12 volt. Pada rangkaian ini untuk
mengaktipkan atau menon-aktipkan relay digunakan transistor tipe NPN. Dari
gambar dapat dilihat bahwa negatip relay dihubungkan ke kolektor dari transistor
NPN (C945) dan positif relay dihubungkan pada tegangan 12 volt., ini berarti jika
transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana
emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor
menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan relay aktip. Disaat relay aktif
maka kaki-kaki relay yang berfungsi sebagai Normali Close sudah mendapatkan
tegangan 12 volt. Sementara kaki-kaki relay yang berfungsi sebagai Normali open
masih belum mendapatkan tegangan 12 volt sebelum ada inputan (inputan berupa
logika high atau 5 volt). Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak
terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 12 volt, keadaan
ini menyebabkan relay tidak aktip. Resistor didalam rangkaian berfungsi sebagai
pull up untuk menaikkan tegangan agar inputan mikrokontroler sanggup
Kumparan pada relay akan menghasilkan tegangan singkat yang besar
ketika relay dinon-aktipkan dan ini dapat merusak transistor yang ada pada
rangkaian ini. Untuk mencegah kerusakan pada transistor tersebut sebuah dioda
harus dihubungkan ke relay tersebut. Dioda dihubungkan secara terbalik sehingga
secara normal dioda ini tidak menghantarkan. Penghantaran hanya terjadi ketika
relay dinonaktipkan, pada saat ini arus akan terus mengalir melalui kumparan dan
arus ini akan dialirkan ke dioda. Tanpa adanya dioda arus sesaat yang besar itu
akan mengalir ke transistor, yang mengakibatkan kerusakan pada transistor.
3.7 Display LCD Character 2x16
Display LCD 2x16 berfungsi sebagai penampil nilai kuat induksi medan
elektromagnetik yang terukur oleh alat. LCD yang digunakan pada alat ini
mempunyai lebar display 2 baris 16 kolom atau biasa disebut sebagai LCD
Character 2x16, dengan 16 pin konektor, yang didifinisikan sebagai berikut:
PIN Nama fungsi
1 VSS Ground voltage
2 VCC +5V
3 VEE Contrast voltage
4 RS
Register Select
0 = Instruction Register
1 = Data Register
5 R/W
Read/ Write, to choose write or
0 = write mode
1 = read mode
6 E
Enable
0 = start to lacht data to LCD
character
1= disable
7 DB0 LSB
8 DB1 -
9 DB2 -
10 DB3 -
11 DB4 -
12 DB5 -
13 DB6 -
14 DB7 MSB
15 BPL Back Plane Light
[image:44.595.155.469.82.581.2]16 GND Ground voltage
Tabel 3.1 fungsi pinLCD character 2x16
[image:44.595.223.415.628.697.2]Modul LCD terdiri dari sejumlah memory yang digunakan untuk display. Semua
teks yang kita tuliskan ke modul LCD akan disimpan didalam memory ini, dan modul
LCD secara berturutan membaca memory ini untuk menampilkan teks ke modul LCD itu
sendiri.
Gambar 3.8 Peta memory LCD character 2x16
Pada peta memori diatas, daerah yang berwarna biru ( 00 s/d 0F dan 40 s/d 4F )
adalah display yang tampak. jumlahnya sebanyak 16 karakter per baris dengan dua baris.
Angka pada setiap kotak adalah alamat memori yang bersesuaian dengan posisi dari
layar. Dengan demikian dapat dilihat karakter pertama yang berada pada posisi baris
pertama menempati alamat 00h. dan karakter kedua yang berada pada posisi baris kedua
menempati alamat 40h
Agar dapat menampilkan karakter pada display maka posisi kursor harus terlebih
dahulu diset. Instruksi Set Posisi Kursor adalah 80h. dengan demikian untuk
menampilkan karakter, nilai yang terdapat pada memory harus ditambahkan dengan 80h.
Sebagai contoh, jika kita ingin menampilkan huruf “B” pada baris kedua pada
posisi kolom kesepuluh.maka sesuai dengan peta memory, posisi karakter pada kolom 10
dari baris kedua mempunyai alamat 4Ah, sehingga sebelum kita menampilkan huruf “B”
pada LCD, kita harus mengirim instruksi set posisi kursor, dan perintah untuk instruksi
ini adalah 80h ditambah dengan alamat 80h + 4Ah =0Cah. Sehingga dengan mengirim
3.8 Perancangan 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 seven segmen. Rangkaian
keypad ditunjukkan pada gambar berikut ini :
P0.0
P0.1
P0.2
[image:46.595.140.399.223.447.2]P0.3
Gambar 3.9 Rangkaian keypad
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 atas. Rangkaian ini dihubungkan ke
port 0 mikrokontroler AT89S52.
3.9 Perancangan Sensor Ketinggian Air
Rangkaian Sensor ketinggian air dirancang menggunakan 2 buak kawat
bertambah/berubah, sehingga keadaan tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sensor
ketinggian air.
3.10 Perancangan Driver penggerak Motor Stepper
Rangkaian driver penggerak motor ini hanya menggunakan IC buffer ULN
2803, dimana fungsi IC ini agar data yang yang diterima dari mikrokontroler
benar-benar terdefinisi sebagai data digital (high/low) sehingga dat-data ini dapat
mengatur gerakan motor stepper searah jarum jam, berlawanan jarum jam ataupun
[image:47.595.172.484.320.589.2]mengatur sudut putaran motor steper.
Gambar 3.10 IC ULN 2803 dan Driver Motor Stepper
Dimana IC ULN 2803 ini diaktifkan dengan tegangan supplay 12 VDC,
mempunyai 8 bit data input dan 8 bit data output dimana tegangan supplay
diberikan pada common (kaki 10) dan ground pada kaki 9. Tetapi pada rangkaian
stepper hanya memiliki 4 bit data yang dapat digerakkan dan diatur putaran nya
baik searah maupun berlawanan jarum jam.
3.11 Kerja Alat Keseluruhan
Kerja Alat Keseluruhan Pada Perancangan dan Pembuatan Sistem
Pengontrolan Temperatur Air Menggunakan Keypad Matriks Berbasis
Mikrokontroler AT89S52 sebagai berikut ;
Alat difungsikan sebagai pengontrol temperatur air, dimana didalam alat
ini menggunakan tombol keypad matriks 3 x 4 yang berfungsi sebagai inputan
suhu refferensi yang ingin kita set. Sehingga jika kita ingin mengeset suhu air
lebih besar dari suhu aktual (suhu yang sebenarnya) maka alat ini akan menutup
penutup wadah, menghidupkan heater sebagai pemanas air sampai suhu yang kita
inginkan (yang sudah diset) sama dengan suhu aktual dan alat ini akan terus
mengontrol dan mempertahankan sesuai dengan suhu yang kita set, begitu juga
jika kita ingin mengset suhu air lebih kecil dari suhu aktual maka alat ini akan
menghidupkan kipas, membuka penutup wadah, dan mengaktifkan pompa air
untuk menghisap dan mengisi air dengan tujuan agar terjadi pendinginan air
secara terus menerus sampai suhu air sesuai dengan yang kita set, jika sudah
sesuai maka penutup wadah akan ditutup kembali. Jika suhu aktual sama dengan
suhu refferensi maka tidak akan ada yang diaktifkan. Sehingga alat ini akan
mengontrol dan mempertahankan suhu air yang diinginkan. Suhu aktual dan suhu
refferensi dari inputan keypad matriks ditampilkan di LCD 2 x 16. Alat ini juga
ketinggiannya, baik karena pemanasan maupun pada proses pengisian dan
Vreg
LM7805CT
IN OUT
TIP32C
100ohm
100uF
330ohm 220V 50Hz 0Deg
TS_PQ4_12
2200uF 1uF 1N5392GP
1N5392GP
12 Volt
5 Volt
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Power Supplay (PSA)
Rangkaian PSA ini berfungsi untuk mensuplay tegangan ke seluruh
[image:50.595.105.499.309.499.2]rangkaian ditunjukkan oleh gambar berikut
Gambar 4.1 Rangkaian PSA
Pengujian pada bagian rangkaian power supply ini dapat dilakukan dengan
mengukur tegangan keluaran dari rangkaian ini dengan menggunakan Voltmeter.
Pada power supply ini terdapat dua keluaran. Tegangan power supply ini
digunakan untuk men-supply tegangan ke seluruh rangkaian. Mikrokontroler
AT89S52 dapat bekerja pada tegangan 4,0 Volt sampai 5,5 Volt ini cukup
men-supply tegangan mikrikontroler AT89S52. Rangkaian PSA ini dikatakan baik
4.2 pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S52
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler AT89S52 ini dapat dilakukan
dengan menghubungkan rangkaian minimum mikrokontroler AT89S52 dengan
[image:51.595.176.387.304.487.2]power suplay sebagai sumber tegangan. Kaki 40 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 Volt, sedangkan kaki 20 dihubungkan dengan ground.
Gambar 4.2pengujian rangkaian mikrokontroller AT89S52
Kemudian tegangan pada kaki 40 diukur dengan menggunakan Voltmeter.
Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 40 sebesar 4,9 Volt. Langkah
selanjutnya adalah dengan cara menghubungkan pin17 (P3.7) dengan sebuah
transistor C945 yang dihubungkan dengan sebuah LED indikator.
Transistor disini berfungsi sebagai saklar untuk mengendalikan hidup/mati
LED. Dengan demikian LED akan menyala jika transistor aktip dan sebaliknya
LED akan mati jika transistor tidak aktip. Tipe transistor yang digunakan adalah
NPN C945, dimana transistor ini akan aktif (saturasi) jika pada basis diberi
tegangan 5 volt (logika high) dan transistor ini akan tidak aktif jika pada basis
diberi tegangan 0 volt (logika low). Basis transistor ini dihubungkan ke sebuah
resistor 4k7 ohm. , resistor ini berfungsi agar arus yang dikeluarkan oleh pin17
(P3.7) cukup besar untuk men-trigger transistor C945.
4.3 Interfacing LCD 2x16
Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang
berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa
keterangan. LCD dihubungkan langsung ke Port 0 dari mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk
[image:52.595.196.434.430.703.2]alfabet dan numerik pada LCD.
Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW:
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa
anda sedang mengirimkan sebuah data. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka
melalui program EN harus dibuat logika low “0” dan set ( high ) pada dua jalur
kontrol yang lain RS dan RW. Jalur RW adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika
RW berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar
LCD. Ketika RW berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan
memori dari LCD. Sedangkan pada aplikasi umum pin RW selalu diberi logika
low ( 0 )
berdasarkan keterangan di atas maka kita sudah dapat membuat progam
untuk menampilkan karaker pada display LCD. Adapun program yang diisikan ke
mikrokontroller untuk menampilkan karakter pada display LCD adalah sebagai
berikut:
rs bit p2.0
rw bit p2.1
en bit p2.2
kirim_karakter:
call data_penampil
mov a,#'H'
call kirim_data
mov a,#'e'
call kirim_data
mov a,#'l'
call kirim_data
mov a,#'l'
call kirim_data
call kirim_data
jmp kirim_karakter
data_penampil:
mov a,#80h ;posisi awal karakter
call data_scan
ret
kirim_data:
mov p0,a
setb rs
clr rw
clr en
call delay
ret
end
Program di atas akan menampilkan kata “Hello” di baris pertama pada display
LCD 2x16.
Pada alat dalam penelitian ini, Saat keseluruhan rangkaian diaktifkan,
maka pada LCD akan tampil nilai dari suhu aktual dari sensor suhu LM 35 dibaris
pertama. Dan jika dibaris kedua akan ditampilkan nilai inputan dari keypad
sebagai suhu referensi. nilai dari suhu aktual akan berubah-ubah sesuai dengan
data suhu aktual yang diterima sensor LM 35.
4.4 Pengujian Rangkaian Relay
Pengujian pada rangkaian relay ini dapat dilakukan dengan memberikan tegangan
5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor
dan tidak aktip jika pada basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktipnya transistor akan
mengaktifkan relay. Jika diberikan tegangan 5 Volt pada basis , maka relay akan
aktip, sebalikanya . Jika diberikan tegangan 0 Volt pada basis , relay tidak akan
aktip.
4.5 Pengujian Rangkaian Driver Motor Stepper
[image:55.595.164.433.304.433.2]Rangkaian untuk mengendalikan perputaran motor Motor stepper
Gambar 4.4Rangkaian Driver Motor Stepper
Untuk menguji rangkaian ini untuk memutar searah jarum jam, yaitu
Dengan memberikan tegangan VCC secara berganti mulai dari P4 – P7 secara
terus-menerus maka motor stepper akan berputar searah jarum jam.
Untuk menguji rangkaian ini untuk memutar berlawanan jarum jam, yaitu
Dengan memberikan tegangan VCC secara berganti mulai dari P7 – P4 secara
4.6 Pengujian Rangkaian Keypad
Pengujian rangkaian tombol ini dapat dilakukan dengan menghubungkan
rangkaian ini dengan mikrokontroler AT89S52, kemudian memberikan program
sederhana untuk mengetahui baik/tidaknya rangkaian ini. Rangkaian dihubungkan
ke port 3. Untuk Mengecek penekanan pada 4 tombol yang paling atas, maka data
awal yang dimasukkan ke port 2 adalah FEH. Dengan demikian maka pin P2.0
akan mendapat logika low (0), dan yang lainnya mendapat logika high (1), seperti
berikut,
P2.0
P2.1
P2.2
P2.3
P2.4
P2.5
[image:56.595.142.407.306.556.2]P2.6
Gambar 4.5 perancangan keypad
Jika terjadi penekanan pada Tbl 1, maka P2.0 akan terhubung ke P2.4 yang
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
1 1 1 0 1 1 1 0
Data pada port 2 akan berubah menjadi EEH. Data inilah sebagai indikasi adanya
penekanan pada tombol 1.
Jika terjadi penekanan pada Tbl 2, maka P2.0 akan terhubung ke P2.5 yang
menyebabkan P2.5 juga akan mendapatkan logika low (0). Seperti berikut,
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
1 1 0 1 1 1 1 0
Data pada port 2 akan berubah menjadi DEH. Data inilah sebagai indikasi adanya
penekanan pada tombol 2. Demikian seterusnya untuk tombol-tombil yang lain.
Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menguji rangkaian
keypad adalah sebagai berikut:
Tombol1:
Mov P0,#0FEH
Mov a,P0
Cjne a,#0EEH,Tombol2
Setb P3.7
Sjmp Tombol1
Tombol2:
Clr P3.7
Sjmp Tombol1
Program diatas akan menunggu penekanan pada tombol 1 dan tombol 2,
jika tombol 1 ditekan, maka program akan menyalakan LED yang ada pada P3.7.
Jika tombol 2 ditekan, maka program akan mematikan LED yang ada pada P3.7.
Jika rangkaian telah berjalan sesuai program yang diberikan, maka
rangkaian telah berfungsi dengan baik.
4.7 Pengujian rangkaian sensor ketinggian air
Untuk menguji sensor ketinggian air dapat dilakukan dengan mengukur
tahanan 2 buah kawat sebelum dan sesudah terkena air, jika belum terkena air
hambatan kawat hampir sama dengan 0 ohm, jika terkena air hambatan kawat
dapat mencapat ribuan ohm. Dengan menggunakan led indicator jika kawat
terkena air led akan mati, sebaliknya jika terkena air led akan hidup.
4.8 Pengujian rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter )
Untuk mengetahui tingkat ketelitian ADC dalam mengkonversi input
analog yang diberikan maka terlebih dahulu ADC tersebut harus di uji
ketelitiannya. Langkah yang digunakan untuk menguji tigkat ketelitian ADC
adalah dengan cara memberikan tegangan analog yang presisi. Untuk
mendapatkan Tegangan analog yang presisi ini dapat digunakan power lab type
Setiap perubahan tegangan yang diberikan merupakan input bagi ADC
yang akan diubah menjadi data digital. Proses perubahan tegangan input menjadi
data digital dilakukan dengan cara:
faktor ADC
V Vin Output =
sedangkan Vfaktor adalah : Vfaktor Vcc 5Volt 0,0196Volt 255 1 255 1 = × = × =
dengan data output dapat dihitung, misalnya jika Vin ADC = 0,5 Volt, maka:
5 , 25 0196 , 0 5 , 0 = = Volt Volt
Output , data yang diubah ke bilangan biner hanya bilangan
bulatnya saja. Berarti bilang biner yang dihasilkan oleh tegangan input ADC
sebesar 0,5 Volt adalah (0001 1001).pada rangkaian pengujian, Output ADC
melalui kaki DB0-DB7 dihubungkan dengan delapan buah led untuk
[image:59.595.145.501.458.709.2]mempermudah dalam pembacaan data.
Pada tabel 4.1 berikut akan ditampilkan data biner yang di output-kan oleh ADC
untuk setiap variasi tegangan yang di inputkan ke ADC, yang dihitung dengan
cara yang sama seperti di atas.
No. Vin (V) Data Out ADC Biner hex dec
1 0 0 0000 0000 0h 0
2 0.5 25.5 0001 1001 19h 25
3 1 51 0011 0011 33h 51
4 1.5 76.5 0100 1000 48h 76
5 2 102 0110 0110 66h 102
6 2.5 127.5 0111 1111 7fh 127
7 3 153 1001 1001 99h 153
8 3.5 178.5 1011 0010 b2h 178
9 4 204 1100 1100 cch 204
10 4.5 229.5 1110 0101 e5h 229
11 5 255 1111 1111 ffh 255
0 25.5 51 76.5 102 127.5 153 178.5 204 229.5 255 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280
Data Out ADC
Vi
n
[image:61.595.126.543.97.341.2]( V )
Grafik 4.1 grafik linearitas ADC
4.9 Pengujian Sensor LM35
Untuk mengukur dan mengontrol suhu , digunakan LM35 yang merupakan
sensor suhu . Output dari LM35 ini dimasukkan sebagai input ADC, seperti pada
rangkaian di bawah ini:
Gambar 4.7Rangkaian Pengujian Sensor vs
[image:61.595.158.461.507.685.2]Secara teori didapat Data Konversi ke Bilangan Digital Dari Output Sensor
:
Suhu terukur (°C) Output LM35 Output ADC Tampilan Display
[image:62.595.109.514.126.368.2]27 28 29 30 31 32 33 270 miliVolt 280 miliVolt 290 miliVolt 300 miliVolt 310 miliVolt 320 miliVolt 330 miliVolt 00011011 00011100 00011101 00011110 00011111 00010000 00010001 027 028 029 030 031 032 033 :
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
1. Alat yang dirancang hanya mampu mengukur dan mengontrol suhu air
dapat diatur suhunya.
2. Sensor LM 35 merupakan sensor yang efektif dalam mengukur suhu dan
mengontrol suhu air.
3. Sensor suhu LM35 mengalami perubahan pada outputnya 10 miliVolt
setiap derajat celcius (10mV/C).
4. Mikrokontroler tidak dapat membaca nilai suhu secara langsung, karena
itu digunakan ADC untuk menterjemahkan nilai analog yang dikeluarkan
sensor menjadi data digital yang sudah kompatibel dan dapat dibaca oleh
mikrokontroler.
5. Mikrokontroler merupakan pusat pengolah data yang cukup handal dalam
mengukur dan mengontrol suhu air.
2. Saran
1. Kipas 12 volt memiliki keterbatasan dalam hal mendinginkan secara cepat
terutama suhu dibawah suhu ruangan, sebaiknya digunakan kipas yang
tegangannya lebih tinggi agar pendinginannya lebih cepat atau
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto Eko Putra, 2002, ”Belajar Mikrokontroler AT89S51/52/653 Teori dan
Aplikasi”, Edisi 2, Yogyakarta : Penerbit Gava Media.
Bhisop, Owen, 2004, Dasar-dasar Elektronika, Jakarta : Erlangga
Endra Pirowarno, 1998, ” Mikroprocessor dan Interfacing”, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Andi.
Usman, 2008, ”Teknik Antarmuka + Pemograman Mikrokontroler AT89S52 ”, Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Andi.
Widodo Budiharto, 2007, ”Sistem Akuisisi Data”, Jakarta : Penerbit PT Elex Media Komputindo.
