STASIUN CUACA MINI
Berbasis Mikrokontroler MC68HC908QB8
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada
Program Studi Teknik Elektro
Disusun oleh:
Y.S. SOEFIAN NUR HIDAYAT
NIM: 035114003
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2007
MINI WEATHER STATION
Based on MC68HC908QB8 Microcontroller
FINAL PROJECT
Presented as Partial Fulfillment of the Requirements
To Obtain the SARJANA TEKNIK Degree
in Electrical Engineering
By:
Y.S. SOEFIAN NUR HIDAYAT
Student Number: 035114003
ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTEMENT
SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2007
LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa tugas akhir yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 13 September 2007
Y.S. Soefian Nur Hidayat
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO:
“ BERTAMBAHNYA UMUR ITU PASTI, TETAPI MENJADI
DEWASA ITU ADALAH SEBUAH PILIHAN”
A - MILD
” HIDUP BAGAIKAN MENULIS SEBUAH BUKU, ENTAH
BAGAIMANA KITA SEMUA INGIN MENULIS BUKU KITA,
MENJADI CERITA YANG MENARIK BAGI ORANG LAIN ATAU
MENJADI CERITA YANG . . . ”
PENULIS
Kupersembahkan Tugas Akhir ini untuk:
Tuhanku yang Termulia
Papa dan Mamaku yang Terkasih
Kakak-kakakku yang Tersayang
Adikku yang Tercint a
Keponakan-keponakanku yang Ku-Sayangi
Judul : Stasiun Cuaca Mini
Nama Mahasiswa : Y.S. Soefian Nur Hidayat
No. Mahasiswa : 035114003
INTISARI
Teknologi Stasiun Cuaca Mini menawarkan banyak manfaat yang signifikan bagi para pengguna, sekaligus menawarkan tantangan bagi siapa saja yang ingin mengembangkan teknologi ini. Stasiun cuaca mini akan diaplikasikan untuk memberikan kemudahan dalam memberikan informasi cuaca yang relevan. Alat ini secara khusus akan memberikan informasi curah hujan, waktu hujan, suhu udara dan waktu suhu udara secarareal time.
Dalam penelitian ini stasiun cuaca mini dibuat dalam bentuk model, menggunakan mikrokontroler Freescale MC68HC908QB8 sebagai pengumpul data dan pengolah data. Model tipping-bucket digunakan sebagai sensor tingkat curah hujan, sedangkan LM35 digunakan sebagai sensor suhu udara dan RTC DS1305 digunakan sebagai penghasil waktu dan tanggal. Data-data tersebut akan ditampilkan pada layar monitor menggunakan perangkat lunak Visual Basic yang telah diprogram.
Stasiun Cuaca Mini bekerja dengan ketelitian curah hujan sebesar 1 mm dan rata-rata galat pengukuran suhu udara sebesar 0,85%.
Kata kunci: Stasiun Cuaca, Mikrokontroler MC68HC908QB8.
Title : Mini Weather Station
Student Name : Y.S. Soefian Nur Hidayat
Student Number : 035114003
ABSTRACT
Mini Weather Station technology provides many significant benefits for the users and challenges everyone who is willing to develop this technology. Mini weather will be used to give an easy access to relevant weather information. This instrument especially provides the informations of rain-fall, raining-time and real-time temperature.
In this research, mini weather station is designed in a model with MC68HC908QB8 Freescale microcontroller as data collector and data processor. Tipping-bucket model is used as the sensor of rain-fall level, LM35 is used as temperature sensor and DS1305 RTC is used to generate/real time date and time. The collected data will be shown on the monitor by a program written on Visual Basic.
Mini weather station works well with 1 millimeter of rain-fall accuracy and 0.85 percent of temperature measurement error average.
Keywords: Weather Station, MC68HC908QB8 Microcontroller.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis hanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat
dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan karya tulis berjudul “Stasiun
Cuaca Mini Berbasis Mikrokontroler MC68HC908QB8”.
Karya tulis ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penulisan tugas akhir ini
didasarkan pada hasil-hasil yang penulis dapatkan selama tahap perancangan,
pembuatan, pengujian dan pengembangan alat.
Penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Wuri, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing I, yang telah meluangkan
waktu, tenaga dan pikirannya untuk membimbing penulis.
2. Ir. Tjendro selaku dosen pembimbing II, yang telah meluangkan waktu,
tenaga, semangat, nasehat dan pikirannya untuk membimbing penulis.
3. Bapak Raymond Weisling selaku pimpinan perusahaan tempat penulis
melaksanakan Kerja Praktek, yang telah memberikan ide dan
menyumbangkan pemikirannya demi membantu penulis.
4. Bapak/Ibu dosen jurusan Teknik Elektro Universitas Sanata Dharma, atas
pengetahuan yang telah diberikan kepada penulis selama kuliah.
5. Semua karyawan Sekretariat (Pak Djito, Bu Titik, dll) dan semua para laboran
(Mas Suryono, Mas Broto, Mas Mardi, Mas Hardi), yang telah membantu
penulis dalam proses menimba ilmu di Universitas Sanata Dharma.
6. Bapak Tikno dan Bapak Haryanto selaku karyawan Balai SABO, yang telah
memberikan ijin penulis untuk melakukan penelitian terhadap sensor curah
hujan yang dimiliki balai SABO.
7. Bapak Petrus Setyo Prabowo, S.T., yang selalu menghibur dan memotivasi
penulis lewat canda tawanya yang hangat.
8. Mas Abeng yang telah membantu dalam pembuatan box stasiun cuaca mini.
9. Suci Apsari yang rela memberikan motivasi, dukungan, meminjamkan
komputer, printer dan memberikan saran dalam pemrograman Visual Basic.
10.Anak-anak Kamboja Bang Pipix, Bang Ganda, Mas Dani, Kim Kyo Young
(Nuna), Mas Suryo, Mas Bayu (Vodkobay), Mas Tinus, Mas Kisna, Ronny
Baban dan Irine, Suryo, Frans, Sintong, Budi Bulet, Nobert dan Daniel kecil
yang telah mengisi cerita dalam hidupku.
11.Kawan–kawan dari kampung halamanku Neos-ku sayang, Leo Silet, Poltax
Minyak, Rizkie Solip, Franki (Pengxi), Encus, Ferdinand, Rudy Gondrong,
Doyox TB, Titis family, Andreas, Sintho dan Linda, Martha, Alvita, Liana dan
Hendro Carmel yang telah memberikan warna dalam hidup ini.
12.Winarto (terima kasih atas Flashdisk dan idenya), Suryo (terima kasih atas
saran VB-nya), Merry, Dennis, Joe, Inggit, Boen, Radit, DC, Ronny, Yakob,
Miko (TE’04) dan teman-teman Teknik Elektro 2003 lainnya.
13.Om Listrik dan istri, Combat dan istri, Dwi (Uscab), Gimbal, Jubert, pak
Kabul dan pak Aris sekeluarga yang telah memberikan warna dalam
kehidupanku.
14.Bapak dan ibu kost Wisma DMP (Depan Makam Paingan), terima kasih
selama 2 tahun pertama saya bisa tinggal di tempat anda.
15.Semua teman-teman kost DMP (Pii, Nendar, Donny, Alex. Berlin), semua
teman-teman kost jalan Mawar (Koko Andrew, Nando, Ronny, Gentong, Mas
Guntur, Mas Wisnu, Mas Dendra) sebagai sahabat-sahabatku terbaik yang
pernah penulis miliki.
16.Kawan-kawan di organisasi BEMFT-USD, FPPI, GP, TAJAM, FORSOS dan
organisasi-organisasi lainnya, terima kasih atas proses pembelajaran di bidang
sosial, budaya dan politik.
17.Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Penulis mengakui bahwa karya tulis ini masih jauh dari sempurna. Oleh
karena itu, segala kritik dan saran yang membangun akan penulis terima dengan
senang hati. Akhir kata, semoga tugas akhir ini berguna bagi semua pihak dan dapat
menjadikan bahan kajian lebih lanjut.
Yogyakarta, 13 September 2007
Penulis
Y.S. Soefian Nur Hidayat
DAFTAR ISI
Halaman Judul Bahasa Indonesia ... i
Halaman Judul Bahasa Inggris ... ii
Lembar Pengesahan oleh Pembimbing ... iii
Lembar Pengesahan oleh Penguji ... iv
Lembar Pernyataan Keaslian Karya ... v
Halaman Persembahan dan Moto Hidup ... vi
Intisari ... vii
Abstract ... viii
Kata Pengantar ... ix
Daftar Isi ... xi
Daftar Gambar ... xiv
Daftar Tabel ... xvi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat ... 2
1.3. Batasan Masalah ... 3
1.4. Metodologi Penelitian ... 3
1.5. Sistematika Penulisan ... 4
BAB II DASAR TEORI ... 5
2.1. Pencatat Hujan Tipping-bucket ... 5
2.2. Sensor Optis ... 6
2.3. Transistor Sebagai Saklar ... 7
2.4. Sensor Suhu LM35 ... 8
2.5. Real Time Clock (RTC) DS1305 ... 9
2.5.1. Pengenalan ... 9
2.5.2. Fitur ... 10
2.5.3. Penempatan Pin ... 10
2.5.4. Peta Memori RTC ... 11
2.6. Komunikasi Serial ... 12
2.6.1. Port Komunikasi Serial ... 13
2.6.2. RS232 ... 14
2.7. Pemrograman Visual Basic ... 15
2.8. Mikrokontroler MC68HC908QB8 ... 17
2.8.1. Gambaran Umum ... 17
2.8.2. Port-Port Input/Output ... 18
2.8.2.1. Register Data Port A ... 19
2.8.2.2. Register Data Port B ... 20
2.8.3. External Interrupt (IRQ) ... 22
2.8.3.1. IRQ Status and Control Register (INTSCR) ……... 22
2.8.4. Keyboard Interrupt Module (KBI) ... 23
2.8.5. Analog to Digital Converter (ADC) …... 24
BAB III RANCANGAN PENELITIAN ... 29
3.1. Perancangan Perangkat Keras ... 30
3.1.1. Perancangan Sensor Suhu ... 30
3.1.2. Perancangan Sensor Tingkat Curah Hujan ... 31
3.1.2.1. Tipping-Bucket ... 31
3.1.2.2. Sensor Optis dan Transistor Sebagai Saklar ... 32
3.1.3. Perancangan Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1305 ... 34
3.1.4. Perancangan Pengubah Level Tegangan TTL Menjadi RS232 .. 35
3.2. Perancangan Perangkat Lunak ... 36
3.2.1. Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler ... 36
3.2.1.1. Rancangan Interupsi Keyboard (KBI) ... 38
3.2.1.2. Rancangan Interupsi Eksternal (IRQ) ... 39
3.2.1.3. Rancangan Interupsi Penerimaan Data dari PC ... 39
3.2.1.4. Rancangan Subrutin Pengiriman Data ke PC ... 40
3.2.1.5. Rancangan Subrutin Kirim/Ambil Data DS1305 ... 40
3.2.1.6. Rancangan Subrutin ADC10 ... 41
3.2.2. Perancangan Perangkat Lunak Visual Basic 6.0. ... 42
3.2.2.1. Perancangan Database ... 43
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 45
4.1. Pengamatan dan Pembahasan Data Curah Hujan ... 47
4.2. Pengamatan dan Pembahasan Data Suhu Udara ... 49
4.3. Pembahasan Program Mikrokontroler ... 50
4.4. Pengamatan dan Pembahasan Program Visual Basic ... 51
4.4.1. Pengamatan dan Pembahasan FormProgress ... 51
4.4.2. Pengamatan dan Pembahasan Form SetRTCTime ... 52
4.4.3. Pengamatan dan Pembahasan Form KirimData ... 52
4.4.4. Pengamatan dan Pembahasan Form Menu ... 52
4.4.5. Pengamatan dan Pembahasan Form EndProgram ... 54
4.4.5. Pengamatan dan Pembahasan Database ... 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 56
5.1 Kesimpulan ... 56
5.2 Saran ... 56
DAFTAR PUSTAKA ... 57
LAMPIRAN RANGKAIAN LENGKAP ... L1
LAMPIRAN SPESIFIKASI ALAT DAN DIMENSI ALAT ... L2
LAMPIRAN DATA TABEL CURAH HUJAN ... L3
LAMPIRAN DATA TABEL SUHU UDARA ... L4
LAMPIRAN LISTING PROGRAM MIKROKONTROLER ... L5
LAMPIRAN LISTING PROGRAM VISUAL BASIC ... L6
LAMPIRAN DATASHEET ... L7
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2-1 Pencatat Hujan Tipping-Bucket ... 6
Gambar 2-2 Optocoupler ... 6
Gambar 2-3 Konfigurasi Terhalang ON ... 7
Gambar 2-4 Konfigurasi Common Emitter Transistor Sebagai Saklar... 7
Gambar 2-5 Penempatan Pin LM35 ... 8
Gambar 2-6 LM35 dengan Damper R-C ... 9
Gambar 2-7 Penempatan Pin DS1305 ... 10
Gambar 2-8 Sebuah Frame dalam Komunikasi Serial ... 13
Gambar 2-9Port DB9: (a) Male; (b) Female ... 13
Gambar 2-10 Level Tegangan TTL dan RS232 Pada Pengiriman Huruf ‘A’ Tanpa Bit Paritas ... 15
Gambar 2-11 Visual Basic IDE ... 15
Gambar 2-12 Konfigurasi Pin Mikrokontroler MC68HC908QB8 ... 18
Gambar 2-13 Register Data Port A (PTA) ... 19
Gambar 2-14 Data Direction Register A (DDRA) ... 19
Gambar 2-15 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE) ... 20
Gambar 2-16 Register Data Port B (PTB) ... 21
Gambar 2-17 Data Direction Register B (DDRB) ... 21
Gambar 2-18 Port B Input Pullup Enable Register (PTBPUE) ... 21
Gambar 2-19 IRQ Status and Control Register (INTSCR) ... 22
Gambar 2-20 Keyboard Statusand Control Register (KBSCR) ... 23
Gambar 2-21 Port AKeyboard Interrupt Enable Bits (KBIER) ... 24
Gambar 2-22 ADC10 Status and Control Register (ADCSC) ... 26
Gambar 2-23 Register Data High ADC10, Mode 8-Bit dan Mode10-Bit ... 26
Gambar 2-24 Register Data Low ADC10 ... 27
Gambar 2-25 Register Clock ADC10 (ADCLK) ... 27
Gambar 3-1 Rancangan Diagram Blok Stasiun Cuaca Mini ... 29
Gambar 3-2 Rancangan Sensor Suhu dengan IC LM35 ... 30
Gambar 3-3 Rancangan Sensor Pengukur Curah Hujan ... 32
Gambar 3-4 Rancangan Sensor Optis ... 33
Gambar 3-5 Rancangan Koneksi Mikrokontroler dengan DS1305 ... 35
Gambar 3-6 Rancangan Pengubah tegangan Level TTL menjadi RS232 ... 35
Gambar 3-7 Rancangan Diagram Alir Program Utama ... 37
Gambar 3-8 Rancangan Diagram Alir Subrutin Program Utama ... 38
Gambar 3- 9 Rancangan Diagram Alir Interupsi Keyboard ... 38
Gambar 3-10 Rancangan Diagram Alir Interupsi Eksternal ... 39
Gambar 3-11 Rancangan Diagram Alir Interupsi Penerimaan Data dari PC ... 40
Gambar 3-12 Rancangan Diagram Alir Subrutin Pengiriman Data ke PC ... 40
Gambar 3-13 Rancangan Diagram Alir Subrutin DS1305 : (a) Kirim ; (b) Ambil . 41 Gambar 3-14 Rancangan Diagram Alir Subrutin ADC10 ... 41
Gambar 3-15 Rancangan Tampilan Form Utama ... 42
Gambar 3-16 Rancangan Diagram Alir Form Utama ... 43
Gambar 3-17 Rancangan Diagram Alir Database ... 44
Gambar 4-1 Tampilan Luar Perangkat Keras Stasiun Cuaca Mini ... 45
Gambar 4-2 Tampilan Dalam Perangkat Keras Stasiun Cuaca Mini ... 46
Gambar 4-3 Pengujian Wadah Penampung ... 47
Gambar 4-4 Tampilan Form Progress “MWS” ... 51
Gambar 4-5 Tampilan Form SetRTCTime “MWS” ... 52
Gambar 4-6 Tampilan Form KirimData “MWS” ... 52
Gambar 4-7 Tampilan Form Menu “MWS” ... 53
Gambar 4-8 Tampilan Form Menu Saat Hujan “MWS” ... 53
Gambar 4-9 Tampilan Form Menu Selesai Hujan “MWS” ... 54
Gambar 4-10 Tampilan Form EndProgram “MWS” ... 54
Gambar 4-11 Tabel Database ... 55
DAFTAR TABEL
Tabel 2-1 Peta Alamat RTC DS1305 dan Alamat RAM ... 12
Tabel 3-1 Perancangan Tabel Curah Hujan ... 44
Tabel 3-2 Perancangan Tabel Suhu Udara ... 44
Tabel 4-1 Pengamatan Interupsi Satu Detik DS1305 ... 46
Tabel 4-2 Pengujian Wadah Penampung ... 47
Tabel 4-3 Pengamatan Sensor Optis ... 48
Tabel 4-4 Pengamatan Data Curah Hujan ... 48
Tabel 4-5 Pengamatan Data Suhu Udara ... 49
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan negara tropis yang terletak pada 6oLU-11oLS dan
95oBT-141oBT, serta di sepanjang garis khatulistiwa. Faktor tersebut menyebabkan
keadaan cuaca di Indonesia cenderung berubah dari waktu ke waktu. Perbandingan
antara daratan/lautan, adalah 1 : 4 (1.919.443 km2 : 7.228.138 km2) dan dihuni ±210
juta jiwa. Pengamatan akan keadaan cuaca ini sangat penting, mengingat keadaan
geografis Indonesia yang sebagian besar berbentuk kepulauan. Informasi cuaca sangat
diperlukan oleh masyarakat sebagai salah satu pedoman penting dalam menjalankan
aktifitas mereka [1].
Untuk mengantisipasi fluktuasi cuaca yang selalu berubah dari waktu ke
waktu serta dari satu tempat ke tempat lainnya, diperlukan baik sarana (peralatan
pengukur cuaca, komputer canggih untuk analisis/peramalan) dan tenaga pengamat,
serta yang tak kalah penting adalah ahli meteorologi yang mampu menganalisis
data–data cuaca secara kritis. Sangatlah sulit diharapkan suatu hasil ramalan atau
hasil analisis cuaca/iklim yang handal, jika menggantungkan pada suatu kondisi
(peralatan, sumberdaya manusia) yang marginal. Sebenarnya masalah data cuaca
tidak hanya untuk peramalan cuaca/iklim, namun lebih banyak manfaat lainnya
untuk perencanaan berbagai bidang seperti, pewilayahan komoditas pertanian,
perencanaan pembangunan bendungan serta kontruksi hidrologi lainnya,
transportasi, pariwisata serta untuk penelitian.
Alat ukur cuaca mutlak diperlukan untuk memenuhi kebutuhan akan informasi
cuaca. Unsur-unsur cuaca yang penting untuk diketahui diantaranya adalah suhu
udara dan tingkat curah hujan. Data-data tersebut harus diproses dengan cepat secara
berkesinambungan dari waktu ke waktu. Curah hujan adalah semua air yang jatuh dari
atmosfer setelah melalui proses kondensasi alami dan jatuh ke permukaan bumi.
Jumlah curah hujan yang jatuh, biasanya diukur dalam satuan milimeter atau inci.
Curah hujan harian rata-rata adalah jumlah curah hujan dalam satu bulan dibagi
dengan banyaknya hari dalam satu bulan.
Untuk meningkatkan kinerja alat ukur suhu udara dan tingkat curah hujan,
dapat ditambahkan sebuah piranti yang mampu mengolah data dan menghasilkan data
yang real time. Pada penelitian ini piranti yang digunakan adalah mikrokontroler. Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer
hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan
keinginan alat-alat bantu yang lebih baik dan canggih. Pada perancangan ini, data dari
sensor diambil dan diolah dalam mikrokontroler serta ditransmisikan ke komputer
untuk ditampilkan.
Stasiun hujan di Indonesia sekitar 4.000 buah, hampir seluruhnya diamati
secara manual dan sebagian sudah tidak beroperasi. Disamping tingkat kepercayaan
data yang meragukan khususnya akibat faktor kesalahan manusia, dengan pengamatan
manual tersebut, transfer data akan memakan waktu yang lama sampai kepada si
pengguna. Untuk menyongsong era informasi sebaiknya mulai dilakukan modernisasi
peralatan klimatologi tersebut, sehingga informasi dapat segera diakses untuk
perencanaan [2]. Stasiun Cuaca Mini merupakan alat pemantau cuaca otomatis,
dengan data cuaca yang terekam berupa data digital.
1.2.
Tujuan dan Manfaat
Tujuan yang akan dicapai yaitu membuat suatu peralatan yang berfungsi untuk
memberi informasi cuaca, dalam hal ini suhu udara dan tingkat curah hujan.
Manfaat yang akan dicapai adalah:
1. Untuk masyarakat umum
Masyarakat dapat mengetahui informasi cuaca sebagai salah satu pedoman
penting untuk menjalankan aktifitas mereka.
2. Untuk perkembangan ilmu pengetahuan
Menambah literatur aplikasi mikrokontroler dalam dunia meteorologi,
1.3.
Batasan Masalah
Dalam tugas akhir ini tidak semua aspek yang berhubungan dengan Mini Weather Station akan dibahas. Oleh karena itu perlu diberikan beberapa pembatasan masalah antara lain sebagai berikut:
1. Pengumpul data menggunakan IC mikrokontroler motorola MC68HC908QB8.
2. Unit penampil berbasis PC menggunakan perangkat lunak Microsoft Visual
Basic.
3. Pengiriman data dari mikrokontroler ke PC menggunakan komunikasi serial.
4. Pendeteksi suhu udara menggunakan sensor IC LM35.
5. Mendesain sensor pendeteksi tingkat curah hujan.
1.4.
Metodologi Penelitian
Langkah yang diambil untuk menyelesaikan permasalahan-permasalahan
dalam penelitian ini adalah :
1. Studi pustaka meliputi : Perumusan ide pokok.
Mencari data-data yang dapat dijadikan sebagai referensi penelitian.
Mempelajari berbagai jenis buku mengenai teori-teori rangkaian yang
dipakai untuk pembuatan alat.
Membuat diagram blok sistem sesuai dengan konsep dan data-data yang
dapat dijadikan pendukung.
2. Studi laboratorium meliputi:
Mempelajari cara kerja alat curah hujan pada Badan Penelitian dan
Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Air Balai
SABO, Sopalan, Maguwoharjo, Depok, Sleman.
3. Perancangan perangkat keras dan perangkat lunak meliputi:
Merancang skema rangkaian berdasarkan dasar teori dan datasheet. Merancang diagram alir pengolah data dan penampil data.
Merancang layout (PCB) perangkat keras. 4. Implementasi meliputi:
Perakitan dan pembuatan alat, serta diadakan pengujian masing-masing
(sub-sistem) dari perangkat-perangkat tersebut, sebelum dilakukan
integrasi.
5. Pengujian dan pengetesan alat meliputi:
Menguji secara langsung cara kerja alat, kemudian mengumpulkan
data-data untuk mengetahui keadaan sistem secara keseluruhan dan data-data-data-data
tersebut diusun sebagai hasil akhir dalam laporan tugas akhir.
1.5.
Sistematika Penulisan
Tugas akhir ini memiliki sistematika penulisan sebagai berikut:
BAB I : PENDAHULUAN
BAB ini berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat penelitian,
batasan masalah, metodologi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB II : DASAR TEORI
BAB ini berisi studi pustaka tentang landasan teori penelitian: Pencatat Hujan
Tipping-bucket, Sensor Optis, Transistor Sebagai Saklar, Sensor Suhu LM35, Real Time Clock (RTC) DS1305, Komunikasi Serial, Pemrograman Visual Basic dan Mikrokontroler MC68HC908QB8.
BAB III : RANCANGAN PENELITIAN
BAB ini berisi tentang diagram blok perancangan, perancangan perangkat
keras (hardware) dan perancangan perangkat lunak (software) yang akan dibuat. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
BAB ini berisi hasil perancangan, hasil pengujian, analisis data dan
pembahasan analisa.
BAB V: KESIMPULAN DAN SARAN
BAB ini berisi tentang kesimpulan akhir dan saran-saran penulis tentang alat
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Pencatat Hujan
Tipping-Bucket
Alat pencatat hujan tipping-bucket ditunjukkan pada gambar 2-1. Aliran air dari corong akan masuk ke dalam pipa, kemudian turun ke wadah penampung A yang datar. Setelah menerima air, wadah A akan menjadi lebih berat sehingga turun. Saat mencapai kapasitas maksimumnya air dari wadah A akan tumpah, aliran air selanjutnya akan masuk ke wadah penampung B dan begitu seterusnya sehingga air dari corong berhenti mengalir. Pengisian wadah penampung ini berdasarkan jumlah (berat) air yang sama, maka model alat ukur hujan harus disesuaikan, sehingga hubungan nilai/besar curah hujan dapat dengan mudah dihitung.
Ketika digunakan bersama dengan alat ukur curah hujan pada area pengumpulan seluas 150 cm2, maka banyaknya curah hujan pada masing-masing pengisian wadah penampung adalah 1,0 mm. Sedangkan ketika digunakan bersama dengan alat ukur curah hujan pada area pengumpulan seluas 750 cm2, maka banyaknya jumlah curah hujan pada masing-masing pengisian wadah penampung adalah 0,2 mm. Pada penggunaan alat ukur curah hujan untuk diameter pengumpulan sepanjang 5 inchi, maka titik keseimbangan pada unit wadah penampung pengisian dapat diatur hingga tiap-tiap pengisian berisi 1,0 mm curah hujan.
Gerakan Tipping-bucket ini, dapat digunakan untuk menutup kontak pada rangkaian elektronik dengan tepat. Magnet ‘C’ akan menyebabkan reed switch ‘D’ latch atau terhubung sementara setiap kali wadah penampung melakukan pengisian. Dengan konstruksi rangkaian yang terdiri dari pulsa pencacah dan baterai kering, maka secara langsung akan dikumpulkan curah hujan hingga kenaikan 15 gram, serta disesuaikan dengan luas area pengumpulan corong dan dapat dibuat dengan jarak ratusan meter dari alat ukur. Pulsa yang direkam akan disubstitusi menjadi counter yang tidak hanya memberi informasi mengenai jumlah curah hujan pada periode yang diinginkan tetapi juga waktu dan kecepatan curah hujan [3].
Gambar 2-1 Pencatat Hujan Tipping-Bucket
A. Wadah penampung B. Wadah penampung
C. Magnet D. Reed Switch
2.2.
Sensor Optis
Posisi tertentu pada sistem pengendali posisi, dapat dideteksi dengan menggunakan limit switch atau menggunakan sensor optis. Pada penggunaan limit switch sebagai pendeteksi posisi, benda yang akan dideteksi posisinya harus terjadi kontak fisik (gesekan, desakan) dengan limit switch, sedangkan pada penggunaan sensor optis tidak terjadi gesekan antara benda yang dideteksi dengan sensor optis.
Optocoupler adalah salah satu komponen optoelektronika yang menggabungkan optika dengan elektronika. Optocoupler atau opto penggandeng menggabungkan LED dengan fototransistor dalam satu kemasan. Gambar optocoupler ditunjukkan pada gambar 2-2 di bawah ini.
Gambar 2-2 Optocoupler
Gambar 2-3 Konfigurasi Terhalang ON
1. Bila Q1 terhalang (gelap), maka photo NPN OFF dan Vo≈Vcc. 2. Bila Q1 tidak terhalang (terang), maka photo NPN ON dan Vo≈0.
Untuk menghitung besarnya nilai RLed dan Rc dapat dilakukan perhitungan menggunakan hukum kirchoff tegangan sebagai berikut:
-Vcc + ILed. RLed + VLed = 0
RLed =
Led Led
I V -Vcc
... (2.1.a)
-Vcc + Ic. Rc + VCE = 0
Rc =
C CE
I V -Vcc
... (2.1.b)
2.3.
Transistor Sebagai Saklar
Transistor dalam aplikasi elektronika dapat digunakan sebagai saklar. Pada kondisi jenuh (saturation), transistor berlaku seperti saklar tertutup dan pada kondisi menyumbat (cut-off), transistor berlaku seperti saklar terbuka.
Pada umumnya saklar transistor menggunakan konfigurasi common emitor seperti ditunjukkan pada Gambar 2-4. Saat transistor berada pada kondisi jenuh (saturation), tegangan kolektor-emitor (VCE) mendekati nol dan menyebabkan arus kolektor (IC) mengalir dari kolektor ke emitor, kondisi ini dianalogikan seperti saklar dalam keadaan tertutup atau on. Pada kondisi menyumbat (cut-off) VCE mendekati tegangan suplai (VCC), sehingga IC tidak dapat mengalir dari kolektor ke emitor, kondisi ini dianalogikan seperti saklar yang terbuka atau off [5].
Nilai resistor basis (RB) dan resistor kolektor (RC) dapat dihitung dengan menggunakan hukum kirchoff tegangan sebagai berikut :
Vb - VBE – IB. RB = 0
RB = B
BE
I V Vb−
... (2.2.a)
VCC – IC. RC – VCE = 0
RC = C
CE CC
I V
V −
... (2.2.b)
2.4.
Sensor Suhu LM35
Sensor adalah suatu piranti yang mengubah besaran fisis menjadi besaran elektris. Salah satu sensor yang banyak dipakai adalah sensor suhu yang mengubah besaran temperatur menjadi tegangan analog yang proporsional. Sensor suhu LM35 menghasilkan keluaran berupa tegangan yang linear, tiap kenaikan derajat celcius pada benda terukur. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa LM35 adalah sensor suhu linear. Penempatan pin LM35 ditunjukkan pada gambar 2-5 di bawah ini:
Gambar 2-5 Penempatan Pin LM35
3. Memiliki ketepatan 0,5°C pada suhu + 25°C
4. Jangkauan maksimal suhu antara -55 oC sampai +150 oC. 5. Cocok untuk aplikasi jarak jauh.
6. Harga yang cukup murah.
7. Beroperasi pada tegangan catu 4V sampai 30V. 8. Memiliki arus drain kurang dari 60 µA.
9. Pemanasan sendiri yang lambat (low self – heating), 0,08°C di udara diam. 10.Ketidaklinearan hanya sekitar ± 0,25 oC.
11.Impedansi keluaran yang kecil, 0,1Ω untuk beban 1 mA.
Pada aplikasinya LM35 membutuhkan penambahan R dan C. Besarnya resistor yang diseri dengan kapasitor tersebut adalah 75 Ω, sedangkan kapasitor yang digunakan besarnya 1 µF. Tujuan pemasangan R dan C yang diseri tersebut adalah sebagai damper R-C sensor LM35, damper R-C tersebut dapat mengurangi noise yang ditimbulkan dari kabel penghubung [6]. Gambar 2-6 menunjukkan konfigurasi LM35 dengan damper R-C.
Gambar 2-6 LM35 dengan Damper R-C
2.5.
Real Time Clock
(RTC) DS1305
2.5.1.
Pengenalan
2.5.2.
Fitur
RTC DS1305 memiliki fitur sebagai berikut:
1. DS1305 menghitung detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun (termasuk tahun kabisat).
2. 96 byte nonvolatile RAM untuk menyimpan data.
3. Antarmuka dengan sistem komunikasi SPI, khusus mikrokontroler Motorola atau menggunakan koneksi tiga kabel.
4. Dapat memberikan sinyal keluaran gelombang kotak yang terprogram, untuk kombinasi detik, menit, jam dan hari.
5. Catu daya ganda: sebagai catu daya utama dan cadangan.
6. Disediakan pilihan dengan arus kecil untuk mengisi catu daya cadangan (Trickle Charger).
7. Beroperasi pada tegangan 2V sampai 5,5V.
8. Jangkauan temperatur kerja – 40oC sampai + 85oC. 9. Tersedia dalam kemasan 20 pin TSSOP dan 16 pin DIP.
2.5.3.
Penempatan Pin
Penempatan pin RTC DS1305 ditunjukkan pada gambar 2-7.
Gambar 2-7 Penempatan Pin DS1305
DS1305 mempunyai 16 pin dengan fungsi-fungsi sebagai berikut: 1. Vcc1 = catu daya utama.
2. Vcc2 = catu daya cadangan. Pada sistem trickle charger, pin ini terhubung dengan sumber pengisi baterai.
4. VBat = masukan catu daya cadangan +3V, dengan standar baterai lithium atau sumber energi lainnya.
5. GND = ground.
6. Serial Data Input (SDI) = masukan data serial. Pada saat komunikasi SPI dipilih, pin SDI akan menjadi masukan data serial bagi bus SPI. Ketika komunikasi tiga kabel dipilih, pin SDI harus dihubungkan dengan pin SDO. 7. Serial Data Output (SDO) = keluaran data serial. Pada saat komunikasi SPI
dipilih, pin SDO akan menjadi keluaran data serial bagi bus SPI. Ketika komunikasi tiga kabel dipilih, pin SDO harus dihubungkan dengan pin SDI. 8. Serial Clock Input (SCLK) = Clock serial. Digunakan untuk mensinkronisasi
pengiriman data pada antarmuka serial dengan SPI atau koneksi tiga kabel. 9. Serial Interface Mode Input (SERMODE) = mode antarmuka serial. Pin
SERMODE dipakai untuk memilih dua mode antarmuka serial. Ketika terhubung dengan GND, maka mode yang dipilih komunikasi 3 kabel dan ketika terhubung dengan Vcc, maka mode yang dipilih komunikasi SPI.
10.Chip Enable (CE) = sinyal CE harus berada pada kondisi tinggi selama proses read/write. Pin ini memiliki resistor pulldown internal sebesar 55 kΩ.
11.Interrupt 0 Output (INT0) = pin INT0 memiliki keluaran yang aktif rendah yang dapat digunakan sebagai interupsi bagi prosesor. Pin ini membutuhkan resistor pullup eksternal.
12.Interrupt 1 Output (INT1) = pin INT1 memiliki keluaran yang aktif rendah yang dapat digunakan sebagai interupsi bagi prosesor. Pin ini membutuhkan resistor pullup eksternal.
13.Power Fail Output (PF) = pin PF digunakan untuk menunjukkan keadaan catu daya utama. Ketika Vcc1< Vcc2 atau Vcc1< Vbat, maka pin ini bernilai rendah.
14.Interface Logic Power Supply Input (VCCIF) = pin ini memungkinkan DS1305 untuk mengatur keluaran pin SDO danPF pada level yang tepat untuk logika antarmuka.
2.5.4.
Peta Memori RTC
80H sampai 9FH untuk baca (write). RAM berlokasi pada alamat 20h sampai 7Fh untuk read dan A0h sampai FFH untuk write [7].
Tabel 2-1 Peta Alamat RTC DS1305 dan Alamat RAM
2.6.
Komunikasi Serial
Pada PC standarT, biasanyaT terdapat sebuah port untuk komunikasi serial. Pada prinsipnya, komunikasi serial ialah komunikasi di mana pengiriman data dilakukan per-bit, sehingga lebih lambat dibandingkan komunikasi paralel, seperti pada port printer yang mampu mengirim 8 bit sekaligus dalam sekali detak. Beberapa contoh penerapan komunikasi serial adalah mouse, scanner dan sistem akuisisi data yang terhubung ke port serial COM1/COM2.
Tujuan dasar dari suatu komunikasi data adalah untuk saling menukar atau mengirim informasi berupa data n-bit (1 byte atau lebih) antar stasiun. Komunikasi data antar stasiun yang terpisah oleh jarak yang cukup berjauhan harus menggunakan mode pengiriman data serial untuk mengirimkan datanya, yaitu data dikirim secara bit per-bit melalui satu saluran (kabel) transmisi.
untuk menandakan permulaan karakter. Setelah bit data terakhir (MSB), 1 bit paritas disisipkan, yang berfungsi untuk mengecek keabsahan dari data yang dikirim. Logika 1 untuk paritas genap dan logika 0 untuk paritas ganjil. Bit stop selalu berlogika tinggi (1) dan berfungsi menandakan akhir dari karakter [8]. Gambar sebuah frame dalam komunikasi serial ditunjukkan pada gambar 2-8.
Gambar 2-8 Sebuah Frame dalam Komunikasi Serial
2.6.1.
Port
Komunikasi Serial
Komunikasi serial membutuhkan port sebagai saluran data. Pada IBM PC kompatibel port serial bersifat asinkron dimana dapat mengirimkan data sebanyak 1 bit dalam tiap satu waktu. Port yang digunakan biasanya menggunakan konektor DB9. Standar RS232 menyangkut komunikasi data antar komputer (Data Terminal Equipment/DTE) dengan alat-alat pelengkap komputer (Data Circuit-Terminating Equipment/DCE). Berikut tampilan port serial DB9 yang umum digunakan sebagai port serial [9].
T (a) (b)
TGambar 2-9Port DB9: (a) Male; (b) Female
DB9 mempunyai 9 pin dengan fungsi-fungsi sebagai berikut:
1. pin 1 = Data Carrier Detect (DCD) atau Received Line Signal Detect, dengan saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa pada terminal masukan, ada data masukan.
2. pin 2 = Received Data (RxD), digunakan DTE untuk menerima data ke DCE. 3. pin 3 = Transmitted Data (TxD), digunakan DTE untuk mengirimkan data ke
4. pin 4 = Data Terminal Ready (DTR), pada saluran ini DTE memberitahukan kesiapan terminalnya.
5. pin 5 = Signal Ground (common), saluran ground.
6. pin 6 = Data Set Ready (DSR), sinyal aktif pada saluran ini menunjukkan bahwa DCE sudah siap.
7. pin 7 = Request To Send (RTS), dengan saluran ini DCE diminta untuk mengirimkan data oleh DTE.
8. pin 8 = Clear To Send (CTS), dengan saluran ini DCE memberitahukan bahwa DTE boleh mulai mengirimkan data.
9. pin 9 = Ring Indicator (RI), pada saluran ini DCE memberitahukan ke DTE bahwa sebuah stasiun menghendaki hubungan dengannya.
Untuk dapat menggunakan port serial perlu diketahui alamatnya. Biasanya tersedia dua port serial pada CPU, yaitu COM1 dan COM2. Umumnya COM1 berada di base address 1016 (3F8H), sedangkan COM2 di base address 760 (2F8H). Alamat tersebut adalah alamat yang biasa digunakan, tergantung dari komputer yang digunakan. Secara tepat alamat tersebut dapat dilihat pada peta memori, yaitu memori 0000.0400h untuk base address COM1 dan memori 0000.0402h untuk base address COM2 [10].
2.6.2.
RS232
RS232 merupakan standar yang biasanya digunakan untuk komunikasi serial antar alat dengan komputer. RS232 dikembangkan oleh Electronics Industries Association and The Telecommunications Industry (EIA/TIA) dan dipublikasikan pertama kali pada tahun 1962. Perkembangan ini jauh terjadi sebelum IC TTL populer, sehingga sinyal ini tidak ada hubungan sama sekali dengan level tegangan IC TTL. Standar ini hanya menyangkut komunikasi data antar komputer DTE dengan alat-alat pelengkap komputer DCE. Standar RS232 inilah yang digunakan pada port serial IBM kompatibel.
Standar sinyal serial RS 232 memiliki ketentuan level tegangan sebagai berikut:
3. Daerah tegangan antara -3V hingga +3V, ≤ -25V dan ≥ +25V adalah invalid level, yaitu daerah tegangan yang tidak memiliki logika pasti dan harus dihindari.
Rangkaian pengubah level tegangan TTL menjadi level tegangan RS232 menggunakan rangkaian voltage doubler atau rangkaian pengganda tegangan dan rangkaian voltage inverter atau rangkaian pembalik tegangan. Gambar 2-10 adalah contoh level tegangan RS232 pada pengiriman huruf ‘A’ dalam format ASCII tanpa bit paritas pada level TTL dan level RS 232 [10].
Gambar 2-10 Level Tegangan TTL dan RS232 Pada Pengiriman Huruf ‘A’ Tanpa Bit Paritas
2.7.
Pemrograman Visual Basic
Visual Basic merupakan pemrograman berorientasi objek (Object Oriented Programming/OOP). Visual Basic menyediakan objek-objek yang sangat kuat, berguna dan mudah dipakai. Pada Visual Basic yang dikerjakan pertama kali adalah membuat tampilan program terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan membuat kode yang akan digunakan oleh program [11]. Gambar Visual Basic IDE (Integrated Development Environment) dari Visual Basic ditunjukkan pada gambar 2-11.
IDE merupakan bidang kerja tempat progammer membuat aplikasi. Di dalam IDE terdapat Programming Tools, Toobox Controls, Form Windows, Properties Windows, Project Windows, Code Windows, Immediate Windows, Form Layout Windows, Online Help Systems.
a. ToolBox: Merupakan kumpulan alat yang dipakai untuk merancang tampilan dari aplikasi yang dibuat, termasuk kalau mau membuat objek seperti text area, berbagai tombol dan scroll bar. Letaknya ada di sebelah kiri dari gambar 2-12. b. Form: Bagian ini adalah tampilan yang akan dilihat oleh user. Di dalam form
terdapat berbagai kontrol yang bisa beraksi sesuai kode yang dibuat. Suatu aplikasi bisa mempunyai 5 sampai 6 form. Namun ada juga aplikasi yang mempunyai lebih banyak form. Letaknya ada di tengah atas dari gambar 2-12. c. Code Windows: Bagian ini adalah tempat untuk menuliskan kode atau program.
Ada dua combo box di bagian atas dari code windows, box yang kiri menunjukkan objek yang kodenya ditulis dan box yang kanan menunjukkan prosedur atau event dari kontrol yang sedang didefinisi kelakuannya. Letaknya ada di tengah bawah dari gambar 2-12.
d. Properties Window: Properties/karakter/sifat dari suatu kontrol ditentukan di window ini, misalnya warna dimensi dan berbagai operasi yang terkait dengan kontrol yang bersangkutan. Letaknya ada di kanan atas dari dari gambar 2-12. e. Project Windows: Suatu aplikasi dalam Visual Basic dibuat melalui project.
Project adalah kumpulan file yang saling berkaitan satu sama lain. Sebagian dari file ini berasal dari user, sedang sebagian lagi dibuat oleh sistem. Letaknya ada di kanan bawah dari gambar 2-12. Isi dari Project Window antara lain:
1) Satu file untuk tiap form (ekstensi .frm) 2) Satu file untuk tiap module (ekstensi .bas)
3) Satu file untuk tiap customcontrol (ekstensi .vbx)
Dalam Visual Basic disediakan costum control untuk komunikasi serial yaitu communication control. Bahasa pemrograman Visual Basic yang digunakan adalah:
1. Do [pernyataan-pernyataan] Loop Until [syarat]: Melakukan looping untuk membaca tiap karakter yang diterima sampai syarat terpenuhi.
2. [Variabel] = DoEvents(): Memberikan kesempatan pada sistem operasi untuk memproses kejadian (program) sampai selesai.
dimasukkan variabel.
4. Comm1.Output = [Variabel]: Mengirimkan karakter-karakter yang terdapat pada variabel melalui port Comm1.
Berikut adalah kode program beserta keterangannya pada prosedur penerimaan data serial:
1. Comm1.CommPort = 1, perintah ini digunakan untuk menginisialisasi penggunaan port com1 dengan nama “Comm1”
2. Comm1.Settings = ‘1200,N,8,1”, perintah ini digunakan untuk mengeset port com1 dengan parameter sebagai berikut:
1.Angka pertama menunjukkan kecepatan transmisi data 1200 baud. 2.N (none) menunjukkan tidak ada paritas yang digunakan.
3.Angka ketiga menunjukkan jumlah bit yang dikirim dalam 1 karakter yaitu 8 bit.
4.Angka terakhir menunjukkan bit akhir (stop bit) dalam satu karakter.
3. Comm1.InputLen = 0, perintah ini digunakan untuk menyatakan banyaknya karakter yang akan dibaca jika input digunakan.
4. Comm1.PortOpen = True, perintah ini digunakan untuk membuka (true) atau menutup (false) port Comm1.
Berikut adalah kode program pada prosedur pengiriman data serial: 1. Comm1.CommPort = 1
2. Comm1.Settings = ‘1200,N,8,1” 3. Comm1.InputLen = 0
4. Comm1.PortOpen = True
5. Comm1.OutputLen = “HAI APA KABAR? SALAM MANIS DARIKU + Chr$(13)
6. Comm1.PortOpen = False
2.8.
Mikrokontroler MC68HC908QB8
2.8.1.
Gambaran Umum
strategi Complexity Instruction Set Computer (CISC) dengan arsitektur Von Neumann. Semua mikrokontroler dalam keluarga ini memakai Central Processor Unit (CPU) M68HC08 dan tersedia dengan berbagai modul, tipe, ukuran memori dan berbagai tipe kemasan.
MC68HC908QB8 memiliki 8 kbyte flash memori, 256 byte Random Access Memory (RAM), 4 saluran Timer Interface Module (TIM) 16 bit, 10 saluran Analog to Digital Converter (ADC) 10 bit, modul Enhanced Serial Communications Interface (ESCI), modul Serial Peripheral Interface (SPI), internal osilator yang dapat diatur secara software, memiliki kemampuan Auto Wakeup dari intruksi stop, kompatibel dengan kode objek keluarga M68HC05 dan didesain untuk daya rendah dengan mode stop and wait [12].
2.8.2.
Port-Port
Input/Output
(
PORTS
)
Pada MC68HC908QB8 terdapat 13 pin I/O bidirectional dan 1 pin khusus input. Semua I/O pin dapat diprogram sebagai input ataupun output. Port A adalah port dengan fungsi khusus 6-bit yang men-share keenam pinnya dengan modul keyboard interrupt (KBI), 4 saluran TIM, ADC 10 bit, IRQ, reset dan osilator. Port B adalah port dengan fungsi khusus yang men-share kedelapan pinnya dengan saluran 4 TIM, ADC 10 bit, modul SPI dan modul ESCI. Tiap pin Port A dan Port B juga memiliki devais pullup, yang dikonfigurasi program apabila pin port yang bersangkutan dikonfigurasi sebagai input. Gambar konfigurasi Pin Mikrokontroler MC68HC908QB8 ditunjukkan pada gambar 2-12 di bawah ini.
2.8.2.1.
Register Data
Port
A
Register data port A (PTA) berisi sebuah pengunci data (latch), untuk masing-masing pin port A. Port A adalah port 6 bit, yang keenam pinnya berbagi fungsi dengan interupsi keyboard. Setiap pin port A juga memiliki sebuah piranti pullup resistor yang dikonfigurasikan dengan perangkat lunak, jika pin port A digunakan sebagai masukan. Gambar register data port A ditunjukkan pada gambar 2-13 di bawah ini.
Gambar 2-13 Register Data Port A (PTA)
Bit port A (PTA0 – PTA5] merupakan bit-bit baca/tulis yang terprogram secara software. Arah data dari tiap pin port A dikendalikan oleh bit yang sesuai pada data directionregister A. Reset tidak mempengaruhi data port A.
Bit Auto Wakeup Latch Data (AWUL) merupakan bit baca yang berisi nilai dari adanya permintaan auto wakeup interrupt. Sinyal permintaan wakeup dibangkitkan secara internal.
Data Direction Register A (DDRA) menentukan apakah tiap pin port A adalah input atau output. Menulis logika 1 pada bit DDRA, akan menghubungkan outputbuffer dengan pin port A yang bersangkutan, sedangkan menulis logika 0akan memutuskan output buffer dengan pin port A yang bersangkutan. Gambar 2-14 menunjukkan register DDRA
Gambar 2-14 Data Direction Register A (DDRA)
1 = pin port A dikonfigurasi sebagai output. 0 = pin port A dikonfigurasi sebagai input.
Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE ) berisi sebuah devais pullup, yang dapat dikonfigurasi secara software untuk tiap pin port A. Tiap bit dapat dikonfigurasikan secara individual dan membutuhkan data direction register (DDRAx) yang bersangkutan dikonfigurasi sebagai input. Tiap pullup device secara otomatis dan dinamis diputus ketika bit DDRAx yang bersangkutan dikonfigurasi sebagai output. Gambar 2-15 menunjukkan register PTAPUE.
Gambar 2-15 Port A Input Pullup Enable Register (PTAPUE)
PTAPUE0 – PTAPUE5, digunakan untuk mengaktifkan devais pullup pada pin port A, terprogram secara software.
1 = Pin port A yang bersangkutan dikonfigurasi menggunakan internal pullup jika bit DDRA 0 (input).
0 = Devais pullup tidak terhubung dengan pin port A yang bersangkutan, tanpa melihat keadaan DDRA.
OSC2EN, untuk mengaktifkan PTA4 sebagai pin OSC2. Bit baca/tulis ini mengkonfigurasi pin OSC2 ketika memilih RC osilator. Bit ini tidak mempengaruhi pilihan osilator XTAL atau osilator eksternal.
1 = pin OSC2 sebagai output dari RC oscillator clock (BUSCLKX4).
0 = pin OSC2 dikonfigurasi sebagai PTA4 I/O, memiliki semua fungsi interupsi dan pullup.
2.8.2.2.
Register Data
Port
B
bit sesuai dengan bit pada Data Direction Register B (DDRB). Reset tidak memberi pengaruh pada data port B. Gambar 2-16 menunjukkan register data port B.
Gambar 2-16 Register Data Port B (PTB)
DDRB menentukan apakah tiap pin port B adalah input atauoutput. Menulis logika 1 pada bit DDRB akan menghubungkan outputbuffer dengan pin port B yang bersangkutan, sedangkan menulis logika 0akan memutuskan output buffer dengan pin port B yang bersangkutan. Gambar 2-17 menunjukkan register DDRB.
Gambar 2-17 Data Direction Register B (DDRB)
Bit-bit DDRB merupakan bit baca/tulis yang mengendalikan arah data port A. Reset meng-clear-kan bit DDRB[7:0], sehingga semua pin port B dikonfigurasi sebagai input.
1 = pin port B dikonfigurasi sebagai output. 0 = pin port B dikonfigurasi sebagai input.
Port B Input Pullup Enable Register (PTBPUE ) berisi sebuah devais pullup yang dapat dikonfigurasi secara software untuk tiap pin port B. Tiap bit dapat dikonfigurasikan secara individual dan membutuhkan data direction register (DDRBx) yang bersangkutan dikonfigurasi sebagai input. Tiap pullup device secara otomatis dan dinamis diputus ketika bit DDRBx yang bersangkutan dikonfigurasi sebagai output. Gambar 2-18 menunjukkan register PTBPUE.
PTBPUE0 – PTBPUE7, digunakan untuk mengaktifkan devais pullup pada pin port B, terprogram secara software.
1 = Pin port B yang bersangkutan dikonfigurasi menggunakan internal pullup jika bit DDRA 0 (input).
0 = Devais pullup tidak terhubung dengan pin port B yang bersangkutan, tanpa melihat keadaan DDRB.
2.8.3.
External Interrupt
(IRQ)
Pin IRQ berbagi fungsi dengan PTA2, PTA2 juga berfungsi sebagai general input/output pin dan pin interupsi keyboard. Kemampuan dari modul IRQ adalah terdapat sebuah pin interupsi ekskternal, memiliki kontrol bit interupsi IRQ, hysterisis buffer, sensitivitas interupsi yang dapat diprogram, terdapat pilihan internal/eksternal pullup resistor.
2.8.3.1.
IRQ
Status and Control Register
(INTSCR)
INTSCR yang ditunjukkan pada Gambar 2-19, mengendalikan dan mengawasi operasi dari modul IRQ. INTSCR mempunyai empat fungsi:
1. Menunjukkan status dari flag IRQ. 2. Menghapus interupsi latch IRQ.
3. Menutupi (mask) permintaan interupsi IRQ. 4. Mengendalikan sensitivitas picuan dari pin IRQ.
Gambar 2-19 IRQ Status and Control Register (INTSCR)
Bit Interrupt Request Acknowledge (ACK), dengan menulis logika 1 pada bit yang hanya bisa ditulis ini, akan membuat nol IRQ lacth. ACK selalu dibaca sebagai logika 0. Kondisi reset akan membuat ACK menjadi nol.
Interrupt Mask ( IMASK ), dengan menulis logika 1 pada bit baca tulis ini, akan membuat interupsi IRQ tidak aktif. Kondisi reset membuat IMASK1 menjadi nol. Logika 1 akan membuat permintaan interupsi IRQ tidak aktif dan logika 0 akan membuat permintaan interupsi IRQ aktif.
Edge/Level Select ( MODE ), bit baca/tulis ini mengendalikan sensitivitas picuan dari pin IRQ. Kondisi reset membuat MODE menjadi nol. Logika 1 membuat permintaan interupsi IRQ pada tepi turun dan tingkat rendah dan logika 0 membuat permintaan interupsi IRQ hanya pada tepian turun.
2.8.4.
Keyboard Interrupt Module
(KBI)
Pada MC68HC908QB8 terdapat 5 pin Interupsi keyboard dengan bit enable -nya masing-masing disertai sebuah pin untuk keyboard interrupt mask. Bila pin dikonfigurasikan sebagai input, komponen pullup terintegrasi dapat diprogram secara software. Interupsi keyboard memiliki sensitivitas interupsi yang dapat diprogram secara software.
Keyboard Status and Control Register (KBSCR) yang ditunjukkan pada gambar 2-20 mengendalikan dan mengawasi operasi dari modul KBI. KBSCR mempunyai 3 fungsi:
1. Menandai adanya permintaan interupsi keyboard. 2. Menghapus permintaan interupsi keyboard. 3. Melakukan masking terhadap interupsi keyboard.
KBI Flag (KEYF ), merupakan bit status yang hanya bisa dibaca. KBSCR akan berlogika tinggi pada saat terdapat permintaan interupsi keyboard yang belum dilayani dan berlogika rendah menandakan tidak terdapat permintaan interupsi keyboard yang belum dilayani
Bit Keyboard Acknowledge (ACKK) selalu terbaca sebagai logika 0. Memberikan logika 1 pada bit yang bersifat read-only ini, akan membatalkan permintaan interupsi keyboard yang belum dilayani pada port A.
Bit Keyboard Interrupt Mask (IMASKK), dengan memberikan logika 1 pada bit ini akan mencegah terjadinya permintaan interupsi keyboard pada port A.
Bit Keyboard Triggering Sensitivity (MODEK), berfungsi mengendalikan sensitivitas interupsi keyboard pada port A. Pada logika 1 sensitivitas interupsi keyboard terjadi pada logika pinggiran negatif dan selama logika rendah. Sedangkan pada saat logika 0 sensitivitas interupsi keyboard terjadi hanya pada logika pinggiran negatif.
Keyboard Interrupt Enable Register (KBIER) dapat mengaktifkan atau menonaktifkan permintaan interupsi keyboard yang belum dilayani pada port A. KBIER ditunjukkan pada gambar 2-21.
Gambar 2-21 Port AKeyboard Interrupt Enable Bits (KBIER)
Masing-masing bit, dapat mengaktifkan atau menonaktifkan permintaan interupsi keyboard terhadap pin yang saling berkorespondensi pada port A. Reset akan menonaktifkan permintaan interupsi keyboard pada port A.
1 = pin KBIx dapat menerima permintaan interupsi keyboard. 0 = pin KBIx tidak dapat menerima permintaan interupsi keyboard.
2.8.5.
Analog to Digital Converter
(ADC)
MC68HC908QB8 memiliki modul ADC10 dengan fitur: 1. Algoritma pendekatan linier dengan resolusi 10 bit.
3. Konversi secara periodik atau terus-menerus. 4. Kecepatan konversi dapat diatur.
5. Konversi yang dilengkapi dengan flag dan interupsi. 6. Inputclock-nya dapat dipilih lebih dari 3 sumber. 7. Mode operasi stop and wait dengan noise rendah.
ADC10 menggunakan pendekatan untuk mengubah input yang diambil dari ADVIN untuk diubah menjadi data digital. Pendekatan dilakukan dengan membulatkan input dalam bentuk nilai 8 atau 10 bit untuk menghasilkan keakuratan yang lebih tinggi dan mendapatkan mekanisme yang lebih baik untuk mencapai tegangan peralihan yang ideal.
Untuk konversi yang tepat, tegangan dari ADVIN harus berada antara VREFH dan VREFL. Jika ADVIN sama dengan atau melewati VREFH, ADC10 merubah sinyal menjadi $3FF untuk representasi 10 bit dan $FF untuk representasi 8 bit. Jika ADVIN sama dengan atau dibawah VREFL, ADC10 merubah sinyal menjadi $0000. Tegangan input antara VREFH dan VREFL diubah dalam bentuk konversi yang linier .
Waktu konversi tergantung pada beberapa faktor seperti, waktu sampling, frekuensi bus, apakah Asynchronous Clock Source Enable (ACLKEN) dalam keadaan set dan waktu sinkronisasi. Waktu maksimum untuk konversi total ditentukan oleh sumber yang dipilih dan rasio pembagian yang dipilih. Sumber clock dapat dipilih dengan bit Input Clock Select Bit (ADICLK) dan ACLKEN, sedangkan rasio pembagian diatur dari bit Clock Divider Bits (ADIV). Sebagai contoh, jika sumber clock alternatif adalah 16 MHz yang dipilih sebagai sumber input clock, input clock dibagi menjadi 8 dan frekuensi bus 4 MHz, kemudian waktu konversi untuk 10 bit adalah:
s 11,25 MHz
4 siklus 3 MHz/8
16
ADCK siklus
21 maksimum konversi
Waku = + bus= μ
Jumlah siklus bus = 11,25µs x 4 MHz = 45 siklus
Resolusi ADC = DDn 2 V
; n = Jumlah bit (8/10) ... (2.3.a.)
Resolusi ADC terhadap Inputnya =
Inputnya Resolusi
ADC Resolusi
ADC10 Status and Control Register (ADCSC) yang ditunjukkan pada gambar 2-22 mengendalikan dan mengawasi operasi dari modul ADC10.
Gambar 2-22 ADC10 Status and Control Register (ADCSC)
Bit Conversions Complete (COCO) merupakan bit yang hanya dapat dibaca, yang di-set pada akhir tiap konversi. COCO akan di-clear-kan pada saat ADCSC ditulis atau sewaktu register data dibaca. Logika 1 pada bit yang bersifat read-only ini, menandakan konversi selesai. Sebalinya, logika 0 pada bit ini menandakan konversi belum selesai.
Bit Interrupt Enable (AIEN), ketika bit ini di-set sebuah interupsi dihasilkan pada akhir konversi. Sinyal interupsi di-clear-kan ketika register data dibaca atau ADCSC ditulis. Menulis logika 1 pada bit ini, menandakan interupsi ADC10 diijinkan. Sebaliknya, menulis logika 0 pada bit ini menandakan interupsi ADC10 tidak diijinkan
Bit Continuous Conversion Bit (ADCO), ketika bit di-set ADC10 akan mengkonversi cuplikan secara kontinyu dan memperbaharui register hasil, diakhir tiap konversi. Bit Channel Select (ADCH4 - ADCH0) membentuk 5 bit field, yang digunakan untuk memilih salah satu dari saluran input. ADC10 Result High Register (ADRH), merupakan register yang menyimpan MSB dari hasil konversi dan selalu diperbaharui setiap waktu konversi selesai. Bit-bit yang lain terbaca sebagai 0. Gambar 2-23 menunjukkan register ADRH.
ADC10 Result Low Register (ADRL), merupakan register yang menyimpan LSB dari hasil konversi dan selalu diperbaharui setiap waktu konversi selesai. Gambar 2-24 menunjukkan register ADRL.
Gambar 2-24 Register Data Low ADC10
ADC10 Clock Register (ADCLK), merupakan register yang memilih frekuensi clock ADC10 dan mode operasi. Gambar 2-25 menunjukkan register ADCLK.
Gambar 2-25 Register Clock ADC10 (ADCLK)
Bit Low Power Configuration (ADLPC) mengendalikan kecepatan dan daya yang dikonsumsi selama proses konversi. Menulis logika 1 pada bit ADLPC berarti menggunakan konfigurasi daya rendah. Sebaliknya, menulis logika 0 pada bit ADLPC menggunakan konfigurasi kecepatan tinggi. Bit Clock Divider (ADIV1 dan ADIV0) memilih rasio pembagi yang digunakan ADC10 untuk menghasilkan clock internal ADCLK.
Bit Input Clock Select (ADICLK), digunakan untuk memilih bus clock atau sumber clock alternatif sebagai masukan clock, ketika ACKLEN di-clear-kan. Menulis logika 1 pada bit ACKLEN, akan memilih clockbus internal sebagai sumber clock. Sebaliknya, menulis logika 0 pada bit ACKLEN , akan memilih clock alternatif sebagai sumber clock.
Hardware Triggered Mode Selection (MODE1 – MODE0), digunakan untuk memilih operasi dengan 8 atau 10 bit.
00 = 8 bit, picuan ADCSC secara software. 01 = 10 bit, picuan ADCSC secara software. 10 = Dipesan.
Long Sample Time Configuration (ADLSMP), digunakan untuk mengatur waktu sampling ADC10 pada 3,5 atau 23,5 siklus clock ADCK.
1 = waktu sampling yang panjang (23,5 cycles). 0 = waktu sampling yang pendek (3,5 cycles).
Asynchronous Clock Source Enable (ACLKEN), digunakan untuk mengaktifkan sumber clock asinkron, sebagai input clock dan memungkinkan stop mode.
1 = clock asinkron dipilih sebagai sumber clock.
29
BAB III
RANCANGAN PENELITIAN
Diagram blok dari Stasiun Cuaca Mini akan ditunjukkan pada Gambar 3-1.
Gambar 3-1 Rancangan Diagram Blok Stasiun Cuaca Mini
Cara kerja dari diagram blok di atas adalah sebagai berikut:
1. Blok sensor suhu: LM35 akan mengubah panas menjadi tegangan. Kemudian tegangan keluaran dari LM35 akan dikirimkan ke mikrokontroler sebagai informasi suhu udara.
2. Blok sensor curah hujan: Pin IRQ akan terpicu (tepian turun negatif ) ketika optocoupler terhalang. Keluaran dari optocoupler akan dikirimkan ke mikrokontroler sebagai informasi jumlah curah hujan. Setiap kali terhalang menandakan bahwa wadah penampung sebesar 0,5 mm telah terisi penuh.
3. Blok pengumpul data: Mikrokontroler MC68HC908QB8 merupakan pengumpul data dari setiap blok. Mikrokontroler menerima informasi dari sensor suhu, sensor curah hujan dan data waktu/penanggalan dari RTC. Data-data tersebut diolah terlebih dahulu sebelum dikirimkan ke PC. Proses pengumpulan data akan diatur oleh mikrokontroler secara software.
5. Blok komputer: Data yang dikirim dan diterima dari komputer ke mikrokontroler dilakukan secara serial, kemudian data-data tersebut akan ditampilkan pada layar monitor menggunakan perangkat lunak Visual Basic. Proses pengaturan jam untuk RTC diatur menggunakan sebuah tombol yang berada pada form utama.
3.1.
Perancangan Perangkat Keras
3.1.1.
Perancangan Sensor Suhu
Sensor suhu yang dipakai pada perancangan ini adalah sensor suhu linear LM35 yang memiliki karekteristik tegangan keluaran sebesar 10 mV/P
o
PC. Tegangan keluaran LM35 akan dihubungkan dengan pin PTA4 (AD2) pada mikrokontroler.
VCC
PTA4
U4
LM35
1 2
3
VS+ VOUT
GN
D
C8 1uF
R7 150 R8 150
Gambar 3-2 Rancangan Sensor Suhu dengan IC LM35 [6]
Dari gambar 3-2 di atas, nilai resistor 75 Ω tidak terdapat di pasaran. Untuk mengatasi hal tersebut dibutuhkan dua buah resistor 150 Ω (diparalel). Maksud penambahan resistor 75 Ω dan kapasitor 1 µF adalah sebagai damper R-C sensor LM35, sehingga dapat mengurangi noise yang ditimbulkan kabel penghubung antara sensor dan mikrokontroller.
Rparalel = = Ω
+ =
+ 150 150 75
150 x 150 R8 R7
R8 x R7
udara akan diatur secara software pada mikrokontroler. Berikut perhitungan resolusi ADC terhadap LM35:
Resolusi ADC = 4,8828125mV 024
1 5V 2
V
10 DD
=
= ≈ 5 mV
Resolusi ADC terhadap LM35 =
C o mV/ 0 1
mV 4,8828125 LM35
Resolusi ADC
Resolusi =
= 0,48828125 P o
P
C ≈ 0,5 P O
P
C
Misal suhu yang terukur pada LM35 = 25 P o
P
C, maka data yang akan diterima di
dalam register mikrokontroler adalah : 50 32H C
0,5 C 25
o o
= =
3.1.2.
Perancangan Sensor Tingkat Curah Hujan
3.1.2.1.
Tipping-Bucket
[3]
Perancangan tipping-bucket mengacu pada dasar teori pada bab II. Pada perancangan ini untuk mendeteksi banyaknya jumlah curah hujan yang diukur, menggunakan sensor optis dengan konfigurasi terhalang ON. Berdasarkan hasil dari studi laboratorium di Badan Penelitian dan Pengembangan Pusat Penelitian dan Pengembangan Sumberdaya Air Balai SABO, Sopalan, Maguwoharjo, Depok, Sleman, jumlah air hujan yang masuk ke dalam wadah penampung adalah 1 mm dan 2 pulsa mewakili 2 mm air hujan. Gelas ukur yang digunakan, harus sesuai dengan luas corong, yaitu 200 cmP
2
P
. Panjang pipa dan besar kemiringan corong masukan tidak mempengaruhi besarnya jumlah curah hujan yang terukur. Ukuran yang harus diperhatikan pada perancangan ini adalah luasan corong masukan dan besarnya wadah penampung air. Berikut gambar rancangan sensor pengukur curah hujan beserta ukuran-ukurannya.
Pada perancangan ini bahan yang digunakan sebagai wadah penampung menggunakan akrelik 3 mm. Model dan ukuran dari wadah penampung, menyesuaikan model rain gauge yang berada pada Balai SABO. Untuk corong masukan digunakan corong berbahan seng dengan luasan 200 cmP
2
P
penampung, akan langsung dibuang keluar melalu pipa pembuangan berbahan paralon. Berikut gambar model rancangan sensor pengukur curah hujan.
Gambar 3-3 Rancangan Sensor Pengukur Curah Hujan
3.1.2.2.
Sensor Optis dan Transistor Sebagai Saklar
Bila fototransistor terhalang atau tidak mendapatkan cahaya dari LED, maka fototransistor akan OFF (cut-off) sehingga nilai Vo mendekati dengan Vcc. Akan tetapi, bila fototransistor tidak terhalang atau mendapatkan cahaya dari LED, maka fototransistor akan ON (saturasi) sehingga Vo mendekati nol (GND). Fungsi transistor sebagai saklar adalah untuk menyalakan LED sebagai indikator adanya cacahan jumlah curah hujan.
Pada perancangan ini diinginkan IBLedB = 10 mA; VBLedB = 1,4 V karena berbahan silikon dan IBCB = 1 mA; VBCE = 2,5 V, maka untuk mendapatkan nilai RB B2B dan RB3 Bdapat dilakukan perhitungan dengan mengacu pada rumus 2.1.a dan 2.1.b:
-Vcc + IBLedB. RB3B + VBLedB = 0 ; rumus 2.1.a -Vcc + Ic. RB4B + VBCEB = 0 ; rumus 2.1.b
RB2 B=
Led Led
I V -Vcc
RB3 B=
C CE
I V -Vcc
RB2 B= = Ω
− 360
10 . 10
1.4 -5
3 RB3 B= 2.500Ω
10 . 1
2,5 -5
Dari hasil perhitungan nilai hambatan yang diperoleh adalah RB2B = 360 Ω dan RB3B = 2k5, namun nilai hambatan tersebut tidak terdapat dipasaran, sehingga pada prakteknya digunakan hambatan sebesar 330 Ω dan 2k2 Ω.
Saat ada tegangan masukan ke basis transistor 0,7 > V > 12, maka ada arus yang melewati basis sehingga transistor ON dan membuat tegangan keluaran kolektor transistor rendah atau berlogika “0”. Saat tegangan masukan ke basis transistor di bawah 0,7 volt, maka tidak ada arus yang melewati basis sehingga transistor OFF dan membuat tegangan keluaran kolektor transistor tinggi atau berlogika “1”.
Pada perancangan ini diinginkan IBCB = 0,6 mA; VBceB(sat) = 6 V, maka Untuk menentukan nilai RB5 B dan RB6 Buntuk rangkaian transistor sebagai saklar, mengacu pada rumus 2.2.a dan 2.2.b:
RB5 B=
Ic sat Vce Vcc− ( )
; rumus 2.2.a
RB6B = Ib
Vbe Vcc−
; rumus 2.2.b
RB5B =
mA V V
6 , 0
6 12 −
= 10 kΩ ; RB6B =
mA V V
4 , 0
7 , 0 12 −
= 28.250 Ω
Dari hasil perhitungan nilai hambatan yang diperoleh adalah RB5B = 10 KΩ dan RB6 B= 28.250 Ω. Karena di pasaran tidak terdapat nilai RB6 B= 28.250Ω, maka dipilih nilai yang paling mendekati yaitu 27 kΩ.
VCC=5V VCC=12V
VCC=5V
IRQ
LED
PHOTO NPN
1
3 R6
27k R2
2k2 R3
330
R5 2k2
2N2222A
3 2
1
D1 LED R4 330
3.1.3.
Perancangan Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1305
DS1305 merupakan perangkat keras yang memberikan informasi jam dan kalender, serta menyediakan memori sebesar 96 byte. Pada perancangan ini komunikasi antara mikrokontroler dengan DS1305 dilakukan dengan modul SPI yang dimiliki mikrokontroler. Modul SPI membutuhkan 3 kabel, 2 kabel (SDI/SDO) untuk jalur data dan 1 kabel untuk clock. Koneksi mikrokontroler dengan DS1305 ditunjukkan pada Gambar 3-5 [7]. Agar DS1305 dapat beroperasi harus dilakukan pengesetan secara hardware sebagai berikut:
1. Pin X1 dan X2 dihubungkan dengan kristal 32,768 kHz.
2. Pin Vbat dihubungkan dengan baterai 3 Volt (berbahan lithium) untuk catu daya cadangan, agar pada saat catu daya utama terputus sistem jam, kalender dan data pada memori tidak hilang.
3. Pin SDI dihubungkan dengan mikrokontroler pada pin PTB1/MOSI (Master Out Serial IN). Sedangkan SDO dihubungkan dengan mikrokontroler pada pin PTB2/MISO (Master IN Serial OUT).
4. Pin SCLK dihubungkan dengan mikrokontroler pin PTB0/SCK (Serial Clock). Pada saat pembacaan dan penulisan data, RTC memerlukan sinyal clock. Pin PTB0 mikrokontroler difungsikan untuk mengeluarkan sinyal clock yang diatur secara software.
5. Pin INT0 dihubungkan dengan mikrokontroler pin PTA3/KBI3. Pin ini akan mengeluarkan logika rendah dan digunakan sebagai sumber interupsi
keyboard. Resistor pullup dibutuhkan pada pin INT0, jika diharapkan arus yang dikonsumsi mikrokontroler pada setiap pin maksimal 0,15 mA pada VBCCB = 5 V, maka perhitungan Rpullup adalah :
Ω = =
=
= 33.000Ω 33k
mA 0,15
5V I
Vcc Rpullup
6. Pin CE dihubungkan dengan mikrokontroler pin PTA1. Sinyal CE harus berada pada kondisi tinggi selama proses read/write.
7. Pin SERMODE dihubungkan dengan Vcc. Pin ini berfungsi untuk memilih komunikasi DS1305 dengan mikrokontroler. Komunikasi yang digunakan pada perancangan ini adalah SPI.
VCC = 5 V U1 MC68HC908QB8 15 14 12 11 8 Ptb0/sck/AD4 Ptb1/mosi/AD5 Pta1/tch1/AD1 Ptb2/miso/AD6 Pta3/kbi3/RST -3V BATTERY R1 33k C3 100n U2 D S 1 305 6 7 8 13 15 3 4 9 10 11 12 2 14 16 1 INT0 INT1 GN D SDO PF X1 X2 SERMODE CE SCLK SDI VBAT VC C IF VC C 1 VCC2
Y 1 32,768 kHz
Gambar 3-5 Rancangan Koneksi Mikrokontroler dengan DS1305
3.1.4.
Perancangan Pengubah Level Tegangan TTL menjadi RS232
Pengubahan level tegangan TTL dari mikrokontroler MC68HC90QB8 menjadi tegangan dengan level RS232 menggunakan IC MAX232. Rancangan pengubah level tegangan TTL menjadi tegangan RS232 ini mengikuti konfigurasi dari datasheet MAX232. Input TTL pada MAX232 ada dua, yaitu T1BINB dan T2BINB. Pada perancangan dipilih T2BINB sebagai input tegangan TTL dari mikrokontroler, yaitu data yang akan dikirim. Sedangkan output TTL pada MAX232 juga ada dua saluran, yaitu R1BoutB dan R2BoutB . Pada perancangan, dipilih R2BoutB sebagai jalur data yang diterima oleh mikrokontroler. Sedangkan input dan output yang terhubung dengan port serial dihubungkan dengan pin T2BoutB dan R2BoutB. Ground rangkaian dengan ground pada bagian komputer dihubungkan, agar referensi tegangan antar kedua perangkat sama sehingga data dapat diterima dan dikirim dengan acuan yang sama. Gambar 3-6 menunjukkan konfigurasi MAX232 dengan DB9 dan I/O Mikrokontroler [10].
VCC = 5 V
C7 1uF C4 1uF C5 1uF P1 CONNECTOR DB9 5 9 4 8 3 7 2 6 1 U3 MAX232 13 8 11 10 1 3 4 5 2 6 12 9 14 7 16 15 R1IN R2IN T1IN T2IN C+ C1-C2+ C2-V+ V-R1OUT R2OUT T1OUT T2OUT VC C GN D C6 1uF PTB4/Tx PTB5/Rx
Fungsi kapasitor pada rangkaian pengubah level tegangan TTL ke level tegangan RS232, yaitu sebagai kapasitor eksternal untuk voltage doubler. Masing-masing kapasitor digunakan sebagai berikut:
1. CB5 B+ sebagai kapasitor “+” internal voltage doubler. 2. CB5 B─ sebagai kapasitor “-” internal voltage doubler. 3. CB6 B+ sebagai kapasitor “+” internal voltage doubler. 4. CB6 B─ sebagai kapasitor “-” internal voltage doubler.
Nilai-nilai kapasitor yang digunakan sesuai dengan nilai-nilai yang tertera pada datasheet MAX232. Bila nilai CB5B dan CB6B dinaikkan, maka akan mengurangi nilai impedansi input rangkaian voltage doubler dan inverter. Bila nilai CB4B dan CB7B dinaikkan, maka akan mengurangi riak catu daya.
3.2.
Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak dibagi menjadi dua bagian, yaitu perancangan perangkat lunak mikrokontroler dan Visual Basic 6.0. Program yang dirancang terdiri atas program utama dan subrutin.
3.2.1.
Perancangan Perangkat Lunak Mikrokontroler
