Prototype Pendeteksi Kebakaran Pada Gedung Dengan Pusat Kendali Mikrokontroler ATMega 8535

(1)

Septian Putra : Prototype Pendeteksi Kebakaran Pada Gedung Dengan Pusat Kendali Mikrokontroler ATMega 8535, 2009.

PROTOTYPE PENDETEKSI KEBAKARAN PADA GEDUNG DENGAN PUSAT KENDALI MIKROKONTROLER ATMega 8535

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi dan memenuhi persyaratan mencapai gelar Ahli Madya

SEPTIAN PUTRA 062408052

JURUSAN FISIKA INSTRUMENTASI (D-III)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PROTOTYPE ALAT PENDETEKSI KEBAKARAN

PADA GEDUNG DENGAN PUSAT KENDALI

MIKROKONTROLER ATMega 8535

Katagori : TUGAS AKHIR

Nama : SEPTIAN PUTRA

Nomor Induk Mahasiswa : 062408052

Program Studi : DIPLOMA TIGA (D3) FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA

UTARA

Diluluskan di

Medan, Juni 2009

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Program Studi D3 FIN Pembimbing

Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc. Dra. Manis Sembiring,M.Si

(3)

PERNYATAAN

PROTOTYPE PENDETEKSI KEBAKARAN PADA GEDUNG DENGAN PUSAT KENDALI MIKROKONTROLER ATMega 8535

TUGAS AKHIR

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

Medan, Juli 2009

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, sang penguasa

langit dan bumi dan apa yang ada diantara keduanya. Yang senantiasa melimpahkan

karunia-Nya dan selalu memberikan kemudahan dan kelancaran sehingga penulis

dapat menyelesaikan tugas akhir ini dalam waktu yang telah ditetapkan. Sholawat dan

salam semoga senantiasa tercurahkan kepada Rasulullah sallallahu’alaihiwasalam

sang pembawa petunjuk dan selalu menjadi inspirasi dan teladan bagi penulis.

Ucapan terimakasih saya sampaikan kepada Dr. M. Situmorang selaku Ketua

Departemen Fisika. Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada Drs. Syahrul

Humaidi, M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi. Ucapan

terimakasih saya sampaikan kepada Dra. Manis Sembiring,M.Si, sebagai dosen

pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan

penuh kepercayaan kepada saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. Ucapan terima

kasih juga disampaikan kepada Dr. Eddy Marlianto, selaku Dekan FMIPA. Ucapan

terima kasih juga disampaikan kepada Dra. Yustinon, M.Si, selaku sekretaris jurusan

Departemen Fisika dan seluruh dosen pada Departemen Fisika. Kepada Ayahanda

Agus Salim dan Ibunda Lisma Luthain yang telah banyak memberikan dukungan dan

semangat kepada penulis, dan tidak lupa pula keluarga saya yang selalu memberikan

dukungan..Serta saya ingin mengucapkan terimakasih kepada abang Akhiansyah

Putra Siregar , yang telah banyak memberikan bantuan dan juga masukan kepada

penulis. Serta rekan-rekan Fisika Instrumentasi stambuk 2006 terimakasih atas

motivasi, kritik dan sarannya terhadap tugas akhir ini, makasih ya atas

(5)

tugas akhir ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh dari ketidaksempurnaan.

Oleh karena itu penulis sangat terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah

diskusi yang membangun dari pembaca.

Akhir kata penulis mengharapkan semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat

bagi pembaca.

Medan, Juli 2009

Penulis

(6)

ABSTRAK

Laporan akhir ini menjelaskan tentang sistem pendeteksi kebakaran pada gedung sederhana dengan menggunakan mikrokontroller ATMega8535 sebagai pusat kendali dan memanfaatkan 3 buah sensor yang terdiri dari sensor suhu yang menggunakan LM35, sensor asap yang menggunakan Figaro TGS2600 dan sensor api yang menggunakan Photodioda. Selain itu, pemakain LCD dan Buzer juga ditambahkan sebagai peringatan apabila terjadi suatu kebakaran. Setelah melakukan percobaan dan menganalisa data yang didapat maka hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa sistem ini bekerja dengan mendeteksi keadaan – keadaan yang memungkinkan terjadinya kebakaran misalnya bila suhu ruangan yang terlalu panas, bila terdapat adanya asap dan bila terdeteksi cahaya inframerah yang dipancarkan oleh api maka sensor – sensor yang dipergunakan akan mendeteksinya dan mengirimkan data ke mikrokontroller lalu akan ditampilkan ke LCD dan Buzer akan berbunyi sebagai tanda peringatan lalu pompa akan menyemprotkan air ke pusat kebakaran dan berusaha untuk memadamkan api.

(7)

Septian Putra : Prototype Pendeteksi Kebakaran Pada Gedung Dengan Pusat Kendali Mikrokontroler ATMega 8535,

1.2Tujuan Penulisan ... 2

1.3Batasan Masalah ... 2

1.4Manfaat Laporan Akhir ... 2

1.5Sistematika Penulisan ... 3

Bab 2 Landasan Teori ... 4

2.1Rangakaian Sisten Minimum AVR 8535 ... 4

2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR 8535 ... 6

2.1.2 Penjelasan Fungsi PIN Mikrokontroler AVR 8535 ... 8

2.1.3 Peta Memori ...12

2.2Modul LCD (Liquid Crystal Display) M1632 ...13

2.2.1 Kaki – kaki Modul LCD M1632 ...14

2.2.2 Akses ke Register ...15

2.2.3 Struktur Memori LCD...19

2.3Sensor Suhu LM35...19

2.4Sensor Api Photodioda ...21

2.5Sensor Asap Figaro TGS 2600 ...23

2.6Perangkat Lunak ...25

2.6.1 Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM 8051 ...25

2.6.1.1Karakter Dalam Bascom ...25

2.6.1.2Tipa Data ...26

2.6.1.3Variabel ...27

2.6.1.4ALIAS ...27

2.6.1.5Konstanta ...28

2.6.1.6ARRAY ...28

2.6.2 Operasi – operasi Dalam BASCOM ...29

2.6.3 Aplikasi Dengan LCD (Liquid Crystal Display) ...30

(8)

Bab 3 Rancangan Sistem ... 34

3.1Diagram Blok Rangkaian ... 34

3.2Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR 8535 ... 35

3.3Rangkaian Power Suply ... 36

3.4Perancangan Sensor Suhu LM35 ... 37

3.5Rangkaian Sensor Inframerah... 38

3.6Sensor Asap FIGARO TGS 2600 ... 39

3.7Rangkaian Relay Pengendali Motor Pompa Air ... 40

3.8Rangkaian LCD ... 41

3.9Diagram alir Program ... 42

Bab 4 Pengujian Rangkaian ... 44

4.1Pengujian Sistem Minimum Mikrokontroler AVR 8535 ... 44

4.2Pengujian Sensor LM35 ... 45

4.3Pengujian Sensor Inframerah ... 46

4.4Sensor Asap FIGARO TGS 2600 ... 47

4.5Pengujian Rangkaian Realy ... 48

4.6Pengujian Rangkaian Power Supply ... 49

4.7Pengujian Rangkaian secara keseluruhan... 50

Bab 5 Kesimpulan dan Saran ... 51

5.1Kesimpulan ... 51

5.2Saran ... 51

Daftar Pustaka ... 52

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Konfigurasi Pin Port B ATMega 8535 ... 10

Tabel 2.2 Konfigurasi Pin Port D ATMega 8535 ... 11

Tabel 2.3 Karakter Spesial ... 26

Tabel 2.4 Tipe Data BASCOM ... 26

Tabel 2.5 Tabel Operator Relasi ... 30

Tabel 4.1 Data Sensor LM 35 ... 45

Tabel 4.2 Data Sensor Photodioda ... 47

Tabel 4.3 Data Sensor TGS 2600 ... 48

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sistem Minimum AVR ATMega 8535 ... 5

Gambar 2.2 Skematik Blok Sistem Minimum AVR ATMega 8535 ... 7

Gambar 2.3 PIN ATMega 8535 ... 9

Gambar 2.4 Timing Penulisan Data ke Register Perintah Mode 4 bit Interface... 16

Gambar 2.5 Timing Diagram Pembacaan Register Perintah Mode 4 bit Interface ... 17

Gambar 2.6 Timing Diagram Penulisan Data ke Register data Mode 4 bit Interface .18 Gambar 2.7 Timing Diagram Pembacaan Data dari Register data mode 4 bit ... 18

Gambar 2.8 Bentuk Fisik LM35 ... 20

Gambar 2.9 Rangkaian Umum Pengukur Suhu ... 20

Gambar 2.10 Photodioda ... 22

Gambar 2.11 Struktur Sensor Figaro TGS 2600 ... 23

Gambar 2.12 Ilustrasi Penyerapan O2 oleh Sensor ... 24

Gambar 2.13 ISP - Programer 3.a ... 33

Gambar 3.1 Diagram Blok ... 34

Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Blok Sistem Minimum AVR ATMega 8535 ... 35

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply ... 36

Gambar 3.4 Koneksi LM35 ... 38

Gambar 3.5 Rangkaian Sensor Inframerah RX - TX ... 39

Gambar 3.6 Rangkaian Sensor Asap TGS 2600 ... 39

Gambar 3.7 Rangkaian Relay Pengendali Pompa ... 40

Gambar 3.8 Rangkaian Skematik Konektor yang dihubungkan dari LCD ke mC .... 41

(11)

Gambar 3.10 Flowchart Program ... 42

Gambar 4.1 Informasi Signature Mikrokontroler ... 44

Gambar 4.2 Rangkaian Sensor Inframerah ... 46

Gambar 4.3 Struktur Sensor Asap Figaro TGS 2600 ... 47

Gambar 4.4 Rangkaian Relay Pengendali Pompa ... 49

(12)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Ruang Lingkup

Sistem pendeteksi kebakaran adalah sebuah sistem keamanan terintegrasi, yang secara

otomatisasi memberikan informasi keadaan dari suatu peristiwa atau kondisi yang

dapat diaplikasikan pada kompleks perumahan, perkantoran, kampus atau instansi

yang membutuhkannya. Keamanan merupakan salah satu aspek yang penting dalam

sebuah sistem informasi. Melihat kondisi ini , maka dirancang sebuah alat yang

efisien dan terjangkau. Dengan menggunakan alarm sebagai respondan, sensor asap

yaitu TGS 2600, sensor api yaitu photodioda dan sensor suhu yaitu LM35 sebagai

pendeteksi kebakaranan juga memanfaatkan mikrokontroler AVR seri ATMega8535

sebagai pusat sistem dengan membuat pemograman pada mikrokontroller sebagai

perintah kerja, dan menampilkannya pada LCD sehingga dibuat sistem keamanan dan

monitoring terintergrasi yang bekerja 24 jam tanpa mengenal lelah serta hemat biaya.

Pada laporan akhir ini sebuah sistem dibangun untuk dapat mencari

keberadaan api, asap, dan juga mengetahui suhu ruangan dan menampilkannya pada

sebuah LCD lalu akan berusaha untuk memadamkannya.

(13)

Tujuan dilakukannya pembuatan laporan akhir ini adalah sebagai berikut :

a. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga

(D-III) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara.

b. Studi awal tentang sistem kecerdasan buatan

c. Memanfaatkan Mikrokontroller ATMega 8535 sebagai tempat pemrosesan

data dari sebuah sistem.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam laporan laporan akhir ini hanya mencakup masalah-masalah

sebagai berikut:

a. Sensor api yang digunakan adalah photodiode sehingga sensor hanya

mendeteksi keberadaan api yang ada disekitarnya.

b. Kelemahan sensor infra merah ialah mudah terganggu infra merah alam yang

dipancarakan oleh matahari.

c. Pembahasan Mikrokontroler ATMega8535 hanya sebatas dasar dan program.

1.4 Manfaat Laporan Akhir

Manfaat yang didapat dari laporan akhir ini adalah :

1. Prototype ini dapat diaplikasikan pada gedung, perumahan ataupun instansi

perkantoran.

2. Dapat memudahkan pekerjaan manusia dalam mengatasi kebakaran.

3. Meminimalkan terjadinya suatu kebakaran besar.

(14)

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat

sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja dari Prototype

pendeteksi Kebakaran dengan berbasis mikrokontroler ATMega8535 .

BAB 1 PENDAHULUAN

Dalam hal ini berisikan mengenai latar belakang, tujuan penulisan,

batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2 LANDASAN TEORI

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang

digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian teori

pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler ATMega8535

(hardware dan software), bahasa program yang dipergunakan, dan

komponen pendukung.

BAB 3 RANCANGAN SISTEM

Analisa rangkaian dan sistem kerja, dalam bab ini dibahas tentang

sistem kerja perblok diagram.

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN

Pembahasan rangkaian dan program yang dijalankan serta pengujian

rangkaian.

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari

pembahasan ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih

(15)

BAB 2

LANDASAN TEORI

2.1 Rangkaian Sistem Minimum AVR 8535

Sistem minimum (sismin) mikrokontroler adalah rangkaian elektronik minimum yang

diperlukan untuk beroperasinya IC mikrokontroler. Sismin ini kemudian bisa

dihubungkan dengan rangkaian lain untuk menjalankan fungsi tertentu. Di keluarga

mikrokontroler AVR, seri 8535 adalah salah satu seri yang sangat banyak digunakan.

Untuk membuat rangkaian sismin Atmel AVR 8535 diperlukan beberapa komponen

yaitu:

1. IC mikrokontroler ATmega8535

2. 1 XTAL 4 MHz atau 8 MHz (XTAL1)

3. 3 kapasitor kertas yaitu dua 22 pF (C2 dan C3) serta 100 nF (C4)

4. 1 kapasitor elektrolit 4.7 uF (C12) 2 resistor yaitu 100 ohm (R1) dan 10

Kohm (R3)

(16)

Selain itu tentunya diperlukan power suply yang bisa memberikan

tegangan 5V DC. Rangkaian sistem minimum ini sudah siap untuk menerima sinyal

analog (fasilitas ADC) di port A. Gambar rangkaiannya adalah sebagai berikut.

(17)

2.1.1 Arsitektur Mikrokontroler AVR

Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol utama

sistem elektronika,misalnya sistem pengukur suhu digital, sistem keamanan rumah,

dll. Hal ini dikarenakan di dalam chip tersebut sudah ada unit pemroses, memori

ROM (Read Only Memori), RAM (Random Access Memory), Input-Output, dan

fasilitas pendukunng lainnya.

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi

dikemas dalam kode 16-bit (16-bit word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi

dalam 1 (satu) siklus clock, berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12

siklus clock. Hal ini terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki

arsitektur yang berbeda. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruksi Set Computing),

sehingga eksekusi instruksi dapat berlangsung sangat cepat dan efisien.

Sedangkan seri MCS51 berteknoli CISC (Complex Instruktion Set

Computing). Secara umum, AVR dapat dikelompokan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga

ATtiny, keluarga AT90SXX, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang

membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari

segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, mereka bias dikatakan hampir sama.

Mikrokontroler AVR sudah menggunakan konsep arsitektur Harvard yang

memisahkan memori dan bus untuk data dan program, serta sudah menerapkan single

(18)

Blok sistem mikrokontroler AVR adalah sebagai berikut

(19)

Salah satu seri mikrokontroler AVR yang banyak menjadi andalan saat ini adalah tipe

ATtiny2313 dan ATmega8535. Seri ATtiny2313 banyak digunakan untuk sistem

yang relatif sederhana dan berukuran kecil. Berikut adalah feature-feature

mikrokontroler seri ATtiny2313.

a. Kapasitas memori Flash 2 Kbytes untuk program

b. Kapasitas memori EEPROM 128 bytes untuk data

c. Maksimal 18 pin I/O

d. 8 interrupt

e. 8-bit timer

f. Analog komparator

g. On-chip oscillator

h. Fasilitas In System Programming (ISP)

Sedangkan ATmega8535 banyak digunakan untuk sistem yang kompleks, memiliki

input sinyal analog, dan membutuhkan memori yang relatif lebih besar. Berikut

adalah feature-feature mikrokontroler seri ATmega8535.

2.1.2 Penjelasan Fungsi PIN Mikrokontroller AVR

IC mikrokontroler dikemas (packaging) dalam bentuk yang berbeda. Namun pada

dasarnya fungsi kaki yang ada pada IC memiliki persamaan. Gambar salah satu

bentuk IC seri mikrokontroler AVR ATmega8535 dapat dilihat berikut.

1. Memori Flash 8 Kbytes untuk program dengan kemampuan Read While

Write

2. Memori EEPROM 512 bytes untuk data yang dapat diprogram saat operasi

(20)

4. CPU yang terdiri dari 32 buah register

5. Tiga buah Timer / Counter dengan kemampuan pembandingan

6.. Watchdog Timer dengan osilator internal

7. ADC (Analog to Digital converter) 10 bit sebanyak 8 saluran

8. Port USART untuk komunikasi serial

9. Antar muka komparator analog

10. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

11. Port antarmuka SPI

12. Unit interupsi internal dan eksternal

Gambar 2.3 Pin Atmega 8535

Berikut adalah penjelasan fungsi tiap kaki.

1. PORT A

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port A dapat

memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung.

Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu

sebelum Port A digunakan. Bit-bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan

(21)

Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk

masukan sinyal analog bagi A/D converter.

2. PORT B

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat

Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu

sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan

pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.

Pin-pin port B juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus seperti

yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.1. Konfigurasi pin port B ATmega 8535

Port Pin Fungsi Khusus

PB0 T0 = timer/counter 0 external counter input

PB1 T1 = timer/counter 0 external counter input

PB2 AIN0 = analog comparator positive input

PB3 AIN1 = analog comparator negative input

PB4 SS = SPI slave select input

PB5 MOSI = SPI bus master output / slave input

PB6 MISO = SPI bus master input / slave output

PB7 SCK = SPI bus serial clock

3. PORT C

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

(22)

Data Direction Register port C (DDRC) harus disetting terlebih dahulu

sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan

pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.

Selain itu, dua pin port C (PC6 dan PC7) juga

fungsi alternatif sebagai oscillator untuk timer/counter 2.

4. PORT D

Merupakan 8-bit directional port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan

internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat

Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu

sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan

pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.

Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus

seperti yang dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 2.2.Konfigurasi Pin Port D ATmega8535

Port Pin Fungsi Khusus

PD0 RDX (UART input line) PD1 TDX (UART output line)

PD2 INT0 ( external interrupt 0 input ) PD3 INT1 ( external interrupt 1 input )

PD4 OC1B (Timer/Counter1 output compareB match output)

(23)

PD6 ICP (Timer/Counter1 input capture pin)

PD7 OC2 (Timer/Counter2 output compare match output)

1. RESET

RST pada pin 9 merupakan reset dari AVR. Jika pada pin ini diberi masukan

low selama minimal 2 machine cycle maka system akan di-reset.

2. XTAL1

XTAL1 adalah masukan ke inverting oscillator amplifier dan input ke internal

clock operating circuit.

7. XTAL2

XTAL2 adalah output dari inverting oscillator amplifier.

8. Avcc

Avcc adalah kaki masukan tegangan bagi A/D Converter. Kaki ini harus

secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.

9. AREF

AREF adalah kaki masukan referensi bagi A/D Converter. Untuk

operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus

dibeikan ke kaki ini.

10. AGND

AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND,

(24)

2.1.3 Peta Memori

AVR ATMega8535 memiliki ruang pengalamatan memori data dan memori program

yang terpisah. Memori data terbagi menjadi 3 bagian, yaitu 32 buah register umum,

64 buah register I/O, dan 512 byte SRAM Internal.Register keperluan umum

menempati space data pada alamat terbawah, yaitu $00 sampai $1F. Sementara itu,

register khusus untuk menangani I/O dan control terhadap mikrokontroller menempati

64 alamat berikutnya, yaitu mulai dari $20 hingga $5F.

Register tersebut merupakan register yang khusus digunakan untuk mengatur

fungsi terhadap berbagai peripheral mikrokontroller, seperti control register,

timer/conter, fungsi-fungsi I/O, dan sebagainya. Register khusus alamat memori

secara lengkap dapat dilihat pada tabel . Alamat memori berikutnya digunakan untuk

SRAM 512 byte, yaitu pada lokasi $60 sampai dengan $25F.

Memori program yang terletak dalam Flash PEROM tersusun dalam word

atau 2 byte karena setiap instruksi memiliki lebar 16-bit atau 32-bit. AVR

ATmega8535 memiliki 4 KByteX16-bit Flash PEROM dengan alamat mulai dari

$000 sampai $FFF. AVR tersebut memiliki 12-bit Program Counter (PC) sehingga

mampu mengalamati isi flash. Selain itu AVR ATmega8535 juga memiliki memori

data berupa EEPROM 8-bit sebanyak 512 byte. Alamat EEPROM dimulai dari $000

sampai $1FF.

(25)

M1632 merupakan modul LCD matrix dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris

dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel (1 baris pixel

terakhir adalah kursor). HD44780 ini sudah tersedia dalam Modul M1632 yang

dikeluarkan oleh Hitachi, Hyundai dan modul-modul M1632 lainnya.

HD44780 sebetulnya merupakan mikrokontroler yang dirancang khusus untuk

mengendalikan LCD dan mempunyai kemampuan untuk mengatur proses scanning

pada layar LCD yang terbentuk oleh 16 COM dan 40 SEG sehingga mikrokontroler

/perangkat yang mengakses modul LCD ini tidak perlu lagi mengatur proses scanning

pada layar LCD. Mikrokontroler atau perangkat tersebut hanya mengirimkan

data-data yang merupakan karakter yang akan ditampilkan pada LCD atau perintah yang

mengatur proses tampilan pada LCD saja.

2.2.1 Kaki-kaki Modul M1632

Untuk keperluan antarmuka suatu komponen elektronik dengan mikrokontroler, perlu

diketahui fungsi dari setiap kaki yang ada pada komponen tersebut.

a. Kaki 1 (GND)

Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 Volt yang merupakan tegangan

untuk sumber daya dari HD44780 (khusus untuk modul M1632 keluaran

hitachi, kaki ini adalah VCC)

b. Kaki 2 (VCC)

Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (ground) dan modul LCD

(khusus untuk modul M1632 keluaran hitachi, kaki ini adalah GND)

(26)

Tegangan pengatur kontras LCD, kaki ini terhubung pada V5. Kontras

mencapai nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.

d. Kaki 4 (RS)

Register Select, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk akses ke

register data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke register perintah,

logika dari kaki ini adalah 0.

e. Kaki 5 (R/W)

Logika 1 pada kaki ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode

pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang pada mode

penulisan. Untuk aplikasi yang tidak memerlukan pembacaan data pada modul

LCD, kaki ini dapat dihubungkan langsung ke ground.

f. Kaki 6 (E)

Enable Clock LCD, kaki ini mengaktifkan clock LCD. Logika 1 pada kaki ini

diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

g. Kaki 7-14 (D0-D7)

Data bus, kedelapan kaki modul LCD ini adalah bagian dimana aliran data

sebanyak 4 bit atau 8 bit mengalir saat proses penulisan maupun pembacaan

data.

h. Kaki 15 (Anoda)

Berfungsi untuk tegangan positif dari backlight modul LCD sekitar 4,5 volt

(hanya terdapat untuk M1632 yang memiliki backlight).

i. Kaki 16 (Katoda)

Tegangna negatif backlight modul LCD sebesar 0 volt (hanya untuk M1632

(27)

2.2.2 Akses ke Register

Seperti telah dijelaskan sebelumnya, HD44780 yang menjadi pengendali modul

M1632 mempunyai dua buah register, yaitu register data dan register perintah. Berikut

ini akan dijelaskan bagaimana proses terjadinya penulisan maupun pembacaan data

dari kedua register ini.

a. Penulisan Data ke Register Perintah

Penulisan data ke register perintah digunakan untuk memberikan

perintah-perintah pada Modul M1632 sesuai dengan data-data yang dikirimkan ke

register tersebut. Gambar 2.3 menunjukkan proses penulisan data ke register

perintah menggunakan mode 4 bit interface. Kondisi RS berlogika 0

menunjukkan akses data ke register perintah. RW berlogika 0 menunjukkan

proses penulisan data akan dilakukan. Nibble tinggi (bit7 sampai bit 4) terlebih

dahulu dikirimkan dengan diawali pulsa logika 1 pada E Clock, kemudian

nibble rendah (bit 3 sampai bit 0) dikirimkan dengan diawalai pulsa logika 1

pada E Clock lagi.

Gambar 2.4 Timing penulisan data ke register perintah mode 4 bit interface

(28)

Built In Routine

Kirim_Perintah EQU 433H

...

Lcall Kirim_Perintah

b. Pembacaan Data dari Register Perintah

Proses pembacaan data dari register perintah ini digunakan untuk membaca

status sibuk M1632 dan addres counter saja. RS diatur pada logika 0 untuk

akses ke register perintah dan R/W diatur pada logika 1 yang menunjukkan

proses pembacaan data. Empat bit nibble tinggi dibaca dengan diawali pulsa

logika 1 pada E Clock dan kemudian 4 bit nibble rendah dibaca dengan

diawali pulsa logika 1 pada E clock.

Gambar 2.5 Timing diagram pembacaan register perintah mode 4 bit interface

c. Penulisan Data ke Register Data

Penulisan data ke register data digunakan dalam proses penulisan data karakter

yang akan ditampilkan ke LCD (DDRAM) atau proses penulisan data pola

(29)

Proses diawali dengan adanya logika 1 pada RS yang menunjukkan

akses ke register data. Kondisi R/W diatur pada logika 0 yang menunjukkan

proses penulisan data. Data 4 bit nibble tinggi (bit 7 hingga bit 4) dikirim

dengan diawali dngan pulsa logika 1 pada sinyal E Clock dan kemudian

diikuti 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang jugan diawali pulsa logika

1 pada sinyal E Clock.

Gambar 2.6 Timing diagram penulisan data ke register data mode 4 bit interface

d. Pembacaan Data ke Register Data

Pembacaan data dari rd dilakukan untuk membaca kembali data yang tampil

pada LCD. Proses dilakukan dengan mengatur RS pada logika 1 yang

menunjukkan adanya akses ke register data . Kondisi R/W diatur pada logika

tinggi yang menunjukkan adanya proses pembacaan data. Data 4 bit nibble (bit

(30)

dilanjutkan dengan data 4 bit nibble rendah (bit 3 hingga bit 0) yang juga

diawali dengan pulsa logika 1 pada E Clock.

Gambar 2.7 Timing diagram pembacaan data dari register data mode 4 bit interface

2.2.3 Struktur Memori LCD

Modul LCD M1632 memiliki beberapa jenis memori yang digunakan untuk

menyimpan atau memproses data-data yang akan ditampilkan pada layar LCD. Setiap

jenis memori mempunyai fungsi-fungsi tersendiri.

a. DDRAM

DDRAM merupakan memori tempat karakter yang ditampilkan berada.

Contohnya, karakter “A” atau 41h yang ditulis pada alamat 00 akan tampil

pada baris pertama dan kolom pertama dari LCD. Apabila karakter tersebut

ditulis di alamat 40h, karakter tersebut akan tampil pada baris kedua kolom

pertama dari LCD.

b. CGRAM

CGRAM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan

bentuk karakter dapat diubah-ubah sesuai keinginan. Akan tetapi isi memori

(31)

c. CGROM

CGROM adalah memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dan pola

tersebut sudah ditentukan secara permanen dari HD44780 sehingga pengguna

tidak dapat mengubah lagi. Oleh karena ROM bersifat permanen, pola

karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power suplly tidak aktif.

2.3 Sensor Suhu LM 35

LM 35 ialah sensor temperatur paling banyak digunakan untuk praktek, karena selain

harganya cukup murah, linearitasnya lumayan bagus. LM35 tidak membutuhkan

kalibrasi eksternal yang menyediakan akurasi ±¼°C pada temperatur ruangan dan

±¾°C pada kisaran -55 to +150°C. LM35 dimaksudkan untuk beroperasi pada -55°

hingga +150°C, sedangkan LM35C pada -40°C hingga +110°C, dan LM35D pada

kisran 0-100°C. LM35D juga tersedia pada paket 8 kaki dan paket TO-220. Sensor

LM35 umunya akan naik sebesar 10mV setiap kenaikan 1°C (300mV pada 30 °C).

Gambar 2.8 Bentuk Fisik LM 35

Untuk menggunakan LM35, Anda cukup menyadap keluaran dari pin Vout

untuk dapat dihubungkan langsung ke ADC(misal ADC 0804 8 bit) seperti gambar

(32)

Gambar 2.9 Rangkaian umum pengukur suhu

Jika anda ingin standar pengukuran dalam Fahrenheit, maka dapat

menggunakan sensor bertipe LM34A yang mempunyai kisaran pengukuran dari -50F

hingga 300F dengan akurasi +2.0F. Skala outputnya juga sama yaitu 10mV/F.

Berikut contoh sensor suhu menggunakan PPI 8255,ADC 0804 dengan mode

free running dan output Vout dihubungkan ke pin 6 ADC0804. Jika komputer Anda

tidak memiliki port ISA, anda dapat memesan ke penulis Card PPI 8255 PCI produksi

Lava Link (harga sekitar Rp.940.000).

Pada ADC dikenal dengan istilah Free Running dan Mode control. Mode Free

Running adalah, dimana ADC0804 akan mengeluarkan data hasil pembacaan input

secara otomatis dan berkelanjutan (Continue) setelah selesai mengkonversi tegangan

analog ke digital. Pin INTR akan berlogika rendah setelah ADC selesai

mengkonversi, logika ini dihubungkan kepada masukkan WR untuk memerintahkan

ADC memulai konversi kembali.

Mode Kontrol adalah mode ADC yang baru memulai konversi setelah diberi

instruksi dari mikrokontroler. Instruksi ini dilakukan dengan memberikan pulsa

rendah kepada masukan WR sesaat +1ms, kemudian membaca keluaran data ADC

(33)

2.4 Sensor Photodiode

Photodiode merupakan piranti semikonduktor dengan struktur p-n dan biasanya

terdapat lapisan instrinsik antara lapisan n dan p. piranti yang memiliki lapisan

interinsik disebut p-i-n atau PIN photodiode. Cahaya diserap di daerah yang terdapat

cahaya inframerah atau daerah interinsik yang menimbulkan pasangan

electron-hole,kebayakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya.

Mode operasi

photodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda, yaitu :

1. mode votovoltatik : seperti solarsel, penyerapan pada photodiode

menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun tegangan yang

dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier dan range

perubahannya sangat kecil.

2. mode potokonduktivitas : disini photodiode dioperasikan sebagai tegangan

revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah

tersebut pada dioda tidak akan mengahntarkan tanpa terkena cahaya ) dan

pengukuran menghasilkan arus poto (hal ini juga bagus untuk

mengaplikasikan tegangan mendekati nol ). Ketergantungan arus poto pada

(34)

Karakteristik bahan photodiode :

1. silicon (si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang

bagus antara 400nm sampai 1000nm (terbaik antara 800nm – 900nm).

2. germanium (Ge) : arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas

baik antara 600nm sampai 1800nm (terbaik antara 1400 – 1500nm)

3. Indium Galium Arsenida (InGaAs) : mahal, arus kecil saat gelap,

kecepatran tinggi, sensitivitas baik pada jarak 800nm sampai 1700nm

(terbaik antara 1300nm -1600nm).

Gambar 2.10 photodiode

2.5 Sensor Asap Figaro TGS 2600

Figaro TGS 2600 adalah transducer utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang

merupakan sebuah sensor kimia atau gas sensor. Sensor ini mempunyai nilai resistansi

Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater)

yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasiudara luar.

(35)

Gambar 2.11 Sensor Figaro TGS 2600

Output tegangan pada hambatan RL (Vout) digunakan sebagai masukan pada

mikroprosesor. Nilai resistansi RL dipilih agar konsumsi daya dari sensor (PS) di

bawah batas 15 mW, Nilai PS akan meningkat pada waktu nilai resistansi sensor RS

sama dengan resistansi RL. Nilai Ps dapat dicari berdasarkan persamaan berikut ini.

…….( 1 )

……( 2 )

Keterangan : Ps = Daya Sensor

Vc = Tegangan comulatif

V out = Tegangan keluaran

Rs = Resitansi Sensor

RL = Resitansi Linier

Bahan detektor gas dari sensor adalah metal oksida, khususnya senyawa

SnO2. Ketika kristal metal oksida (SnO2) dihangatkan pada temperatur tertentu,

oksigen akan diserap pada permukaan kristal dan oksigen akan bermuatan negatif,

proses penyerapan oksigen oleh sensor dapat dilihat dari persamaan kimia berikut ini.

Hal ini disebabkan karena permukaan kristal mendonorkan elektron pada

oksigen yang terdapat pada lapisan luar, sehingga oksigen akan bermuatan negatif dan

muatan positif akan terbentuk pada permukaan luar kristal. Tegangan permukaan yang

(36)

Gambar 2.12 Ilustrasi penyerapan O2 oleh sensor.

Di dalam sensor, arus elektrik mengalir melewati daerah sambungan (grain

boundary) dari kristal SnO2. Pada daerah sambungan, penyerapan oksigen mencegah

muatan untuk bergerak bebas. Jika konsentrasi gas menurun, proses deoksidasi akan

terjadi, rapat permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, dan

mengakibatkan menurunnya ketinggian penghalang dari daerah sambungan, misal

terdapat adanya gas CO yang terdeteksi makapersamaan kimianya dapat digambarkan

seperti tampak pada persamaan berikut ini.

Dengan menurunnya penghalang maka resistansi sensor akan juga ikut menurun.

2.6 Perangkat Lunak

Perangkat lunak merupakan program yang meliputi bahasa pemrograman

BASCOM-8051 untuk pemrograman mikrokontroler AT89S52 dan Eagle untuk perancangan

(37)

2.6.1 Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM-8051

BASCOM-8051 adalah program BASIC compiler berbasis Windows untuk

mikrokontroler keluarga 8051 seperti AT89C51, AT89C2051, dan yang lainnya.

BASCOM-8051 merupakan pemrograman dengan bahasa tingkat tinggi BASIC yang

dikembangkan dan dikeluarkan oleh MCS Elektronik.

Kita akan membahas penggunaan karakter, tipe data, variable, konstanta,

operasi-operasi aritmatika dan logika, array, dan control program.

2.6.1.1 Karakter dalam BASCOM

Dalam program BASCOM, karakter dasarnya terdiri atas karakter alphabet (A-Z dan

a-z), karakter numeric (0-9), dan karakter special (lihat tabel 2.1).

Tabel 2.3 Karakter Spesial

karakter Nama

Blank

‘ Apostrophe

* Asterisk (symbol perkalian)

+ Plus sign

, Comma

- Minus sign

. Period (decimal point)

/ Slash (division symbol) will be handled as\

: Colon

“ Double quotation mark

; Semicolon

< Less than

(38)

\ Backspace (integer or word division symbol)

2.6.1.2 Tipe Data

Setiap variabel dalam BASCOM memiliki tipe data yang menunjukkan daya

tampungnya. Hal ini berhubungan dengan penggunaan memori mikrokontroler.

Berikut adalah tipe data pada BASCOM berikut keterangannya.

Tabel 2.4 Tipe data BASCOM

Tipe Data Ukuran (byte) Range

Bit 1/8 -

Byte 1 0 – 255

Integer 2 -32,768 - +32,767

Word 2 0 – 65535

Long 4 -214783648 - +2147483647

Single 4 -

String hingga 254 byte -

2.6.1.3 Variabel

Variabel dalam sebuah pemrograman berfungsi sebagai tempat penyimpanan data

atau penampungan data sementara, misalnya menampung hasil perhitungan,

menampung data hasil pembacaan register, dan lainnya. Variabel merupakan pointer

yang menunjukkan pada alamat memori fisik dan mikrokontroler.

Dalam BASCOM, ada beberapa aturan dalam penamaan sebuah variable:

a. Nama variabel maksimum terdiri atas 32 karakter.

(39)

c. Nama variabel harus dimulai dengan huruf.

d. Variabel tidak boleh menggunakan kata-kata yang digunkan oleh BASCOM

sebagai perintah, pernyataan, internal register, dan nama operator (AND, OR,

DIM, dan lain-lain).

Sebelum digunakan, maka variabel harus dideklarasikan terlebih dahulu.

Dalam BASCOM, ada beberapa cara untuk mendeklarasikan sebuah variabel. Cara

pertama adalah menggunakan pernyataan ‘DIM’ diikuti nama tipe datanya. Contoh

pendeklarasian menggunakan DIM sebagai berikut:

Dim nama as byte

Dim tombol1 as integer Dim tombol2 as word Dim tombol3 as word Dim tombol4 as word Dim Kas as string*10

2.6.1.4 Alias

Dengan menggunakan alias, variabel yang sama dapat diberikan nama yang lain.

Tujuannya adalah mempermudah proses pemrograman. Umumnya, alias digunakan

untuk mengganti nama variabel yang telah baku, seperti port mikrokontroler.

LEDBAR alias P1 Tombol1 alias P0.1 Tombol2 alias P0.2

Dengan deklarasi seperti diatas, perubahan pada tombol akan mengubah

kondisi P0.1. Selain mengganti nama port, kita dapat pula menggunakan alias untuk

mengakses bit tertentu dari sebuah variabel yang telah dideklarasikan.

Dim LedBar as byte

Led1 as LedBar.0 Led2 as LedBar.1 Led3 as LedBar.2

(40)

Dalam BASCOM, selain variabel kita mengenal pula constant. Konstanta meruupakan

variabel pula. Perbedaannya dengan variabel biasa adalah nilai yang dikandung tetap.

Dengan konstanta, kode program yang kita buat akan lebih mudah dibaca dan dapat

mencegah kesalahan penulisan pada program kita. Misalnya, kita akan lebih mudah

menulis phi daripada menulis 3,14159867. Sama seperti variabel, agar konstanta bias

dikenali oleh program, maka harus dideklarasikan terlebih dahulu. Berikut adalah cara

pendeklarasian sebuah konstanta.

Dim A As Const 5

Dim B1 As Const &B1001

Cara lain yang paling Mudah:

Const Cbyte = &HF Const Cint = -1000 Const Csingle = 1.1 Const Cstring = “test”

2.6.1.6. Array

Dengan array, kita bisa menggunakan sekumpulan variabel dengan nama dan tipe

yang sama. Untuk mengakses variabel tertentu dalam array, kita harus menggunakan

indeks. Indeks harus berupa angka dengan tipe data byte, integer, atau word. Artinya,

nilai maksimum sebuah indeks sebesar 65535.

Proses pendeklarasian sebuah array hampir sama dengan variabel, namun

perbedaannya kita pun mengikutkan jumlah elemennya. Berikut adalah contoh

pemakaian array;

Dim kelas(10) as byte Dim c as Integer

For C = 1 To 10

a(c) = c

(41)

Program diatas membuat sebuah array dengan nama ‘kelas’ yang berisi 10 elemen (1-10) dan kemudian seluruh elemennya diisikan dengan nilai c yang

berurutan. Untuk membacanya, kita menggunakan indeks dimana elemen disimpan.

Pada program diatas, elemen-elemen arraynya dikeluarkan ke Port 1 dari

mikrokontroler.

2.6.2 Operasi-operasi Dalam BASCOM

Pada bagian ini akan dibahas tentang cara menggabungkan, memodifikasi,

membandingkan, atau mendapatkan informasi tentang sebuah pernyataan dengan

menggunakan operator-operator yang tersedia di BASCOM dan bagaimana sebuah

pernyataan terbentuk dan dihasilkan dari operator-operator berikut:

a. Operator Aritmatika

Operator digunakan dalam perhitungan. Operator aritmatika meliputi +

(tambah), - (kurang), / (bagi), dan * (kali).

b. Operator Relasi

Operator berfungsi membandingkan nilai sebuah angka. Hasilnya dapat

digunakan untuk membuat keputusan sesuai dengan program yang kita buat.

Operator relasi meliput i:

Tabel 2.5 Tabel Operator Relasi

Operator Relasi Pernyataan

(42)

c. Operator Logika

Operator digunakan untuk menguji sebuah kondisi atau memanipulasi bit dan

operasi bolean. Dalam BASCOM, ada empat buah operator logika, yaitu

AND, OR, NOT, dan XOR.

Operator logika bias pula digunakan untuk menguji sebuah byte

dengan pola bit tertentu, sebagai cintih:

Dim A As Byte

Operasi fungsi digunakan untuk melengkapi operator yang sederhana.

2.6.3 Aplikasi dengan LCD (liquid crystal display)

Salah satu kelebihan yang dimiliki oleh compiler BASCOM adalah program yang

menyediakan rutin-rutin khusus untuk menampilkan karakter menggunakan LCD.

Bahkan, kita pun dapat membuat karakter special dengan fasilitas LCD designer.

Antar muka antara LCD dengan AT89S52 menggunakan mode antarmuka 4

bit. Selain lebih menghemat I/O, mode demikianpun mempermudah proses

pembuatan PCB-nya. Program berikut akan menjalankan beberapa perintah yang

(43)

Lcd “Nilaiku selalu”; x Wait 1

Cls

Lcd “<<<< Hebat >>>>” For x=1 to 16

Penjelasan programnya sebagai berikut:

a. Dim x As Byte

Pernyataan di atas merupakan pendeklarasian variable x dengan ukuran byte.

b. Config LCD = 16*2

Oleh karena itu, konfigurasi yang dapat kita lakukan adalah mendeklarasikannya

dilisting program yang kita buat seperti dikontrolkan di atas.

c. CLS

Perintah CLS berfungsi membersihkan atau mengosongkan tampilan LCD.

d. Lowerline

Perintah berfungsi memindahkan kursor ke baris bawah. Karena LCD yang

digunakan adalah LCD 2x16, maka LCD memiliki 2 baris dan kolom.

e. X = 100

Lcd “namaku Satih” Lowerline

(44)

Ketika kita menjalankan perintah di atas, maka keluarannya adalah:

Namaku Satih

Nilaiku selalu 100

Contoh di atas menunjukkan bahwa kita dapat menampilkan isi sebuah variabel

menggunakan LCD hanya dengan menulis:

f. ShiftLCD left/right

Perintah digunakan untuk menggeser tampilan LCD ke kiri atau ke kanan

sebanyak 1 langkah. Perintah berguna untuk menampilkan kalimat yang panjang

dan mebuat animasi di LCD.

g. Lcdhex x

Perintah berfungsi mengirim isi sebuah variabel ke LCD dalam format

hexadecimal. Jika kita menjalankan program, maka hasilnya 64.

2.6.4. Software Downloader (ISP – Flash Programmer 3.0a)

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroler digunakan

software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat di download dari internet.

(45)

Gambar 2.13 ISP- Flash Programmer 3.a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil

file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk

mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroler. Untuk mengecek apakah

mikrokontroler bisa ditulisi atau tidak dapat diketahui dengan dua cara, yaitu dengan

cara meng-klik Signature dan Read. Untuk mengamankan agar program pada

mikrokontroler tidak dapat dibaca oleh orang yang tidak diinginkan, dapat digunakan

Lock Bit-1, Lock Bit-2 dan Lock Bit-3 yang masing-masingnya memiliki tingkat

keamanan yang berbeda. Makin tinggi tingkatan Lock Bitnya maka makin sulit

membongkar programnya. Tetapi apabila telah di lock (dikunci) maka mikrokontroler

tidak dapat lagi ditulisi.

BAB 3

RANCANGAN SISTEM

(46)

Sensor Asap, Suhu & Infra

Merah

Mikrokontroler ATMega 8535

Driver Pompa Air

Sprayer Air

Buzzer LCD

Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian

Penjelasan digram blok di atas adal;ah sebagai berikut :

1. Sensor LM35 mendeteksi suhu yang berada disekitarnya dan merubahnya

menjadi tegangan (sinyal analog), sensor infra merah mendeteksi ada tidaknya

infra merah lingkungan sekitar yang melebihi ambang batas dan sensor asap

TGS 2600 mendeteksi ada tidaknya kadar karbon dioksida dan zat lain yang

sering ditimbulkan oleh asap kebakaran secara berlebihan.

2. Sinyal analog ini akan dirubah menjadi data digital pada ADC yang

terintegrasi secara internal pada ATMega8535.

3. Data ini akan diolah dan akan dikirim ke display LCD.

4. Apabila salah satu faktor diambang batas misalnya suhu melebihi batas yang

(47)

ada asap yang terdeteksi maka alarm juga dihidupkan, begitu juga apabila ada

aktifitas infra merah yang berlebihan (dalam hal ini sumber kebakaran).

3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535

Rangkaian skematik dan layout PCB sistem minimum mikrokontroler AT89S52 dapat

dilihat pada gambar 3.2 di bawah ini:

Gambar 3.2 Rangkaian Skematik Sistem Minimum Mikrokontroler ATMega8535

Pin 12 dan 13 dihubungkan ke XTAL 8 MHz dan dua buah kapasitor 30 pF.

XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler ATMega8535 dalam

mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif

rendah). Pulsa transisi dari tinggi ke rendah akan me-reset mikrokontroler ini.

Untuk men-download file heksadesimal ke mikrokontroler, Mosi, Miso, Sck,

(48)

konektor yang akan dihubungkan ke ISP Programmer. Dari ISP Programmer inilah

dihubungkan ke komputer melalui port paralel.

Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada

kaki 6, 7, 8, 9, 10 dan 11. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP

Programmer, maka pemograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena

mikrokontroler tidak akan bisa merespon.

3.3 Rangkaian Power Supply

Rangkaian skematik power supply dapat dilihat pada gambar 3.6 di bawah ini:

Gambar 3.3 Rangkaian Skematik Power Supply

Rangkaian power supply berfungsi untuk mensupplay arus dan tegangan ke

seluruh rangkaian yang ada. Rangkaian power supply ini terdiri dari dua keluaran,

yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh

(49)

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 2200 F.

Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan

tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya

sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi

sebagai penguat arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga

regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang

cukup besar. Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran jembatan dioda.

3.4 Perancangan Sensor Suhu LM35

Sensor LM35 memiliki tegangan kerja 5 Volt namun outputnya hanya antara 0,01V

sampai 1,00V mengingat LM35 yang digunakan adalah dari seri DZ sehingga range

pengukuran hanya berkisar antara 0-100C dengan perubahan sebesar 10mV per 1C.

Dengan ketelitian yang dimiliki maka sensor tersebut dapat diterapkan langsung

(50)

Gambar 3.4 Koneksi LM35

Pada gambar diatas output dari LM35 dapat langsung dikoneksikan ke ADC

internal mikrokontroler ATMega8535.

3.5 Rangkaian Sensor Infra Merah

Sensor infra merah sebuah fotodioda. LED infra merah akan memancarkan infra

merah ke fotodioda dan kemudian arus akan mengalir melalui fotodioda sehingga

akan terdapat sinyal tegangan output.

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwasannya tegangan output dari sensor

fototransistor akan diumpankan ke buffer sinyal yaitu IC inverter 74LS14 sehingga

(51)

Gambar 3.5 Rangkaian sensor infra merah RX-TX

Pada dasarnya prinsip kerja dari sensor tersebut adalah mendeteksi keberadaan

gas-gas yang dianggap mewakili asap rokok, yaitu gas-gas Hydrogen dan Ethanol. Sensor ini

mempunyai tingkat sensitifitas yang tinggi terhadap dua jenis gas tersebut. Jika

sensor tersebut mendeteksi keberadaan gas-gas tersebut diudara dengan tingkat

konsentrasi tertentu, maka sensor akan menganggap terdapat asap rokok di udara.

Ketika sensor mendeteksi keberadaan gas-gas tersbut maka resistansi elektrik sensor

(52)

Gambar 3.6 rangkaian sensor TGS 2600

3.7 Rangkaian Relay Pengendali Motor Pompa Air

Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan pompa air ( menghidupkan dan

mematikan ). Cara kerja dari rangkaian ini adalah sebagai berikut, sinyal perintah dari

mikrokontroler akan masuk ke basis transistor NPN C945, sehingga jika keluaran

mikrokontroler high (5V) maka transistor akan saturasi, sehingga arus akan mengalir

dari colector dan diteruskan ke emiter. Ketika relay bekerja maka tegangan 12V DC

akan disalurkan dan pompa motor akan menyala.

(53)

Transistor C945 dalam keadaan saturasi jika IB(Sat) = 0,25 mAmp. Keluaran

dari DATA tegangannya sebesar 5 V (High) dengan arus sebesar:

5 0, 7

4, 3 mA 1000

B

I = − =

IB = Arus Basis

Maka IB = 4,3 mA sehingga IB > IB(Sat), dan transistor akan saturasi ketika data bernilai high, dan arus akan mengalir pada kumparan relay, dioda 1N4004 berfungsi

menahan tegangan balik dari relay ketika keadaan berubah dari aktif menuju tidak

aktif.

3.8 Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD (liquid crystal display) ke

mikrokontroler dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3.8 Rangkaian skematik konektor yang dihubungkan dari LCD mikrokontroler

(54)

Gambar 3.10 Flowchart Program

Keterangan Flowchart:

1. Pertama-tama program dirancang untuk inisialisasi port, inisilaisasi port

berfungsi untuk mendefenisikan pin-pin I/O mikrokontroler yang akan

(55)

2. Baca output sensor LM35, sensor infra merah dan sensor asap melalui ADC

internal ATMega 8535.

3. Konversikan nilai suhu dari sensor LM35 dalam ADC ke oC.

4. Bandingkan pembacaan nilai suhu dengan suhu acuan yang diberikan.

5. Apakah suhu LM35 < suhu acuan, apakah infra merah mendeteksi ada api,

apakah sensor asap mendeteksi ada asap, bila tidak maka kirim data

pembacaan ke LCD.

6. Bila suhu LM35 > suhu, apakah sensor infra merah mendeteksi ada api dan

apakah ada asap, bila ada maka aktifkan alarm dan penyemprot kemudian

kirim data ke LCD.

7. Setelah pengiriman data maka program kembali ke pembacaan sensor LM35

(56)

BAB 4

PENGUJIAN RANGKAIAN

4.1. Pengujian Sistem Minimum ATMega8535

Karena pemrograman robot menggunakan mode ISP (In System Programming)

mikrokontroler harus dapat diprogram langsung pada papan rangkaian dan rangkaian

mikrokontroler harus dapat dikenali oleh program downloader. Pada pengujian ini

berhasil dilakukan dengan dikenalinya jenis mikrokontroler oleh program downloader

(57)

Gambar 4.1 Informasi Signature Mikrokontroler

ATMega menggunakan kristal dengan frekuensi 8 MHz, apabila Chip

Signature sudah dikenali dengan baik dan dalam waktu singkat, bisa dikatakan

rangkaian mikrokontroler bekerja dengan baik dengan mode ISP-nya.

4.2. Pengujian Sensor LM35

Sensor ini bekerja dengan sangat baik, sesuai dengan datasheet yang dikeluarkan

pihak pabrikan. Sensor ini sudah menjadi sensor standar internasional karena telah

dipakai pada kejuaraan-kejuaraan robot pemadam api tingkat dunia.

Tegangan keluarannya linier dengan perubahan sebesar 10mV untuk setiap

kenaikan atau penurunan sebesar 1C. Melalui pengujian pada suhu ruangan maupun

air yang didinginkankan dan dipanaskan, data keluaran hampir dikatakan sangat baik

karena misalnya ketika suhu pada saat kalibrasi dengan termometer alkohol sebesar

23C maka keluaran dari rangkaian LM35 adalah sebesar 0,23V, dan nilai antara

keluaran dengan suhu yang terbaca dari termometer sangatlah akurat.

Keadaan Sensor Output (Volt)

Tanpa api 0.31 V

(58)

Tabel 4.1 Data Sensor LM35

4.3 Pengujian Rangkaian Infra Merah

Sensor infra merah terdiri dari sebuah fototransistor atau dapat juga menggunakan

fotodioda. Jika ada api maka api tyersebut akan memancarkan infra merah ke

fototransistor atau fotodioda dan kemudian arus akan mengalir melalui fotodioda atau

fototransistor sehingga akan terdapat sinyal tegangan output.

(59)

Dari gambar di atas dapat kita lihat bahwasannya tegangan output dari sensor

fototransistor akan diumpankan ke buffer sinyal yaitu IC inverter 74LS14 sehingga

keluarannya menjadi lebih stabil dalam sistem logika.

Pengujian rangkaian ini adalah dengan mengaktifkan rangkaian sensor dan

memberikan halangan antara LED infra merah dengan fotodioda dan mengukur

output nilai tegangan data. Apabila terdapat halangan antara fotodioda dengan LED

infra merah maka data keluaran akan mendapat nilai tegangan sekitar 4,8V ~ 5 V.

Apabila tidak terdapat halangan maka output data keluaran akan mendapat jatuh

tegangan menjadi 0 V ~ 0,2 V.

Tabel 4.2 Data Sensor Photodioda

Figaro TGS 2600 adalah transducer utama yang digunakan dalam rangkaian ini, yang

merupakan sebuah sensor kimia atau gas sensor. Sensor ini mempunyai nilai resistansi

Rs yang akan berubah bila terkena gas dan juga mempunyai sebuah pemanas (heater)

yang digunakan untuk membersihkan ruangan sensor dari kontaminasiudara luar.

Struktur dari sensor terdapat pada Gambar 1.

Keadaan Sensor Output (volt)

Gelap 2.79 V

Sedikit Cahaya 2.61 V

(60)

Gambar 4.3 Struktur Sensor Figaro TGS 2600

Cara pengujian sensor ini adalah dengan mengaktifkan rangkaian sensor dan

mendekatkan / memberikan asap disekitar sensor dan mengukur tegangan keluaran

pada sensor.

Tabel 4.3 Data Sensor TGS 2600

4.5 Rangkaian Relay Pengendali Motor Pompa Air

Keadaan Sensor Output (volt)

Udara Bersih 0.15 V

Udara Tercemar Sedikit Asap 0.3 V

(61)

Rangkaian ini berfungsi untuk mengendalikan pompa air ( menghidupkan dan

mematikan ). Cara kerja dari rangkaian ini adalah sebagai berikut, sinyal perintah dari

mikrokontroler akan masuk ke basis transistor NPN C945, sehingga jika keluaran

mikrokontroler high (5V) maka transistor akan saturasi, sehingga arus akan mengalir

dari colector dan diteruskan ke emiter. Ketika relay bekerja maka tegangan 12V DC

akan disalurkan dan pompa motor akan menyala.

Gambar 4.4 Gambar Rangkaian Relay Pengendali Pompa

Transistor C945 dalam keadaan saturasi jika IB(Sat) = 0,25 mAmp. Keluaran

dari DATA tegangannya sebesar 5 V (High) dengan arus sebesar:

5 0, 7

4, 3 mA 1000

B

I = − =

Keterangan : IB = arus basis

Maka IB = 4,3 mA sehingga IB > IB(Sat), dan transistor akan saturasi ketika data bernilai high, dan arus akan mengalir pada kumparan relay, dioda 1N4004 berfungsi

menahan tegangan balik dari relay ketika keadaan berubah dari aktif menuju tidak

aktif.

(62)

Pengujian rangkaian ini dengan mengukur tegangan keluaran dari power supply

menggunakan multimeter digital. Setelah dilakukan pengukuran maka diperoleh

besarnya tegangan keluaran sebesar 5 volt. Setelah itu rangkaian power supply

dihubungkan ke sumber arus listrik dan saklar ON/OFF nya diaktifkan ke posisi ON.

V off (Volt)

V ON (Volt)

6,2 5,1

6,0 5,0

5,8 4,9

5,5 4,7

5,3 4,5

Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Rangkaian Catu Daya

4.7 Pengujian Rangkaian Keseluruhan

Secara elektronis rangkaian telah bekerja dengan baik, output dari sensor asap, suhu

dan infra merah sudah cukup memadai untuk prototip sistem pengaman kebakaran.

Sistem pengaman ini menggunakan prinsip menghidupkan alarm dan penyemprot

(63)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari evaluasi hasil kerja alat dapat diambil beberapa kesimpulan dalam penelitian ini.

Kesimpulan yang diambil oleh penulis adalah :

1. Penggunaan mikrokontroler dengan ADC internal dapat menyederhanakan

rangkaian yang di rancang.

2. Sensor suhu LM35 cukup baik dalam pengukuran suhu dan sensor asap

Figaro TGS2600 dapat mendeteksi keberadaan asap disekitar sensor dan

apabila terdapat asap yang berlebihan dan suhu ruangan yang panas maka

akan diberi tanda peringatan melalui alarm (buzzer).

3. Kelemahan sensor infra merah ialah mudah terganggu infra merah alam

(64)

5.2 Saran

1.. Agar sempurna, penempatan sensor harus baik agar tidak mudah

terpengaruh faktor yang tidak diinginkan.

2. Agar alat ini dapat mendeteksi api lebih teliti, diharapkan menggunakan

sensor api yang khusus untuk mendeteksi Api.

DAFTAR PUSTAKA

Andi, Nalwan Paulus. 2004. Panduan Praktis Penggunaan dan Antarmuka Modul

LCD M1632. Jakarta: PT. Elex Media Komputindo.

Budiharto, Widodo. 2005. Panduan Lengkap Belajar Mikrokontroler Perancangan

Sistem dan Aplikasi Mikrokontroler. Jakarta: PT Elex media Komputindo.

Budioko, Totok. 2005. Belajar dengan Mudah dan Cepat Pemrograman Bahasa C

dengan SDCC (Small Device C Compiler) pada Mikrokontroler AT89X051/AT89C51/52 Teori, Simulasi dan Aplikasi. Edisi Pertama.

Yogyakarta: Penerbit Gava Media.

Wahyudin, Didin. 2007. Belajar Mudah Mikrokontroler AT89S51 dengan Bahasa

BASIC Menggunakan BASCOM-8051. Yogyakarta: C.V. Andi OFFSET.

April, 2009.

(65)

Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc

Config Lcdpin = Pin , Db4 = Portd.2 , Db5 = Portd.3 , Db6 = Portd.4 , Db7 = Portd.5 , E = Portd.1 , Rs = Portd.0

Config Lcd = 16 * 2

Dim I As Integer , C As Integer , D As Integer , E As Integer , F As Integer , G As Integer Dim Volt As Integer , Volt_d As Integer , K As Integer , L As Integer

Dim Vtgs As Integer , Vtgsh As Single , M As Integer , N As Integer Dim Vir As Integer , Vtgsp As String * 6

Deflcdchar 0 , 4 , 10 , 10 , 4 , 32 , 32 , 32 , 32 Cls

Lcd " FIRE SECURITY " Lowerline

Lcd " SYSTEM " Wait 1

Cls