RANCANGAN ALAT PEMANDU JALAN BAGI KAUM TUNA NETRA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR JARAK
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya
RAHMAT
052408028
PROGRAM STUDI DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS METEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Allah SWT yang telah memberikan
karunia dan rahmatnya sehingga penulis menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan
baik.
Tugas Akhir ini merupakan sebuah syarat mutlak yang harus penulis
selesaikan untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada jurusan Fisika Instrumentasi
di Universitas Sumatera Utara (USU). Adapun judul Tugas Akhir yang penulis
rancang ini adalah “RANCANGAN ALAT PEMANDU JALAN BAGI KAUM
TUNA NETRA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR JARAK”.
Upaya yang di lakukan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini,
walaupun telah dilakukan semaksimal mungkin, tetapi penulis menyadari masih
jauh untuk tingkat kesempurnaan didalam penyusunan. Oleh sebab itu dengan
kerendahan hati penulis menerima kritik dan saran yang sifatnya membangun
untuk kesempurnaan Tugas Akhir ini.
Didalam hal ini, berbagai masalah yang timbul dalam proses penyelesaian
Tugas Sarjana ini dapat penulis lalui dengan bantuan moril maupun material dari
berbagai pihak. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terimah kasih kepada :
1. Kedua orang tua tercinta,serta kelurga yang telah memberikan bantuan dan
dorongan secara moril dan material.
2. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku ketua Departemen Fisika
3. Bapak DR. Marhaposan Situmorang selaku ketua Departemen Fisika.
4. Ibu Dra. Justinon, M.Sc selaku Sekretaris Departemen Fisika.
5. Bapak-bapak dan Ibu-ibu Dosen Departemen Fisika
6. Kak Dewi dan adik-adik penulis Sri, Rina dan Kiki
7. Rekan-rekan kost jati 2 No. 61, Suyono, Adi, Boby, jendri, Nirwan, Faisal,
Tama, Rido, Fajar, Surya, Sukanda, Kuncoro, Mas Boy, Andi, Ari,
Buyung, Madi, Hendramawan, Boby dan juga teman-teman lain Popon,
Reno, Wirda dan lain-lain.
8. Rekan-rekan mahasiswa Fisika Instrumentasi yang telah membantu dan
mendukung penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Akhir kata semoga Tugas Akhir ini dapat memberikan manfaat bagi
pembaca terutama bagi penulis sendiri.
Medan,1 Juni 2010
Penulis
ABSTRAK
Perkembangan dan kemajuan teknologi yang demikian pesat sangat
membantu manusia dalam segala proses penyelesaian kerjanya, penemuan –
penemuan disegala bidang terus berkembang, begitu pula halnya dengan
kemajuan teknologi dalam bidang elektronika yang terus semakin canggi dan
semakin mudah dan efisien.
Dengan adanya teknologi yang semakin canggih tuna netra membutuhkan
alat bantu yang digunakan untuk memandu jalan. Maka dirancang suatu alat
elektronik sebagai pendeteksi dini adanya penghalang. Piranti - piranti yang
dipakai yaitu : penentu jarak adalah sensor ultrasonic (transmitter, receiver) yang
dapat bekerja dengan radius gelombang yang telah ditentukan. Salah satu caranya
adalah dengan menggunakan teknik echo sounder atau pemantulan gelombang
suara. Outputnya akan dikeluarkan dalam bentuk suara semakin dekat jarak
penghalang dengan alat maka semakin besar pula suara yang ditimbulkan.,
Outputnya berupa suara yang akan diolah dalam rangkaian pengolah suara
menggunakan system mikrokontroler AT89S51. Untuk catu dayanya
menggunakan baterai 9 volt. Dari perancangan tersebut menghasilkan adanya
tingkat kesensitivitasan sensor ultrasonik semakin berkurang dengan jarak
penghalang yang semakin jauh serta semakin kecil juga tegangannya.
Frekuensinya adalah 4O KHz.
Pada rancangan alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan
menggunakan sensor ultrasonic berbasis mikrokontroler AT89S51 jarak maksimal
yang di ukur adalah 200 cm meter,sedangkan jarak minimal yang dapat diukur
DAFTAR ISI
halaman
KATAPENGANTAR ...……….. i
ABSTRAK ………... iii
DAFTAR ISI ……….. iv
DAFTAR GAMBAR ……….. vii
DAFTAR TABEL ……… ix
BAB I PEDAHULUAN ……… 1
1.1.Latar Belakang Masalah ……….. 1
1.2.Rumusan Masalah ……… 2
1.3.Batasan Masalah ……….. 2
1.4.Tujuan Penelitian………. 2
1.5. Sistematika Pembahasan ……… 3
BAB II LANDASAN TEORI ………. 5
2.1 Tranducer Ultrasonic ……….. 5
2.2 Sensor Jarak ……… 6
2.3 Mikrokontroler AT89S51 ……… 8
2.3.1 Kontruksi AT89S51 ……….. 10
2.3.3 Gambar IC Mikrokontroler AT89S51 ……… 17
2.4 Power Supply ……… 19
2.5 Komponen Pendukung ……….. 20
2.5.1 Resistor ……… 20
2.5.2 Kapasitor ………. 24
2.5.3 Transistor ………. 28
2.5.4 Dioda ………... 33
2.5.5 IC ……….. 36
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...………... 38
3.1 Bahan penelitian ...……….… 38
3.2 Alat penelian ………. ……….. 39
3.3 Diagram Blok Rangkaian ………….……… 40
3.4 Rangkaian Sensor ultrasonik ………... 42
3.5 Rangkaian Mikro kontroler AT89S51 ……… 43
3.6 Rangkaian driver dan buzzer ……… 45
3.7 Catu daya ………. 46
3.8 Jalannya Penetian ……… 47
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM ……….. 50
4.1 Pengujian Rangkaian Sensor ………. 50
4.2 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 ……….. 54
4.3 Pengujian Rangkaian Power Supplay ………... 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……… 57
5.1 Kesimpulan ……… 57
5.2 Saran ……….. 57
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Sensor Jarak ……….. 6
Gambar 2.2. IC Mikrokontroler AT89S51 ……… 17
Gambar 2.3. Resistor Karbon ……… 21
Gambar 2.4. Grafik perubahan nilai potensiometer ……….. 24
Gambar 2.5. prinsip kapasitor ………... 25
Gambar 2.6. Elektrolyt condenser (ELCO) .………. 26
Gambar 2.7. Keramik kapasitor ……… 27
Gambar 2.8. Simbol dan tipe transistor . ………. 29
Gambar 2.9. Transistor sebagai saklar ON ………... 30
Gambar 2.10. Karakteristik daerah saturasi pada transistor ..……….. 31
Gambar 2.11 Transistor sebagai saklar OFF ……… 32
Gambar 2.12. Simbol dioda ………. 33
Gambar 2.13. Sifat dioda jika di beri bias maju dan bias mundur …………... 34
Gambar 2.14. Dioda penyearah (rectifier) yang berisi arus bolak balik (AC).. 35
Gambar 2.15. Simbol dioda zener ……… 36
Gambar 3.1. Diagram blok rangkaian ……….………. 40
Gambar 3.2 diagram rangkaian mikrokontroler AT89S51 ……….. 41
Gambar 3.3. Rangkaian sensor ……….…………... 42
Gambar 3.4. Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51 …….………… 44
Gambar 3.5. Rangkaian driver dan buzzer ……….………... 45
Gambar 3.6. Rangkaian catu daya ……… 46
Gambar 4.2. Diagram waktu sensor DT-USSIR ……….. 51
Gambar 4.1. Ilustrasi cara kerja sensor ………..………. 51
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Fungsi khusus SFR – (special function register) ……… 13
Tabel 2.2. Fungsi pin pada port 3 ………. 18
Tabel 2.3. Kode warna ………. 22
Tabel 2.4. Nilai kapasitor ………. 28
ABSTRAK
Perkembangan dan kemajuan teknologi yang demikian pesat sangat
membantu manusia dalam segala proses penyelesaian kerjanya, penemuan –
penemuan disegala bidang terus berkembang, begitu pula halnya dengan
kemajuan teknologi dalam bidang elektronika yang terus semakin canggi dan
semakin mudah dan efisien.
Dengan adanya teknologi yang semakin canggih tuna netra membutuhkan
alat bantu yang digunakan untuk memandu jalan. Maka dirancang suatu alat
elektronik sebagai pendeteksi dini adanya penghalang. Piranti - piranti yang
dipakai yaitu : penentu jarak adalah sensor ultrasonic (transmitter, receiver) yang
dapat bekerja dengan radius gelombang yang telah ditentukan. Salah satu caranya
adalah dengan menggunakan teknik echo sounder atau pemantulan gelombang
suara. Outputnya akan dikeluarkan dalam bentuk suara semakin dekat jarak
penghalang dengan alat maka semakin besar pula suara yang ditimbulkan.,
Outputnya berupa suara yang akan diolah dalam rangkaian pengolah suara
menggunakan system mikrokontroler AT89S51. Untuk catu dayanya
menggunakan baterai 9 volt. Dari perancangan tersebut menghasilkan adanya
tingkat kesensitivitasan sensor ultrasonik semakin berkurang dengan jarak
penghalang yang semakin jauh serta semakin kecil juga tegangannya.
Frekuensinya adalah 4O KHz.
Pada rancangan alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan
menggunakan sensor ultrasonic berbasis mikrokontroler AT89S51 jarak maksimal
yang di ukur adalah 200 cm meter,sedangkan jarak minimal yang dapat diukur
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Pada saat ini kemajuan dan perkembangan dunia terus berjalan dengan
cepat. Hal ini terjadi diberbagai bidang, baik bidang ekonomi, teknologi dan di
bidang lainnya juga sama, sehingga menuntut manusia untuk menghadapinya.
Oleh sebab itu manusia harus berusaha dan berpikir untuk menemukan dan
membuat hal – hal yang baru, sehingga dapat berguna untuk membantu dan
mempermudah manusia dalam menjalankan aktifitas sehari – hari.
Berhubungan dengan keterbatasan – keterbatasan dan masalah yang di
alami oleh para kaum tuna netra, dalam menjalankan aktifitasnya sehari – hari
bukan hal yang baru lagi kita jumpai. Sehingga untuk membantu mereka
diperluhkan pemandu jalan yang mana pemandu jalan ini mengunakan sensor
sebagai pendeteksi bila ada suatu penghalang maka sensor akan memberikan
petanda yang berupa suara.
Untuk hal tersebut,maka dibuat alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra
dengan mengunakan sensor jarak yang berbasis mikrokontroler, merupakan salah
satu cara yang bisa di pergunakan para kaum tuna netra dalam melakukan
1.2 Rumusan Masalah
Melihat begitu banyak suatu permasalahan yang sering di hadapi oleh
kaum tuna netra, terutama dari segi mereka berjalan sering sekali mereka itu
mendapat masalah seperti menabrak.dari permasalahan – permalahan ini penulis
membuat suatu alat yang bisa membantu mereka dalam menjalankan aktivitasnya
sahari – hari dengan baik.
1.3 Batasan Masalah
Mengingat begitu luasnya permasalahan yang di temui pada perangkat
keras dan perangkat lunak pada system ini, penulis membatasi masalah, adapun
topik yang akan di bahas adalah sebagai berikut.
1. Pembahasan tidak mencakup pembahasan internal sensor ping
2. Program assembly di bahas sebatas penggunaannya pada pemograman
dalam sistem yang di bangun atau yang di rancang.
3. Pembahasan di titik beratkan pada rangkaian, cara kerja rangkaian dan
program aplikasi.
1.4 Tujuan penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan suatu alat atau produk yang
bermanfaat bagi kaum tuna netra sehingga di harapkan dapat mengurangi
keterbatasan – keterbatasan yang di hadapi oleh kaum tuna netra, dalam
1.4 Sistematika Pembahasan
untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis
membuat sistematik pembahasan bagaimana sebenarnya prinsif perancangan alat
pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan menggunakn sensor jarak berbasis
mikrokontroler AT89S51,maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut :
BAB I . PENDAHULUAN
Bab ini berisikan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penelitian, dan sistematika pembahasan.
BAB II . LANDASAN TEORI
Bab ini akan menjelaskan tentang teori pendukung yang digunakan
untuk pembahasan dan cara kerja dari komponen rangkaian antara
lain, tranducer ultrasonic, sensor jarak, mikrokontroler, power suplly
(catu daya),komponen pendukung.
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
Bab ini membahas langkah-langkah perancangan dan pembuatan
sistem serta prinsip kerja rangkaian pada masing-masing blok
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
pada bab ini yang akan dibahas pengujian dan analisa sistem, sensor
jarak, rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51, dan rangkaian
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari
pembahasan yang di lakukan dari tugas akhir ini, serta saran apakah
rangkaian ini dapat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Tranducer Ultrasonik
Pada kemajuan dan perkembangan jaman untuk saat ini bukan hal yang
sulit untuk lebih mengenal dan mengetahui hal-hal tentang elektronika. Tranducer
ultrasonic (pemancar ultrasonic) merupakan bagian yang tidak asing lagi di dunia
elektronika. Tranducer ultrasonic merupakan pendeteksi yang berada jauh di atas
pendengaran manusia. Tranducer ultrasonic dapat kita jumpai pada perangkat
kapal selam, yang mana sering digunakan sebagai pendeteksi keadaan sekitarnya
di kedalaman air laut dan digunakan untuk mendeteksi keadaan kapal selam yang
lainnya ataupun untuk mendeteksi kapal selam musuh (lawan) dengan
menggunakan sonar dimana sonar mengukur waktu yang di butuhkan supaya
gelombang bunyi melintas dari sonar dan balik, di mana penyampaian hanya
membutuhkan waktu seperkian detik untuk mengetahui keadaan di sekitarnya.
Dalam perancangan alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan
menggunakan sensor jarak berbasis mikrokontroler AT89S51 yang akan di
lakukan, tranducer ultrasonic memberikan pengukuran yang tepat, pengukuran
jarak non-kontak dari sekitar 3 cm hingga 3 meter yang mana sangat mudah
dihubungkan dengan mikrokontroler. Sensor ultrasonic bekerja dengan
mentransmisikan semburan (pantulan) ultrasonic dan dengan waktu yang di
butuhkan pantulan kembali ke sensor, dengan mengukur luas pulsa jarak ke target
2.2. Sensor jarak
Sensor jarak merupakan alat pendeteksi jarak sangat berperan sebagai
penerima dan pemancar,dimana sensor jarak ini memiliki 4 (empat) pin jantan
yang digunakan untuk mensuplay daya 5 Vdc
DT-SENSE ultrasonik dan infrared ranger merupakan modul sensor
pengukur jarak dengan media gelombang ultrasonik dan dapat di hubungkan
dengan maksimum 2 buah infrared ranger (sharp GP2D12). Modul ini dapat
dengan mudah di hubungkan ke berbagai sistem berbasis mikrokontroler dan
hanya membutuhkan 1 pin I/O saja. Modul ini dapat digunakan dalam aplikasi
pengukur jarak, pintu otomatis, sekuriti, robot cerdas dan lain-lain.
Gambar 2.1 sensor jarak tipe DT-SENSE USIRR
Adapun beberapa bagian dari sensor jarak :
1. Memiliki 2 jenis antramuka yang dapat aktip bersamaan, yaitu 12C-bus
2. Delapan modul dapat digunakan bersama dalam satu sistem 12C-bus yang
hanya membutuhkan 2 pin I/O mikrokontroler saja.
3. Membutuhkan catu daya tunggal +5 VDC, dengan konsumsi arus 17 mA
(tanpa sensor infrared ranger).
4. Terdapat 2 mode operasi yaitu full operation dan reduced operation. Pada
mode reduced operation beberapa komponen ultrasonic ranger akan di
matikakan (saat idle) dan konsumsi arus menjadi 13 Ma.
5. Terdiri dari sebuah ultrasonik ranger dengan spesipikasi : fsdgdh
mengukur jarak dari 2 cm hingga 3 meter tanpa dead zone atau blank spot.
Objek dalam jarak 0-2 cm dideteksi sebagai 2 cm. menggunakan burst
sinyal kotak 16 Vp-p dengan frekuensi 40 Khz.
6. Dapat di hubungkan dengan maksimum 2 buah infrared range sharp
GP2D12 yang memiliki jangkauan pengukran 10-80 cm.
7. Data keluaran sudah siap pakai dalam satuan mm (untuk antarmuka 12C)
sehingga mengurangi beben mikrokontroler.
8. Ketelitian pengukuran jarak (ranger) adalah 5 mm.
9. Siklus pengukuran yang cepat, pembacaan dapat dilakukan tiap 25 ms (40
Hz rate).
10.Memerlukan input trigger berupa pulsa negatip TTL (20 µS min). untuk
antarmuka pulse width.
11.Tersedia 1 pin output yang menunjukan aktivitas sensor, dapat tidak
dimanfaatkan.
13.Kompensasi kesalahan dapat di atur secara manual untuk mengurangi
pengaruh factor perubahan suhu lingkungan dan faktor refletifitas obyek.
Pengujian sensor DT-SENSE USIRR, bertujuan untuk mengetahui besar
range yang dapat dijangkau oleh sensor ini, sensor ini tidak menyebar jadi, sensor
ini fokus lurus ke objek. Untuk mengetahui besar range digunakan simulasi 2
buah motor servo pada sebuah robot, apabila diberi suatu halangan dan halangan
tersebut digeser ke kiri atau ke kanan akan diketahui bahwa halangan tersebut
masih terdeteksi oleh sensor atau tidak, hal tersebut bisa diketahui dari gerak
robot, jika tidak terdeteksi maka robot akan maju dan jika ada halangan maka
robot akan berhenti.
2.3. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan
mikrokomputer,hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi
baru.sebagai teknologi baru ,yaitu teknologi semikonduktor dengan kandungan
transistor yang lebih banyak namun hanya membutukan ruang kecil serta dapat
diproduksi secara masal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih
murah (dibandingkan mikroprosesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler
hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen dan keinginan alat – alat
Ilustrasi yang mungkin bisa memberikan gambaran yang jelas dalam
penggunaan mikrokontoler adalah aplikasi mesin tiket dalam arena permainan
yang saat ini terkenal di Indonesia. Jika kita sudah selesai bermain , maka akan di
berikan suatu nilai, nilai inilah yang menentukan berapa jumlah tiket yang bisa
diperoleh dan jika dikumpulkan dapat ditukar dengan berbagai macam
hadiah.sistem tiket ini ditangani dengan mikrokontroler, karena tidak mungkin
menggunakan computer PC yang harus di pasang di samping (atau di belakang)
mesin permainan yang bersangkutan.
Selain sistem tiket,kita juga dapat menjumpai aplikasi mikrokontroler
dalam bidang pengukuran jarak jauh atau yang dikenal dengan sistem
telemetri.misalnya pengukuran disuatu tempat yang membayakan manusia, maka
akan lebih nyaman jika dipasang nyaman jika dipasang suatu sistem pengukuran
yang bisa mengirimkan data lewat pemancar dan diterima oleh stasiun
pengamatan dari jarak yang cukup aman dari sumbernya. Sistem pengukuran jarak
jauh ini jelas membutukan suatu sistem akuaisisi data sekaligus sistem pengiriman
data secara serial (melalui pemancar) yang semuanya itu bisa diperoleh dari
mikrokontroler yang digunakan.
Tidak sepert sistem computer yang mampu menangani berbagai macam
program aplikasi (misalnya pengolahan 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 computer RAM dan ROM-nya besar. Sedangkan pada mikrokontroler
ROM dan RAM-nya terbatas. Pada mikrokontroler AT89S51 ROM atau flash
2.3.1 Kontruksi AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1
resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 mikro-farad dan resistor
10 kilo omh di pakai untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian
reset ini AT89S51 otomatos direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal
dengan frekuensi maksimum 24 MHz dan kapasitor 30 piko-farad di pakai untuk
melengkapi rangkaian oscillator pembentuk clock yang menentukan kecepatan
kerja mikrokontroler.
Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.
Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda.
Read only memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC
kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluanya, dalam susunan MCS-51
memori penyimpanan program ini di namakan sebagai memori program.
Random access memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan
catu daya,dipakai untuk menyimpan data saat program bekerja.RAM yang dipakai
untuk menyimpan data ini di sebut sebagai memori data.
Ada berbagai jenis ROM, untuk mikrokontroler dengan progam yang
sudah baku dan diproduksi secara masal,program yang diisikan ke ROM pada IC
mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontoler
menggunakan ROM dapat diisi ulang atau pragramble eraseable ROM yang
violet programble ROM) yang dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash
PEROM yang harganya jauh lebih murah.
Jenis memori yang dipakai untuk memori untuk program AT89S51 adalah
flash PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori
itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM
programmer.
Memori data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128
byte.meskipun hanya kecil saja tapi untuk bnyak keperluan memori kapasitas itu
sudah cukup.
Sarana input/output yang disediakan cukup banyak dan bervariasi.
AT89S51 mempunyai 32 jalur input /output parallel dikenal sebagai port 1
(p1.0..p1.7) dan port 3 (p3.0..p3.5 dan p3.7).
AT89S51 dilengkapi UART ( universal asynchronous receiver/transistor)
yang biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data
seri (RXD dan TXD) diletakan berhimpitan dengan p3.0 dan p3.1 di kaki nomor
10 dan 11, sehingga kalau input/output yang bekerja menuru fungsi waktu. Clock
penggerak pencacah ini bisa berasal dari oscillator Kristal atau clock yang di
umpan 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 / output parallel kalau
T0 dan T1 di pakai.
AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya
adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini
input/output parallel kalau INT0 dan INT1 di pakai untuk menerima sinyal
interupsi. Port1 dan 2, UART , timer 0, timer 1 dan sarana lainnya merupakan
register yang secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di special
function register (SFR).
2.3.2 SFR (Register Fungsi Khusus) pada keluarga 51
Sekumpulan SFR atau special function register yang terdapat pada
mirokontroler atmel keluarga 51 ditunjukan pada table 2.1 pada bagian sisi kiri
dan kanan dituliskan alamat-alamatnya dalam format heksadesimal.
Tidak semua alamat pada SFR digunakan, alamat – alamat yang tidak
digunakan diimplementsikan pada chip. Jika dilakukan usaha pembacaan pada
alamat-alamat yang tidak terpakai tersebut akan menghasilkan data acak dan
penulisannya tidak menimbulkan efek sama sekali. Penguna perangkat lunak
sebaiknya jangan menuliskan ‘1’ pada lokasi – lokasi ‘tak bantuan ‘ karena,dapat
digunakan untuk mikrokontroler generasi selnjutnya. Dengan demikian nilai-nilai
reset atau non aktip dari bit-bit baru ini akan selalu ‘0’ dan nilai aktifnya adalah
Tabel 2.1. pada register fungsi khusus – SFR (special function register)i
Akumulator
ACC atau akumulator yang menempati lokasi E 0h digunakan sebagai register
untuk menyimpan data sementara,dalam program intruksi mengacunya sebagai
register A (bukan ACC)
Register B
Register B (lokasi D 0h) digunakan selama operasi perkalian dan pembagian
untuk intruksi lain dapat diperlakukan sebagai register scratch pad (“papan
coret-coret) lainnya.
Register PSW (lokasi D 0h) mengandung informasi status program
Stack pointer
Register sp atau stack pointer (lokasi 8 1h) merupakan register dengan panjang
8-bit digunakan dalam proses simpan menggunakan instruksi PUSH dan CALL ,
walau stack bisa menempati lokasi dimana saja dalam RAM , register SP akan
selalu dimisialisasi ke 07h setelah adanya reset,hal ini menyebabkan istack
berawal di lokasi 08h.
Data pointer
Register data pointer atau data DPTR mengandung DPTR untuk byte tinggi
(DPH) dan byte rendah (DPL) yang masing –masing berada dilokasi 83h dan 82h,
bersama-sama membentuk register yang mampu menyimpan alamat 16-bit. Dapat
dimanipulasi sebagai register 16-bit atau ditulis dari keport,untuk masing-masing
port 0,port 1, port 2 dan port 3
Serial data buffer
SBUF atau serial data buffer (lokasi 99h) sebenarnya terdiri dari dua register
yang trpisah,yaitu register penyangga pengirim (transmit buffer) dan penyangga
penerima (receive buffer). Pada saat data disalin ke SBUF,maka data sesungunya
Sedangkan pada saat data di salin dari SBUF, maka sebenarnya data tersebut
berasal dari penyangga penerima.
Time register
Pasangan register (TH0,TL0) dilokasi 8Ch dan 8Ah, (TH1,TL1) dilokasi 8Dh dan
8Bh serta (TH2,TL2) dilokasi CDH dan CCH merupakan register –register
pencacah 16-bit untuk masing-masing timer 0,timer 1 dan timer 2.
Capture register
Pasangan register (RCAP2H,RCAP21) yang menempati lokasi CBh dan Cha
merupakan register capture untuk mode timer 2 capture . pada mode ini, sebagai
tanggapan terjadinya suatu transisi sinyal di kaki (pin) T2EX (pada AT89S51)
TH2 dan TL2 disalin masing-masing ke RCAP2L dan RCAP2L. timer juga
memiliki mode isi ulang otomatis 16-bit dan RCAP2H serta RCAP2L digunakan
untuk menyimpan nilai isi ulang tersebut.
Kontrol register
Register –register IP,IE,TMOD,TCON,T2CON,T2MOD,SCON dan PCON berisi
bit-bit control dan status untuk sistem interupsi , pencacah / pewaktu dan port
serial.
Berikut ini merupakan spesipikasi dari IC AT89S51:
1. Compatible dengan produk MCS-51
2. Empat K byte in-sistem reprogrammable flash memori
4. Tegangan kerja 4,0 volt sampai 5,5 volt
5. Fully static operation : 0 Hz sampai 33 Hz
6. Tiga level kunci memori program
7. 128 x 8 – bit RAM internal
8. 32 jalur input/output (I/O)
9. Dua 16 bit timer/counter
10.Enam sumber interup
11.Jalur serial dengan UART
2.3.3 Gambar IC mikrokontroler AT89S51
Gambar 2.2. IC Mikrokontroler AT89S51
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51
VCC (Pin 40) Suplay tegangan
GND (Pin 20) Ground
Port 0 (Pin 39 – pin 32)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data
ataupun penerima pada saat flash programming pada fungsi sebagai I/O biasa
port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat di
ubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi
sebagai low order multiplex address/data, port ini ini akan mempunyai internal
pull up.pada saat flash programming diperlukan eksternal pull up,terutama pada
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 keempat buah input TT
Port 3 (pin 10 – pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pull up. Port 3 juga
mempunyai fungsi pin masing –masing, yaitu sebagai berikut :
Tabel 2.2 fungsi pin pada port 3
Nama pin Fungsi
P3.0 (pin 10) RXD (port input serial)
P3.1 (pin 11) TXD (port output serial)
P3.2 (pin 12) INT0 (Interrupt 0 eksternal)
P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal)
P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0)
P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori)
P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)
RST (pin 9)
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 ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada
memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12
volt.
XTAL 1 (pin 19)
Input untuk clock internal
XTAL 2 (pin 18)
Out put dari osilator
2.4. Power supply
Power supply atau catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang
mengubah arus lstrik bolak – balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua
peralatan elektronik membutuhkan catu daya agar dapat berfungsi.
Beberapa radio atau tape kecil menggunakan sumber tenaga namun
sebagian besar menggunakan litrik PLN sebagai sumber tenaganya. Untuk
PLN menjadi arus listrik searah. Ada banyak jenis atau variasi rangkaian catu
daya dengan segala kelebihan dan kekurangannya. Namun secara prinsip
rangkaian catu daya terdiri atas transformator,diode,kondensator, transistor,
resistor,dan IC.
Rangkaian penyerah (rectifier circuit). Bagian utama atau boleh dikatakan
jantung suatu catu daya adalah rangkaian yang mengubah gelombang sinus AC
menjadi deretan pulsa DC. Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk
memperoleh arus DC halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronik.
2.5. Komponen pendukung 2.5.1 Resistor
Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus
listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjandi 2 yaitu :
fixed resistor dan variable resistor, dan umumnya terbuat dari karbon film atau
metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk di buat dari material yang
lain.
Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistip namun beberapa bahan
tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat
kecil. Bahan –bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik,sehingga di
namakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti
karet,gelas,karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran electron
dan disebut sebagai insulator.
Resistor adalah komponen dasar elektronila yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian.sesuai dengan
namanya resistor berssifat resistif dan umumsnya terbuat dari bahan karbon. Tife
resistor umum berbentuk tabung porselin kecil dengan dua kaki tembaga di kiri
dan di kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna
untuk memudahkan pemakai untuk mengenali besar resitansi tanpa mengukur
besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standart manufaktur
yang di kelurkan oleh ELA (Electronic Industries Association
Gelang 1
Gelang 2
Gelang 3
Gelang 4
Gambar 2.3. resistor karbon
WARNA GELANG
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan kearah gelang
toleransi bewarna coklat ,emas,atau perak.biasanya warna gelang toleransi ini
menonjol,sedangkan warna gelang yang keampat agak sedikit kedalam. Dengan
demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistor
tersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang pertama selanjutnya
adalah membaca nilai resitansi.
Biasanya resistor dengan toleransi 5% ,10% atau 20% memiliki gelang
(tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2%
(toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang
pertama dan seterusnya berturut-turut menunjukan besar nilai satuan dan gelang
terakhir adalah faktor pengalinya.
a. Variabel resistor
Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama
dinamakan variable resistor dan nilainya dapat di ubah sesuai keinginan dengan
mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume,bass,balance dan lain-lain.
Sedangkan yang kedua adalah semi fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya
hanya di ubah pada kondisi tertentu saja. Contoh penggunaan dari semi fixed
resistor adalah tegangan reerensi yang digunakan untuk ADC.fine tune ciccuit
dan lain-lain. Ada beberapa model pengaturan nilai variable resistor. yang sering
digunakan adalah dengan cara terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa
model variable resistor yang harus di putar berkali-kali untuk mendapatkan semua
nilai resistor. Model ini dinamakan “potensiometers” atau “trimmer
B
A C
Rotation angle (clockwise) Resistance
value
Gambar 2.4. grafik perubahan nilai potensiometer
Pada saat tipe A diputar searah jarum jam,awalnya perubahan nilai
resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai
perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik
telinga manusia ,karena telinga manusia sangat peka ketika membedakan suara
dengan volume yang lemah,tetapi tidak terlalu sensitip untuk membedakan
perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai “audio
toper” atau logaritma potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah
linier dan cocok digunakan untuk aplikasi balance control, resitance value
adjustment in circuit dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resitansinya
kebalikan dari tipe A.
2.5.2. Kapasitor
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan
listrik. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buat plat metal yang di pisahkan
udara vakum,keramik,gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi
tegangan listrik. Maka muatan-muatan positip akan mengumpul pada salah satu
kaki elektroda metalnya dan pada saat yang sama muatan negatip terkumpul pada
ujung metal yang satu lagi.muatan positip tidak dapat mengalir menuju ujung
kutub negatip dan sebaliknya muatan negatip tidak menuju ke ujung kutub positip
karena terpisah oleh bahan elektrik yang non konduktip. Muatan elektrik ini
tersimpan selama tidak ada konduktip pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas
pheonema kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positip dan
negatip di awan.
Bahan isolasi
elektroda elektroda
Gambar 2.5. prisip kapasitor
Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai
didalam meracang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, filter
dan penyimpan energy listrik. Didalamnya 2 buah plat elektroda yang saling
berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator .sedangkan bahan yang di
gunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik . ketika kapasitor diberikan
tegangan DC maka energi listrik di simpan pada tiap elektrodanya. Selama
kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap-tiap kapasitor adalah dielektriknya.
Berikut ini adalah jenis-jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.
a. Electrolytic Condenser (ELCO)
Gambar 2.6. electrolytic condenser (ELCO)
Elektoda dari kapasitor ini terbuat dari alimunium yang menggunakan
membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari electrolytic capacitor
adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita
haris berhati-hati di dalam pemasanganya pada rangkaian jangan sampai terbalik
akan menjadi rusak bahkan dapat “meledak”. Biasanya jenis kapasitor ini
digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada
rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung
dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan
diberikan catu daya dengan tegangan 5 volt,berarti kapasitor yang diplih harus
memiliki tegangan kerja minimum 2x5=10 volt.
b. Keramik kapasitor
kapasitor menggunakanbahan titanium acid barium untuk dielektriknya.
rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal
frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk
rangkaian analog , karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak
mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil
dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas.
Gambar 2.7.Keramik kapasitor
c. Nilai kapacitor
untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya digunakan dengan melihat
angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis
elektrolit memeng mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera jelas pada
tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain
nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit,dimana 3 digit
pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan
toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk
menentukan 10 n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 2.2. Nilai kapasitor
0
Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474j,berarti nilai
kapasitansinya adalah 47 + 104 =470.000 pf = 0,47 µF sedangkan toleransinya
5%. Yang harus di ingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam
Pf (piko farad).
2.5.3 Transistor
Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah
terminal. Terminal itu di sebut emitor,basis,dan kolektor. Transistor seakan akan
dibentuk dari pengabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling
Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga
menghasilkan transistor NPN.
Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P
adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu dikatakan :
1. Transistor germanium
2. Transistor silikon NPN
3. Transistor silicon PNP
4. Transistor germanium
Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan symbol. Anak
panah yang terdapat didalam symbol menunjukan arah yang melalui tramsistor.
B
Gambar 2.8. Simbol dan tipe transistor
Keterangan :
C = Kolektor
E = Emitor
B = Basis
Dalam pemakainya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching)
dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dengan memanfaat daerah
(saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada kurva karakteristik
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor,emitter
secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emitter terhubung langung
(short).keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emitter (VCE) = 0 Volt pada
keadaan ideal, tetapi pada kenyataanya VCE bernilai 0 sampai 0,3 volt. Dengan
menganalogikan transistor sebagai saklar,transistor tersebut dalam keadaan ON
seperti terlihat 2.9. pada gambar di bawah ini
IB VBE .
Gambar 2.9. transistor sebagai saklar ON
Saluturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi
maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi adalah :
IMAX = ……….. (2.1)
hfe.IB = ……….. (2.2)
IB = ……… (2.3)
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah :
IB = ……….. (2.4)
VB = + VBE ... (2.5)
Jika tegangan VB telah mencapai VB = + VBE, maka transistor
akan saturasi,dengan IC mencapai maksimum.
Gambar dibawah ini menunjukan apa yang dimaksud dengan VCE(sat)
adalah harga VCE pada beberapa titik dibawah inidengan posisi tepatnya
ditentukan pada lembar data. Biasanya VCE (sat) hanya beberapa perpuluhan
volt,walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian di
bawah pada gambar 2.10. dikenal sebagai daerah saturasi.
(Penjenuhan
Gambar 2.10. Karakteristik daerah saturasi pada transistor
Pada daerah penyumbatan nilai resitansi persambungan kolektor emitter
secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emitter terbuka
(open).
Kedaan ini menyebabkan tegangan (VCB) sama dengan tegangan sumber ( VCC) ,
dari kolektor ke emitter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar,
transistor tersebut dalam keadaan off seperti terlihat pada gambar 2.11.
IB VBE .
VB
IC
VCC
RB
VCC
. R
Saklar off
VCC
Gambar 2.11. Transistor sebagai saklar off
Keadaan pepenyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama
dengan tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
IB = ………. (2.6)
IC = IB . hfe………... (2.7)
IC = 0. Hfe ……….. (2.8)
IC = 0……… (2.9)
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan VCC dapat dibuktikan dengan rumus :
VCC = VC + VCE……… (2.10)
VCE = VCC – (IC .RC) ……… (2.11)
K
A
A K
P N 2.5.4 Dioda
Sifat umum dioda adalah hanya dapat menghantarkan arus listrik ke satu
arah saja. Oleh karena itu pemasangan dioda terbalik maka dioda tidak akan dapat
menghantarkan arus listrik. Prinsip ini biasanya digunakan sebagai pengaman alat
elektonika yaitu untuk menunjukan benar atau slah penyambungan catu daya.
Dioda memiliki dua elektroda (kaki),yaitu anoda dan katoda. Kaki –kaki
ini tidak boleh berbalik dalam pemasangannya. Kaki katoda biasanya dekat
dengan tanda cincin sedangkan kaki yang jauh dri tanda cincin berarti kaki anoda.
Gambar 2.12. Simbol dioda
Jika P (anoda) diberi tegangan positip dan N (katoda) diberi tegangan
negatip maka pemberian tagangan ini disebut bias maju (biased forwad),seperti
yang diperlhatkan pada gambar di bawah. Sebaliknya bila diberi tegangan yang
terbalik yaitu P (annoda) diberi tegangan negtip dan N (katoda) diberi tegangan
positip maka pemberian tegangan ini di sebut bias mundur (buased reverse). Pada
keadaan ini arus yang mengalir dalam dioda sangat kecil sehingga dapat di
A K P N
-+
I = 0
a. bias maju (biased forwad)
b. Bias mundur (biased reverse)
gambar 2.13. sifat dioda jika diberi bias maju dan bias mundur
pada saat di beri biased forward, diode dapat dialiri arus dengan resistansi
yang cukup kecil,yang dikenal dengan nama resistansi maju (forwad). Sebaliknya
jika dioda diberi biased reverse, maka arus listik akan mengalami resistansi yang
amat besar dan di sebut resitance reverse.
Dioda dapat dianggap suatu voltage sentutive electronic switch, dimana
dioda akan menutup atau dalam kondisi ON jika anoda lebih positip dari katoda
dan dioda akan terbuka jika kondisi sebaliknya. Macam-macam dioda yang harus
diketahui adalah :
1. Dioda Penyearah (rectifier)
2. Dioda Zener
K
A
Dioda ini biasanya digunakan pada power supplay,namun digunakan juga
pada rangkaian radio sebagai detector dan lain-lain. Prinsip kerja dari dioda
penyearah adalah sebagai berikut :
a.simbol
A
K
Output
input
b.Cara kerja dioda penyearah
Gambar 2.14. Dioda penyearah (rectifier) yang diberi arus bolak – balik
(AC)
Arus AC yang mendorong elektron keatas melalui resistor, saat melewati
diode hanya periode positip dari tegangan input yang akan memberikan
biased forward pada dioda ,sehungga dioda akan menghantarkan selama
periode positip. Tetapi untuk periode negatip. Dioda di bis reverse dan
terjadilah penyumbatan karena kecil arus yang dapat mengalir. Dengan demikian
arus AC telah diserahkan oleh dioda ini menjadi arus yang searah (DC).
2.Dioda Zener
Dioda zener di pakai untuk stabilisasi tegangan pada pencatu daya.
Gambar 2.15. Simbol dioda zener
2.5.5 IC
Didalam rangkaian catu daya biasanya tegangan keluaran dari rangkaian
itu tidak sesuai atau mendekati tegangan nominal yang diperlukan. untuk
mengatasi masalah tersebut biasanya dipasang IC catu daya. IC ini digunakan
untuk lebih mengakuratkan nilai tegangan keluaran. Dalam rangkaian ini
menggunakan IC LM7805 dengan tegangan keluran sebesar 5 volt. Gambar 2.16
berikut menunjukkan wujud dari IC LM7805 :
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini di bahas tentang sistem kerja per-blok diagram dan sistem
kerja keseluruhan rangkaian. Dalam rancangan Alat Pemandu Jalan Bagi Kaum
Tuna Netra Dengan Menggunakan Sensor Jarak tipe DT-SENSE USIRR
berbasisis mikrokontroler AT89S51.bahan-bahan dan alat yang digunakan dalam
penelitian adalah.
3.1 Bahan penelitian
1. IC Mikrokontroler AT89S51
2. IC
3. Sensor jarak tipe DT-SENSE USIRR penerima dan pemancar
4. Buzzer
5. Batere
6. Transistor
7. Kapasitor
8. Resistor
9. Dioda
10.Pelarut
12.Timah
13.Kabel penghantar secukupnya
3.2 Alat Penelitian
1. Spidol permanent
2. Penggaris
3. Gergaji besi
4. Kertas pasir
5. Solder
6. Tang potong
7. Bor
8. Baskom
3.3 Diagram Blok Rangkaian
Secara garis besar alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra ini terdiri dari
5 blok utama.gambar blok rangkaian diagram rangkaian ditunjukan pada gambar
di bawah ini.
Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian.
pada diagram blok rangkaian digunakan sebuah rangkaian mikrokontroler
AT89S51 sebagai pusat pengendali dari seluruh rangkaian, dimana rangkaian
pendukung lainnya adalah sensor jarak yang dapat mendeteksi adanya penghalang
dan loudspeaker sebagai alat untuk member peringatan bahwasannya di depan ada
penghalang yang tandanya ditampilkan berupa suara. Dimana taranducer
ultrasonic bekerja memancarkan sinyal ultrasonic dan menunggu pantulannya,
pada saat pantulan diterima modul ultrasonik akan mengirimkan data kepada
pennguat sinyal, dimana penguat sinyal listrik kemudian mengirimkan ke
mikrokontroler berupa lebar pulsa yang bersesuaian dengan jarak jangkau
ultrasonik. Selanjutnya mikrokontroler akan menterjemahkan lebar pulsa kedalam
penguat suara untuk diproses bahwasannya didepan ada penghalang.
30 31
3.4 Rangkaian Sensor Ultrasonik
Gambar 3.3. Rangkaian sensor
Keterangan bahan :
R1 = 47K C1 = 1µF
R2,R4 = 18K C2,C3,C4,C5,C7,C9 = 100 n
R3,R5 =1K2 C6 = 10 n
R3 = 62K C8 = 22 µF
R7 = 120 K IC ST232CD
R8 = 1K2 IC PIC12C508
R10 = 2K2 IC LMC6832
R11 =36K D1 BA516
R12 = 2K2 TR BC807
C9,C10 = 2 µF 16V C11 = 1000µF 16V
Sensor yang digunakan adalah sensor pengukur jarak sensor ini memiliki
prinsip kerja seperti kebanyakan hewan yang dapat terbang dalam kegelapan yaitu
mendeteksi pantulan suara ultra (ultrasonik) dan mendeteksi waktu pantulan
antara objek pemantul dengan pemancar ultrasonik atau objek gerak
tersebut.dengan mengetahui cepat rambat gelombang suara pada udara dan
mendeteksi waktu pantulan akan dapat diperoleh jarak objek pemantul tersebut.
Sensor ini memiliki dua buah tranducer yaitu tranducer pemancar ultra sonic dan
tranducer penerima ultra sonic. Tranducer pemancar berfungsi memencarkan
gelombang ultrsonik dengan frekuensi 40 KHz, seperti pada prisip perambatan
gelombang suara akan mengalami sifat – sifat repleksi atau pemantulan bila
gelombang tersebut mendapat suatu halangan di depannya maka gelombang
tersebut akan di pantulkan kembali ke sensor dengan jarak dua kali jarak antara
pemancar dengan objek.
Sensor jarak merupakan alat pendeteksi jarak, sangat berperan sebagai
penerima dan pemancar,dimana sensor jarak ini memiliki 4 (empat) pin jantan
tetapi yang berpungsi hanya 3 saja. Pada masing – masing pin memiliki tegangan.
Pin 1 memiliki tegangan 0 Volt,pin 3 memiliki tegangan 4,91 Volt dan pin 3
3.5 RangkaianMikrokontrolerAT89S51
Gambar 3.4. Rangkaian minimum mikrokontroler AT89S51
Keterangan bahan:
IC AT89S51
R1 = 10 K
R2 = 100 Ω
C = 10 µF 25V
Kristal = 11,0592 MHZ
Mikrokontroler di program untuk melakukan proses – proses seperti
membaca jarak dan mengeluarkan suatu output berupa sinyal pemakai pada
rancangan ini mikrokontroler deprogram untuk mendeteksi dan melakukan
perhitungan jarak antara sensor dengan objek pemantul mikrokontroler akan
menerima masukan – masukan dari sensor jarak berupa pulsa yang mewakili
waktu pantul antara sensor dengan objek,waktu tersebut kemudian diproses untuk
mendpatkan jarak tersebut. Pada program ditentukan batasan – batasan jarak
dengan output tertentu karena output yang digunakan pada rancangan ini adalah
output suara maka untukmenghasilkan output tersebut mikrokontroler
diprogramkan untuk mengeluarkan pulsa – pulsa ke penguat driver untuk
menghasilkan sura atau sinyal peringatan dengan mengatur lebar pulasa maupun
frekuensi akan diperoleh sinyal yang berbeda selain mengeluarkan output suara
mikrokontroler juga mengeluarkan sinyal berupa lampu indikator yang berfungsi
memberi tahu pemakai jalan bahwa sistem pemandu sedang bekerja.
3.6. Rangkaian Driver dan Buzzer
Driver berfungsi untuk menguatkan arus atau sinyal yang diberikan oleh
mikrokontoler agar dapat menggerakan beban dalam hal ini piranti pengeras suara
yang mengeluarkan suara, driver di gunakan transistor BC547 yang akan
mengeluarkan arus cukup untuk mengendalikan beban tersebut.
9 V
buzzer
BC 547
Keterangan bahan :
Tr BC547
Buzzer
Buzzer merupakan suatu piranti yang mengubah besaran listrik menjadi
besaran suara atau lazim juga di sebut tranducer suara,. Buzzer berfungsi
memberikan suatu pesan berupa sinyal –sinyal suara dengan frekuensi tertentu
dengan memberikan arus pada buzzer maka akan di keluarkan suara sesuai dengan
besar maupun pulsa yang diberikan kepadanya.
3.7. Catu Daya
5 V
9 V
LM 7805
Gambar 3.6. rangkaian catu daya
Ketengan bahan :
Batere
IC LM 7805
Catu daya merupakan sumber tenaga sistem yaitu berupa sumber arus
yang mencatu rangkaian. Catu daya pada rangkaian ini di rancang demikian
sumber tenaga di peroleh dari sebuah baterai 9 Volt. Pada rangkaian
keluaran IC regulator 5 Volt seperti pada gambar rangkaian di mana IC ini
berfungsi meregulasi agar mengeluarkan tegangan 5 Volt
3.8. jalannya penelitian
1. Menggambar jalur rangkaian ke PCB dengan menggunakan spidol
permanent dan penggaris, pada saat menggambar usahakan jalur dalam
keadaan benar – benar tertutup oleh tinta spidol,tujuannya supaya dalam
pelarutannya (pembuangan jalur rangkaian), jalur rangkaian yang tertutup
spidol tidak ikut terlarut (terbuang dari PCB). Sebelum melakukan
pelarutan pastikan jalur – jalur rangkaian sudah tergambar dan benar.
2. Dalam melakukan pelarutan, air dalam keadaan panas (hangat) sehingga
memudahkan dalam pembuangan jalur-jalur PCB yang tidak tertutup
spidol.
3. Setelah pelarutan selesai, bersihkan tinta spidol yang menutupi jalur
rangkaian yang tertinggal di PCB menggunakan kertas pasir.
4. Kemudian lakukan pengeboran dengan menggunakan mata bor ukuran 0,5
mm.
5. Dalam melakukan penyolderan, pastikan solder benar-benar panas tetapi
pada saat akan menyolder jangan terlalu lama, karena panas solder akan
menyebabkan komponen rusak terutama pada komponen IC. Setelah
selesai melakukan penyolderan potong kaki-kaki komponen yang tidak di
6. Merangkai seluruh rangkaian menjadi satu, lakukan pengujian dengan
memberi tegangan 5 volt DC.
Proses yang pertama dilakukan adalah dengan mengisi nilai port pada
mikrokontroler AT89S51, dengan mengisialisasi sensor ping dan diteruskan
dengan baca sensor ping dan mengkalibrasi ke jarak yang di ukur sensor. Dengan
ketentuan jarak sensor yang telah di program pada mikrokonrtoler AT89S51
dengan lebih dari 2 meter maka perintah akan kembali ke pembacaan sensor.
Jarak yang kurang dari 2 meter akan meneruskan ke output buzzer dengan
frekuensi 0,5 Hz yang kemudian kembali lagi ke pembacaan sensor. Jarak di lebih
kurang dari 1 meter akan meneruskan kembali ke buzzer dengan frekuensi 2 Hz
yang kemudian kembali lagi ke pembacaan sensor, jarak lebih kecil dari 50 cm
akan meneruskan kembali buzzer dengan frekuensi 5 Hz yang kemudian kembali
ke pembacaan sensor, dengan jarak lebih kecil dari 3 cm maka frekuensi akan
lebih besar dari 10 KHZ.
BAB IV
PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM
4.1 Pengujian Rangkaian Sensor
Rangkaian sensor ultrasonic terdiri dari pemancar dan sensor penerima,di
mana sensor ultrasonic pemancar digunakan untuk pemantulan (penembakan)
sinyal ultrasonic ke suatu bidang. Sensor ultrasonic penerima di gunakan untuk
menerima sinyal pantul kembali dari pemancar.
Sensor ultrasonic merupakan sensor yang dapat mengukur jarak, di mana
jarak maksimal yang dapat diukur 200 cm dan jarak minimum 3 cm. mendeteksi
objek (bidang pantul) dengan cara memancarkan gelombang ultrasonic 40KHz
selama 200 µs. sensorultrasonik memancarkan gelombang ultrasonic sesuai
control dari mikrokontroler pengendali (pulsa trigger tout min 2 µ s). gelombang
ultrasonic bekerja melalui udara dengan kecepatan 344 meter per detik, mengenai
objek dan memantul kembali ke sonsor. Sensor mengeluarkan pulsa output high
pada pin, setelah memancarkan gelombang ultrasonic dan setelah gelombang
terdeteksi sensor akan membuat output low pada pin. Lebar pulsa high (tin) akan
sesuai dengan lama waktu tempuh gelombang ultrasonic untuk 2 kali jarak ukur
Gambar 4,1 ilustrasi cara kerja sensor
Gambar 4.2 diagram waktu sensor DT – SENSE USIRR
Data pengukuran sensor ultrasonik.
1. 5000 H = 20480 D
2. 4000 H = 16384 D
3. 3400 H = 13312 D
4. 2100 H = 8448 D
Sinyal ultrasonik
Objek ½ waktu tempuh
½ waktu tempuh
5. 1100 H = 4352 D
Analisa data :
S = Vs x t
Dimana : S = jarak
Vs = kecepatan gelombang ultrasonik di udara (344 m/s)
t = waktu
waktu tempuh sensor
t = data sensor x waktu satu siklus mesin
t1 = 20480 x 1,085 µs
= 22220,8 µs = 0,022 ms
t2 = 16384 x 1,085 µs
= 17776,64 µs = 0,017 ms
t3 = 13312 x 1,085 µs
= 14443,52 µs = 0,014 ms
t4 = 8448 x 1,085
= 9166,06 µs = 0,0091 ms
t5 = 4352 x 1,085
Maka jarak yang terukur sensor
S = Vs x t
S1 = 344 m/s x 0,022 ms
=7,63 meter
S2 = 344 m/s x 0,017 ms
= 6,11 meter
S3 = 344 m/s x 0,014
= 4,81 meter
S4 = 344 m/s x 0,0091 ms
= 3,13 meter
S5 = 344 m/s x 0,0047 ms
= 1,61 meter
Tabel 4.1 Hasil perhitungan
Waktu (t) Jarak (S)
0,022 7,63
0,017 6,11
0,014 4,81
0,0091 3,13
Gambar 4.3 grafik waktu vs jarak
4.2 Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51
Pada pengujian rangkaian mikrokontoler AT89S51, dengan membuat
program asem sehingga menjadi kode mesin kemudian download kode mesin
tersebut ke IC mikrokontroler dengan program ISP programmer setelah selesai di
download pindahkan IC kontroler ke rangkaian, kemudian aktipkan catu daya dan
amati kerja dari rangkaian lakukan uji coba sesuai fungsi dan kinerja rangkaian
bila terdapat kesalahan maupun kekurangan, ulangi prosedur atau mulai dari
pengeditan urutan kerja pada program assembly.
Adapun pengujian ini dapat di lakukan dengan memberikan program sederhana
pada mikrokontroler.
FSensing:
Mov R3,#10
Waktu Vs Jarak
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025
1,61 3,13 4,81 6,11 7,63S (Jarak)
Clr FPing
S1: Djnz R3,s1
SetB FPing
Nop
Nop
Nop
S2: JB FPing,S2
Mov TMOD,#10H
Mov TH1,#0H
Mov TL1,#0H
Setb TR1
T_5mS: Jnb FPing,T_5mS
Clr TR1
Mov A,TH1
SetB FPing
Ret
Rutin program Fsensing seperti pada pengenalan listing di atas berfungsi
menangani sensor ultrasonik yaitu yaitu proses pengaktipan dan pembacaan
timer yang merupakan representase dari jarak yang terukur yaitu dengan
memberikan pulsa start ke sensor, menunggu feedback dari sensor kemudian
Mov R3,#10 artinya mengisi register R3 dengan data 10 yang merupakan
jumlah loop untuk penundaan sekitar 20 mikrosekon.
JB Fping,S2 fungsinya untuk mendeteksi kesiapan sensor untuk
melakukan pengukuran yaitu untuk mendeteksi bit Fping yaitu pada P3.3.Setb
TR1 berfungsi menjalankan timer 1.
T_5ms : jnb Fping ,T_5mS berfungsi mendeteksi bila pantulan telah
diterimah oleh sensor. Mov A,TH1 membaca waktu yang terbaca di timer TH1.
4.3 Pengujian Rangkaian Power Supplay
Pengujian pada bagian rangkaian power supplay ini dengan mengukur
tegangan keluaran dari rangkaian, dengan menggunakan volt meter digital. Dari
hasil pengukuran diperoleh tegangan sebesar :
Vin = 9,2 volt
Vout = 4,92 volt
Tegangan ini dipergunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian.
Mikrokontroler AT89S51 dapat bekerja pada tegangan 4,0 sampai dengan 5,5
volt, sehingga tegangan 4,92 ini cukup untuk mensupplay tegangan
mikrokontroler AT89S51. Degan demikian rangkaian ini sudah dapat bekerja
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil analisa dan pengujian pada rancangan alat pemandu jalan bagi kaum tuna netra dengan menggunakan sensor jarak maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Alat ini akan bekerja, apabila adanya objek pantulan atau penghalang.
2. Dari hasil percobaan dan pengukuran dapat di tentukan jarak suatu benda
atau objek apabila di ketahui kecepatan rambat suara pada udara.
3. Frekuensi bunyi yang di keluarkan dapat di atur melalui program tunda
waktu.
4. Jarak maksimum yang dapat dideteksi adalah 2 meter dan jarak minimum
3 centimeter.
5.2. Saran
Setelah dilakukan peneletian ini diperoleh beberapa hal yang dapat dijadikan saran untuk peneletian lebih lanjut, yaitu :
1. Dalam pengembangan selanjutnya, agar rangkaian yang digunakan dipasang pada bagian tongkat lebih bawah lagi sehingga sensornya dapat
bekerja lebih efektif.
2. Dalam pengembangan alat ini dapat digunakan untuk membantu sebagian para kaum tuna netra untuk membantu mereka dalam menjalankan
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto. 2004. Belajar MikrokontrollerAT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi.
Edisi kedua. Yokyakarta : Gava Media.
Agus irawan. Hsr, dkk. 1991. Pintar elektonika, jilid 2. Pekalongan : CV. Bahagia
Bhisop, Owen. 2004. Dasar-dasar Elektronika. Jakarta : Erlangga.
Sugarto . Fajar. 1991. Teori dasar elektronika . Surabaya : CV.anugerah
Budiharto ,widodo. 2004. Elektronika digital dan mikroprosesor. Yogyakarta : andi offset
Diakses Tanggal 23 Juli 2010
