PENGENDALI LAMPU TAMAN SISTEM TELEPON BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
TUGAS AKHIR
Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Diploma Tiga Untuk mencapai gelar Ahli Madya
Disusun Oleh :
Nama : Kurniawan Setianto NIM : 5352302005
Program Studi : Diploma Tiga Teknik Elektro Konsentrasi : Instrumentasi dan Kendali
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2006
ii
Kurniawan Setianto (2006). Pengendali Lampu Taman Sistem Telepon Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Tugas Akhir. Program Studi D3 Teknik Elektro. Konsentrasi Teknik Instrumentasi dan Kendali. Fakultas Teknik. Universitas Negeri Semarang.
Pada umumnya, lampu taman dikendalikan secara manual sehingga seseorang yang akan meninggalkan rumah harus menyalakan terlebih dahulu sebelum bepergian. Pembuatan pengendali lampu taman sistem telepon berbasis mikrokontroler AT89S51 dilatarbelakangi oleh semakin berkembangnya peralatan elektronika yang menggunakan pengendali jarak jauh.
Pengendali lampu taman sistem telepon berbasis mikrokontroler AT89S51 terdiri atas beberapa rangkaian penyusun, yaitu rangkaian deteksi dering, rangkaian hook, rangkaian detektor DTMF, mikrokontroler, dan rangkaian sakelar. Rangkaian deteksi dering berfungsi untuk mendeteksi adanya sinyal dering pada line telepon dan rangkaian hook berfungsi untuk menghubungkan line telepon dengan alat kendali. Sedangkan rangkaian detektor DTMF berguna untuk mendeteksi nada-nada DTMF yang masuk ke dalam alat kendali. Mikrokontroler sebagai pusat pengendali mengatur jalannya proses pengendalian serta rangkaian sakelar sebagai driver untuk dihubungkan pada beban yaitu lampu taman.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa unit pengendali lampu taman sistem telepon berbasis mikrokontroler AT89S51 dapat berjalan dengan baik. Meskipun tegangan yang dihasilkan kurang dari 5 volt namun tetap dapat bekerja karena range kondisi high mikrokontroler yaitu 1,9 – 5,5 volt. Faktor komponen dan pengawatan juga mempengaruhi menurunnya tegangan yang dihasilkan.
iii Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada :
Hari : Senin
Tanggal : 7 Agustus 2006
Pembimbing
Drs. Slamet Seno Adi, M. Pd, M. T NIP. 131474227
Penguji II
Drs. Suryono NIP. 131474228
Penguji I
Drs. Slamet Seno Adi, M. Pd, M. T NIP. 131474227
Ketua Jurusan
Drs. Djoko Adi Widodo, M. T NIP. 131570064
Ketua Program Studi
Drs. Agus Murnomo, M. T NIP. 131616610
Dekan,
Prof. DR. Soesanto NIP. 130875753
iv MOTTO :
1. Jalanilah hidup dengan penuh keyakinan.
2. Hidup hanya sekali maka isilah hidupmu dengan kebahagiaan.
3. Jangan pernah menilai sebuah buku dari covernya tetapi nilailah sebuah buku dari isi didalamnya.
PERSEMBAHAN :
Bapak Ibuku tercinta atas dorongan serta doa-doanya Kakak dan Adikku tersayang
v
Alhamdulillah, puji dan syukur senantiasa dipanjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga Laporan Tugas Akhir berjudul “ PENGENDALI LAMPU TAMAN SISTEM TELEPON BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51” dapat terselesaikan.
Dalam penyusunan hingga terselesinya Laporan Tugas Akhirini banyak mendapat bimbingan dan pengarahan dari berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini diucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Slamet Seno Adi, M. Pd, M. T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 2. Bapak Drs. Djoko Adi Widodo, M. T serta Bapak Drs. Agus Murnomo, M. T, selaku
Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang dan Ketua Program Studi Diploma Tiga Teknik Elektro Universitas Negeri Semarang.
3. Kedua Orang tua atas bantuan spiritual maupun material. 4. Teman-teman atas semangat dan motivasi yang diberikan.
Penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, maka saran dan kritik sangat diharapkan guna sempurnanya laporan ini. Semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat memenuhi tujuan dan bermanfaat bagi pembaca.
Semarang, Juli 2006
vi
ABSTRAK...ii
HALAMAN PENGESAHAN ... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN...iv
KATA PENGANTAR ...v
DAFTAR ISI...vi
DAFTAR LAMPIRAN...x
DAFTAR GAMBAR ...xi
DAFTAR TABEL... xii
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...1 B. Tujuan ...2 C. Manfaat ...2 BAB II ISI A. LANDASAN TEORI...3 1. Mikrokontroler...3
1.1 Bagian-Bagian Pokok Mikrokontroler...3
a. CPU (Central Processing Unit)...3
b. Memori...4
vii
1.2 Mikrokontroler AT89S51 ...6
2. Telepon ...9
2.1 Blok Diagram Pesawat Telepon...9
a. Rangkaian Pemanggil (Dialer) ...10
b. Rangkaian Bell (Tone Ringer) ...10
c. Rangkaian Bicara (Speech Network) ...10
2.2 Macam-macam Keadaan Pesawat Telepon...10
a. Keadaan On Hook...10
b. Keadaan Off Hook...11
c. Keadaan Pemanggilan (Dialing)...11
d. Keadaan Pembicaraan...11
e. Keadaan Pemutusan Hubungan ...12
2.3 Macam-macam Nada Pada Pesawat Telepon ...12
a. Nada Pilih (Dialing Tone)...12
b. Nada Panggil Balik (Ring Back Tone) ...12
c. Nada Sibuk (Busy Tone)...13
2.4 Sistem Pensinyalan Pada Pesawat telepon...13
a. Signalling Decadic...13
b. Signalling DTMF...13
3. Dekoder DTMF MT8888...14
viii
1.2 Perangkat Keras ...18
a. Rangkaian Deteksi Dering...18
b. Rangkaian Hook...18
c. Rangkaian Detektor DTMF ...19
d. Mikrokontroler...21
e. Rangkaian Sakelar ...22
f. Rangkaian Catu Daya ...22
1.3 Perangkat Lunak ...23
a. Program Pendeteksi Dering dan Hook ...23
b. Program Pengiriman dan Penerimaan Nada DTMF...25
c. Program Kendali Sakelar...31
d. Program Nada Beep...32
1.4 Pembuatan Program Mikrokontroler AT89S51...35
2. Pengujian Alat...36
3. Hasil Pengujian dan Pembahasan ...38
3.1 Hasil Pengujian ...38
a. Rangkaian Deteksi Dering ...38
b. Rangkaian Hook...38
c. Pengujian Tegangan Transistor Pad Driver Kendali Sakelar ...38
ix
c. Rangkaian Kendali Relai ...39 BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan ...41 B. Saran...42
x Lampiran 1. Listing Program Unit Pengendali Lampiran2. Datasheet Mikrokontroler AT89S51 Lampiran 3. Datasheet IC MT8888
Lampiran 4. Cara Pemakaian Pengendali Lampu Taman Sistem Telepon Berbasis Mikrokontroler AT89S51
xi
Gambar 1. Penggunaan Osilator Internal...5
Gambar2. Penggunaan Clock Eksternal...5
Gambar 3. Bentuk Fisik Mikrokontroler AT89S51 ...6
Gambar 4. Blok Diagram Mikrokontroler AT89S51...8
Gambar 5. Blok Diagram Dasar Pesawat Telepon ...9
Gambar 6. IC MT8888...15
Gambar 7. Blok Diagram Alat Kendali ...17
Gambar 8. Rangkaian Deteksi Dering ...18
Gambar 9. Rangkaian Hook...18
Gambar 10. Rangkaian Detektor DTMF...20
Gambar 11. Mikrokontroler ...21
Gambar 12. Rangkaian Sakelar...22
Gambar 13. Rangkaian Catu Daya...22
Gambar 14. Diagram Alir Program Deteksi Dering dan Hook...24
Gambar 15. Diagram Alir Program Kirim Nada DTMF ...26
Gambar 16. Diagram Alir Program Terima Nada DTMF ...27
Gambar 17. Diagram Alir Program Kendali Sakelar...31
Gambar 18. Diagram Alir Program Beep ...33
Gambar 19. Pengujian 1...36
Gambar 20. Pengujian 2...36
xii
Tabel 1. Pembagian Frekuensi DTMF...14
Tabel 2. Pengukuran Tegangan Keluaran Rangkaian Deteksi Dering ...38
Tabel 3. Pengukuran Tegangan Rangkaian Hook...38
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan zaman, aktivitas manusia semakin meningkat sehingga menyebabkan manusia sering meninggalkan rumah. Dengan kesibukan dalam beraktivitas tersebut, seseorang akan mengalami kesulitan berkomunikasi atau berinteraksi dengan peralatan elektronik yang ada di rumah. Misalkan saja bila seseorang akan bepergian jauh dan pulang larut malam, tentunya ia sebelumnya harus mempersiapkan terlebih dahulu beberapa hal selama kepergiannya. Salah satunya yaitu menyalakan lampu penerangan sebelum kepergiannya. Hal tersebut tentunya akan membuang energi listrik dengan sia-sia.
Komunikasi merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting karena dengan berkomunikasi manusia dapat saling bertukar informasi satu dengan yang lainnya. Salah satu komunikasi jarak jauh yang sering digunakan adalah melalui saluran telepon. Saluran telepon ini dapat juga digunakan untuk melakukan pengiriman data. Salah satu pengiriman data yang sering dipakai yaitu sistem DTMF (Dual Tone Multiple Frequency).
Sistem pengiriman data menggunakan sinyal DTMF merupakan sistem pengirim data dengan dua buah frekuensi, yaitu frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Jika diperhatikan, suara dari tiap tombol nomor telepon yang ditekan akan mnghasilkan suara yang berbeda. Dari suara tiap tombol tersebut bila diukur
dengan menggunakan osiloskop maka tiap suara dari tombol yang ditekan akan menghasilkan dua buah frekuensi yang berbeda untuk tiap tombol. Sistem DTMF ini dapat digunakan untuk pengendalian jarak jauh, yang dapat membantu segala macam aktivitas manusia.
Oleh sebab itu, dicoba untuk merancang suatu alat kendali jarak jauh digunakan untuk berinteraksi dengan peralatan yang ada di rumah.
B. Tujuan
Membuat unit pengendali dengan teknologi digital telekomunikasi berbasis mikrokontroler AT89S51.
C. Manfaat
Pemanfaatan jaringan telepon sebagai sarana pengendali peralatan listrik jarak jauh melalui jalur telepon.
BAB II ISI
A. LANDASAN TEORI 1. Mikrokontroler
1.1. Bagian-Bagian Pokok Mikrokontoler
Mikrokontroler merupakan suatu komponen programmable yang berbentuk sekeping IC (Integrated Circuit). Kemampuannya untuk dapat diprogram beberapa kali dan kemudahan untuk mengisi program serta harga yang terjangkau membuat mikrokontroler sering digunakan pada berbagai peralatan kendali elektronik. Meskipun berbentuk kecil, tetapi pada mikrokontroler terdapat CPU, memori, port I/O, Osilator, dan reset.
a. CPU (Central Processing Unit)
CPU (Central Processing Unit) adalah bagian mikrokontroler yang merupakan pusat pengolahan data. CPU terdiri atas dua bagian, yaitu unit pengendali (control unit) serta unit aritmatika dan logika (ALU).
Fungsi unit pengendali adalah mengambil, mengkodekan, dan melaksanakan urutan instruksi sebuah program yang tersimpan dalam memori. Sedangkan ALU berfungsi untuk melakukan proses perhitungan yang diperlukan selama program dijalankan serta mempertimbangkan suatu kondisi dan mengambil keputusan yanmg diperlukan untuk instruksi-instruksi berikutnya.
b. Memori
Memori adalah tempat dalam suatu mikrokontroler untuk menyimpan data atau program. Pada mikrokontroler terdapat dua jenis memori yaitu RAM dan Flash PEROM.
RAM merupakan memori yang dapat dibaca dan ditulis. RAM biasanya digunakan hanya untuk menyimpan data atau sering disebut denan memori data saat program bekerja. Data yang terdapat pada RAM akan hilang apabila catu daya dari RAM dimatikan.
Flash PEROM merupakan memori yang hanya dapat dibaca. Data yang tersimpan pada ROM tidak akan hilang meskipun tegangan supply dimatikan. Oleh karena itu ROM sering dipakai untuk menyimpan program pada suatu mikrokontroler. Flash PEROM dapat ditulis beberapa kali dan dapat dihapus secara elektrik atau dengan tegangan listrik.
c. Port I/O
Port I/O adalah saluran agar mikrokontroler dapat berhubungan dengan perangkat eksternal lain. Pada mikrokontroler terdapat 32 buah saluran I/O. Saluran ini dikelompokkan menjadi Port 0, Port 1, Port 2 dan Port 3.
d. Osilator
Osilator merupakan pembangkit frekuensi sebagai sumber detak bagi CPU pada sebuah mikrokontroler. Untuk menggunakan osilator internal pada mikrokontroler diperlukan sebuah kristal atau resonator keramik. Kristal yang
dapat digunakan sebagai sumber detak merupakan kristal berfrekuensi 0 sampai 12 MHz. Kapasitor yang digunakan sebesar 30 pF ± 10 pF. Penggunaan kristal pada mikrokontroler terlihat pada gambar 1. Sedangkan bila menggunakan clock eksternal ditunjukkan pada gambar 2.
Gambar 1. Penggunaan Osilator Internal
e. Reset
Reset adalah mengembalikan keadaan mikrokontroler pada saat program belum berjalan atau dilaksanakan. Reset dapat dilakukan secara manual maupun otomatissaat power diaktifkan. Setelah dilakukan reset maka mikrokontroler akan mulai menjalankan program dari alamat 0000H.
1.2. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Mirkrokontroler jenis ini memiliki RAM internal 128 byte dan Flash PEROM 4 Kbyte. Adapun bentuk fisik dari mikrokontroler AT89S51 seperti terlihat pada gambar 3 dibawah, sedangakan blok diagram mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 4.
Penjelasan untuk masing-masing pin dari mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut:
Pin 1 – 8 merupakan pin saluran I/O. Pin ini juga disebut sebagai Port 1. Masing-masing pin dapat digunakan tanpa bergantung dengan pin lainnya. Pin 9 merupakan pin untuk rangkaian reset yang digunakan untuk mengembalikan kondisi awal mikrokontroler.
Pin 10 – 17 merupakan pin terminal masukan dan keluaran, disebut juga port 3. Masing-masing pin dari port 3 ini juga dapat digunakan secara bit.
Pin 18 – 19 merupakan terminal masukan dan keluaran dari rangkaian osilator. Pin 20 merupakan ground catu daya mikrokontroler.
Pin 21 – 28 merupakan saluran masukan dan keluaran yang dinamakan sebagai port 2. Pin dapat digunakan tanpa tergantung dengan pin lainnya. Pin 29 merupakan pin yang berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak pada memori eksternal. Pin ini dinamakan pin PSEN.
Pin 30 (ALE/PROG) merupakan penahan alamat memori eksternal selama mengakses memori eksternal. Pin ini juga berfungsi sebagai pulsa/sinyal input pemrograman selama proses pemrograman.
Pin 31 (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori program. Pin 32 – 39 merupakan terminal I/O pada mikrokontroler dan disebut sebagai port 2.
Gambar 4. Blok Diagram Mikrokontroler AT89S51 TIMING AND CONTROL WATCH DOG INSTRUCTION REGISTER OSC
PORT 0 DRIVERS PORT 2 DRIVERS
RAM ADDR.
REGISTER RAM
PORT 0
LATCH LATCHPORT 2 FLASH
B REGISTER ACC TMP2 TMP1 STACK POINTER PSW INTERRUPT, SERIAL PORT, AND TIMER BLOCKS PROGRAM ADDRESS REGISTER BUFFER PC INCREMENTER PROGRAM COUNTER DUAL DPTR PORT 1
LATCH PORTISP PROGRAM LOGIC
PORT 3 DRIVERS PORT 3 LATCH
2. Telepon
Kata “telephone” berasal dari bahasa Yunani “tele” yang berarti jauh, dan ”phone” yang berarti suara. Dalam pengertian masa kini, ‘telefoni” (telephony) meliputi konversi dari sinyal-sinyal suara menjadi sinyal-sinyal listrik frekuensi audio yang kemudian dapat dipancarkan melalui sistem transmisi listrik, dan akhirnya dikonversikan kembali menjadi sinyal-sinyal tekanan suara pada ujung penerima. Sinyal-sinyal listrik dapat dipancarkan melalui radio atau melalui kawat.
2.1. Blok Diagram Pesawat Telepon
Gambar 5. Blok Diagram Dasar Pesawat Telepon1
a. Blok Pemanggil (Dialer)
Merupakan bagian pesawat telepon untuk membangkitkan sinyal-sinyal yang mempresentasikan nomor-nomor pelanggan yang dihubungi, sehingga sentral dapat mengetahui tujuan panggilan telepon dan menghubungkan dengan
1 Gary, 1993: 340 PSTN Saklar ON/OFF Hook Rangkaian Bell Rangkaian Pemanggil Rangkaian Bicara
pesawat telepon lain yang nomornya dipanggil. Sinyal-sinyal tersebut dapat berupa sinyal decadic dan DTMF.
b. Blok Bell (Tone Ringer)
Merupakan rangkaian pendeteksi dan pembangkit sinyal panggilan telepon (dering) yang dikirim oleh sentral. Jika ada pesawat telepon lain yang memanggil maka sentral akan memberikan sinyal yang mengaktifkan rangkaian bel.
c. Blok Bicara (Speech Network)
Merupakan rangkaian yang berfungsi mengubah sinyal suara menjadi sinyal listrik dan sebaliknya. Rangkaian ini mempunyai sistem anti side tone. Side tone adalah peristiwa pada saat berbicara dengan menggunakan telepon, orang yang bicara dapat mendengar suaranya sendiri karena disamping mengalir ke saluran suara juga mengalir ke speaker pada pesawat telepon yang sama.
2.2. Macam-macam Keadaan Pesawat Telepon
Dalam sistem komunikasi telepon terdapat berbagai macam keadaan yang berhubungan dengan saluran telepon. Keadaan tersebut adalah :
a. Keadaan On Hook
Keadaan on hook disebut keadaan bebas yang artinya pesawat telepon siap menerima panggilan. Pesawat telepon diasumsikan seperti sebuah rangkaian terbuka, karena hook switch membuat saluran telepon terputus dengan rangkaian bicara. Pada kondisi tersebut besarnya tegangan pada saluran sekitar 48 V DC. Dalam kondisi ini rangkaian bel terhubung ke line telepon siap menerima sinyal ringing current yang berupa sinyal AC dengan frekuensi
50-60 Hz dan tegangan 48-90 V. Jika ada panggilan maka sentral akan mengirimkan ringing current yang akan mengaktifkan rangkaian bel.
b. Keadaan Off Hook
Keadaan off hook adalah keadaan pesawat telepon saat handset diangkat. Pada saat itu pesawat sedang melakukan pendudukan yang artinya pesawat telepon siap melakukan dialing atau komunikasi dengan pesawat telepon lain. Dalam kondisi ini rangkaian bel terputus dari saluran sedang rangkaian pengirim sinyal dial dan rangkaian bicara terhubung ke saluran karena kerja hook switch. Pada kondisi ini besarnya tegangan pada saluran berubah dari 48 V menjadi 6 V DC.
c. Keadaan Pemanggilan (Dialing)
Dialing atau pemanggilan dilakukan pada keadaan off hook dengan mengirimkan sinyal-sinyal yang mempresentasikan nomor-nomor yang hendak dituju. Pada kondisi ini rangkaian pemanggil dan rangkaian bicara terhubung ke line telepon.
d. Keadaan Pembicaraan
Setelah mengirim penggilan telepon yaitu saat pesawat telepon pada keadaan off hook dan nomor yang dihubungi tidak sedang dipergunakan. Maka akan diperoleh nada panggilan kembali (ring back) yang berarti rangkaian bel pesawat telepon yang dihubungi aktif. Dan jika pesawat telepon yang dihubungi menjawab dengan mengangkat handset maka keadan pembicaraan terjadi.
e. Keadaan Pemutusan Hubungan
Setelah keadaan pembicaraan berakhir, dengan meletakkan handset maka pesawat telepon kembali pada keadaan on hook dan loop saluran kembali terbuka.
2.3. Macam-macam Nada Pada Pesawat Telepon
Macam nada dibangkitkan oleh generator nada (Tone Generator). Pada sentral sistem sambungan otomatis (SSO) dan dikirimkan kepada setiap pelanggan sesuai dengan kebutuhannya. Nada-nada ini merupakan petunjuk (indikator) bagi pelanggan untuk mengetahui keadaan sentral atau pelanggan lain dipanggil.
a. Nada Pilih (Dialing Tone)
Nada ini dikirimkan kepada pemanggil oleh sentral SSO yang berarti memberi tanda bahwa peralatan sentral dalam keadaan bebas dan siap menerima impuls dari pemanggil. Nada ini merupakan nada kontinyu dengan frekuensi 350-440 Hz ± 2,5%.
b. Nada Panggil Balik (Ring Back Tone)
Nada yang diterima pemanggil ini, bersamaan dengan pengiriman arus pengebel (Ringing Current) kepada pelanggan yang dipanggil. Dimana nada ini akan berhenti bila pelanggan yang dipanggil mengangkat handset, pemanggil mendapatkan nada sibuk (Busy Tone).
c. Nada Sibuk (Busy Tone)
Yaitu nada yang dikirimkan kepada pemanggil apabila pelanggan yang dipanggil sedang bicara (handsetnya dalam keadaan terangkat = off hook), sehingga nada memberikan tanda agar handset pemanggil segera diletakkan kembali. Nada ini mempunyai bilangan getar 480-620 Hz ± 2,5 % yang terputus-putus pada selang waktu setengah detik.
2.4. Sistem Pensinyalan Pada Pesawat Telepon
Dalam suatu jaringan telepon pensinyalan (signalling) digunakan dalam proses pemanggilan, pengontrolan, dan pemutusan hubungan telepon. Pensinyalan memberitahu sentral tentang keperluan pelanggan pemanggil dan memberitahu pelanggan tentang kondisi peralatan sentral dan pelanggan yang dipanggil. Secara umum ada dua macam proses pensinyalan
a. Signalling Decadic
Digunakan pada sentral analog yang menggunakan sistem penyambungan direct control atau step by step. Sistem decadic menggunakan sepuluh pulsa untuk menyatakan nomor dari 0 sampai 9. Angka 1 dinyatakan dengan satu pulsa, dan seterusnya. Sedangkan angka 0 dinyatakan dengan sepuluh pulsa.
b. Signalling DTMF
Signalling DTMF merupakan cara pengiriman sinyal ke sentral telepon dengan menekan tombol yang ada pada pesawat telepon. DTMF adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang dikodekan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan.
Frekuensi-frekuensi penyusun sinyal DTMF (Dual Tone Multy Frequency) ini sesuai dengan rekomendasi CCITT nomor Q23, dibagi dalam kelompok frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Delapan buah frekuensi tersebut adalah 697 Hz, 770 Hz, 825 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, dan 1633 Hz, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini. Frekuensi 697 Hz dan 1209 Hz adalah kode angka 1; 825 Hz dan 1477 Hz mengkodekan angka 9. Kombinasi dari 8 buah frekuensi tersebut biasa dipakai untuk mengkodekan 16 nada, tetapi pada pesawat telepon biasanya tombol ‘A”, ‘B’, ‘C’, ‘D’ tidak dipakai. Karakter pembagian sinyal DTMF diperlihatkan pada Tabel 1.
Frekuensi Tinggi 1209 1336 1447 1663 697 1 2 3 A 770 4 5 6 B 852 7 8 9 C Fr ek ue ns i R en da h 941 * 0 # D
Tabel 1. Pembagian Frekuensi DTMF
3. Dekoder DTMF MT8888
IC MT8888 merupakan IC yang dapat menerima sinyal DTMF dari sebuah telepon dan mengubahnya menjadi kode-kode biner, selain itu IC ini juga dapat membangkitkan sinyal DTMF. Bagian penerima MT8888 berdasarkan penerima DTMF MT8870, sedangkan bagian pembangkitnya menggunakan konverter D/A
dengan kapasitor untuk distorsi rendah tetapi pensinyalan DTMF dengan tingkat akurasi tinggi.
Rangkaian dekoder DTMF berfungsi untuk mendekode sinyal yang dikirim oleh enkoder DTMF sehingga menjadi data digital yang dapat dipahami oleh rangkaian logic. Sinyal DTMF merupakan perpaduan antara dua frekuensi yaitu grup frekuensi rendah dan frekuensi tinggi yang menyatakan nomor angka desimal satu digit.
MT8888 adalah penerima DTMF lengkap yang merupakan pendeteksi dua frekuensi rendah dan tinggi untuk diubah menjadi data digital 4 bit dengan keluaran D0, D1, D2, D3. D3 berfungsi sebagai MSB sedangkan D0 berfungsi sebagai LSB. Dengan jumlah output sebanyak empat, maka akan dihasilkan sebanyak 24 atau sama dengan enam belas jenis kode (0 s/d 9 ditambah A, B, C, D,
# dan *). Gambar 6. IC MT8888C D2 2 RS0 D3 D1 20 CS RD IRQ/CP R/W 7 ESt 9 VDD 8 IN- St/Gt OSC2 12 1 4 VSS ONE 13 10 17 5 11 15 19 14 D0 GS OSC1 IN+ 16 VRef 18 3 6
Adapun penjelasan dari masing-masing pin adalah sebagai berikut:
Pin Nama Penjelasan
1 IN+ Input op-amp tidak membalik 2 IN- Input op-amp membalik
3 GS Gain Select, keluaran penguat beda
4 VRef Output tegangan referensi (setengah tegangan catu
daya)
5 VSS Ground (0 Volt)
6 OSC1 Input detak osilator
7 OSC2 Output detak osilator, sebuah kristal 3,579545 MHz dihubungkan antara pin OSC1 dan OSC2 untuk melengkapi rangkaian osilator internal. 8 TONE Output dari pemancar DTMF internal. 9 WR Penulisan masukan mikroprosesor. 10 CS Masukan Chip Select.
11 RS0 Masukan Register Select.
12 RD Pembacaan msukan mikroprosesor. 13 IRQ/CP Keluaran Interrupt Request/Call Progress.
14-17 D0-D3 Bus data mikroprosesor. Berimpedansi tinggi saat CS =1 atau RD = 1.
18 Est Keluaran Early Steerling. Menghasilkan logika tinggi saat algoritma digital telah dideteksi pasangan nada yang benar. Pada saat kehilangan
sinyal akan menyebabkan Est kembali berlogika rendah.
19 St/Gt Keluaran Steering Input/Guard Time. 20 VDD Tegangan catu daya positif.
B. PERENCANAAN DAN PENGUJIAN ALAT 1. Perencanaan
1.1 Diagram Blok Rangkaian
Gambar 7. Blok Diagram Alat Kendali Saluran Telepon Rangkaian Deteksi Dering Rangkaian Hook Detektor DTMF Mikro kontroler Catu Daya Catu Daya
Rangkaian Sakelar
Catu Daya Catu Daya
1.2 Perangkat Keras
a. Rangkaian Deteksi Dering
Gambar 8. Rangkaian Deteksi Dering
Rangkaian pendeteksi dering berfungsi untuk mendeteksi sinyal dering menjadi sinyal pulsa. Bila ada nada dering yang masuk, keluaran tegangan pada rangkaian pendeteksi dering yang terhubung pada P3.2 mikrokontroler adalah sebesar 0 volt dan bila tidak ada dering maka tegangan dari rangkaian pendeteksi dering adalah sebesar 5 volt.
b. Rangkaian Hook
Rangkaian hook berfungsi untuk mengendalikan hubungan antara line telepon dengan rangkaian alat. Rangkaian ini terhubung dengan P2.7 mikrokontroler. Rangkaian hook ini dikontrol melalui telepon, yaitu dengan melakukan panggilan nomor telepon yang dituju yang mana saluran telepon yang dituju tersebut terhubung secara paralel dengan alat pengendali. Setelah mendial nomor telepon, akan terdengar suara dering sehingga rangkaian deteksi dering akan memberikan sinyal atau data pada mikrokontroler. Setelah data diterima oleh mikrokontroler dan data tersebut sesuai dengan data yang telah ditentukan saat pemrograman, mikrokontroler akan memberi sinyal atau data pada rangkaian hook yang akan menyebabkan rangkaian ini berada pada kondisi aktif atau nonaktif.
Untuk dapat mengontrol rangkaian hook ini maka mikrokontroler harus memberikan data sinyal pulsa 0 atau 1. Jika mikrokontroler memberikan data sinyal pulsa 0, maka hook berada dalam kondisi tidak aktif, tapi bila data sinyal pulsa yang dikirimkan oleh mikrokontroler adalah 1 maka hook akan aktif. Adanya nada dering akan mengaktifkan rangkaian ini.
c. Rangkaian Detektor DTMF
Rangkaian detektor DTMF ini berfungsi untuk mendeteksi sinyal DTMF yang masuk dan mengubahnya menjadi kode biner yang sesuai dengan pasangan nada DTMF yang diterima. Selain itu, rangkaian ini juga dapat mengirim sinyal DTMF. Rangkaian ini disusun oleh beberapa komponen, diantaranya osilator, kapasitor, dan resistor. Osilator berfungsi sebagai sumber detak atau clock pada IC MT8888.
Gambar 10. Rangkaian Detektor DTMF
Kapasitor C3 berfungsi untuk memblokir tegangan DC dan melewatkan sinyal DTMF. Resistor R5 dan R6 terhubung ke penguat inverting pada IC MT8888, dengan besar penguatan sebagai berikut :
5 6 R R Av=
Kapasitor C4 dan R7 digunakan untuk menentukan waktu minimal untuk mengenali nada DTMF yang diterima. Bila ada sinyal berupa nada DTMF dan nada tersebut lamanya melebihi konstanta waktu yang telah ditentukan oleh nilai dari kapasitor C4 dan resistor R7, receiver data register pada register status akan menjadi 1.
Kondisi receiver data register akan berubah menjadi 0 setelah isi register status dibaca oleh mikrokontroler melalui kaki IRQ pada IC MT8888. IRQ ini digunakan untuk memantau data pada IC MT8888. Saat ada sinyal nada DTMF yang masuk ke rangkaian detektor DTMF, IRQ akan berlogika 0, bila tidak ada
nada DTMF yang masuk maka kaki IRQ berlogika 1. Pada rangkaian detektor DTMF, kaki IRQ terhubung pada kaki P3.3 atau INT1 yang terdapat pada mikrokontroler AT89S51.
d. Mikrokontroler
Gambar 11. Mikrokontroler
Mikrokontroler ini merupakan pusat pengolahan data dan pusat pengendali alat. Mikrokontroler inilah yang mengatur segala aktifitas pengendalian. Pada P3.2 mikrokontroler terhubung dengan rangkaian deteksi dering guna mengetahui adanya nada dering yang masuk dan memberikan data untuk mengaktifkan rangkaian hook. Rangkaian hook ini terhubung dengan P2.7 mikrokontroler dan berfungsi untuk menghubungkan saluran telepon dengan rangkaian alat kendali.
Kemudian pada P3.3 - P3.7 terhubung dengan rangakain DTMF yang berfungsi untuk mengatur adanya nada DTMF yang akan dikirimkan ke mikrokontroler. Sedangkan P1.0 – P1.3 juga terhubung pada rangkaian DTMF untuk mengirimkan nada DTMF dari mikrokontroler ke rangkaian tersebut. Rangkaian sakelar terhubung pada P2.2 mikrokontroler.
e. Rangkaian Sakelar
Gambar 12. Rangkaian Sakelar
Rangkaian sakelar ini berfungsi untuk mengendalikan beban lampu. Rangkaian sakelar ini dikendalikan langsung oleh mikrokontroler melalui P2.2.
f. Rangkaian Catu Daya
Rangkaian Catu daya berfungsi untuk menyediakan tegangan catu yang nantinya dipakai untuk semua rangkaian. Tegangan yang dibutuhkan adalah DC 5 V untuk pengoperasian mikrokontroler, rangkaian DTMF, rangkaian hook dan rangkaian deteksi dering. Sedangkan untuk rangkaian driver kendali peralatan tegangan tinggi catu dayanya 12 Volt. Untuk menstabilkan tegangan yang dihasilkan digunakan IC LM7805 dan IC LM7812. Kapasitor pada catu daya berfungsi sebagai filter dan pembentuk regulasi lebih baik.
1.3 Perangkat Lunak
a. Program Pendeteksi Dering dan Hook
Program ini berfungsi untuk memberi sinyal pada mikrokontroler saat telepon ada nada dering. Walaupun pada alat tidak terdengar suara dering, tetapi alat dapat mendeteksi saat ada nada dering dari line telepon dengan menggunakan rangkaian pendeteksi dering.
Saat ada nada dering dari line telepon, rangkaian pendeteksi dering akan memberikan sinyal atau data ke mikrokontroler, dan selanjutnya data tersebut akan diproses oleh mikrokontroler untuk mengaktifkan rangkaian hook, sehingga tercapai suatu kondisi yang akan membuat alat dalam keadaan off-hook atau dengan kata lain kondisi telepon diangkat, yang artinya alat telah terhubung dengan saluran telepon dan siap untuk dikendalikan.
Pada program dibawah ini, nada dering diset sekali, maksudnya saat ada nada dering pertama kali, maka alat akan langsung terhubung pada line telepon.
Untuk seting nada dering dapat dilakukan dengan menambah instruksi pada program dengan delai, yang mana jeda waktu antar dering adalah tiga detik.
Gambar 14. Diagram Alir Program Deteksi Dering dan Hook Berikut ini listing dari program untuk mengaktifkan atau menghubungkan alat dengan line telepon saat ada nada dering yang pertama.
;=========================================== ; Listing program menghubungkan alat dengan line telepon ;=========================================== Org 00H Start: Tunggu_dering: Jb int0,Tunggu_dering Setb P2.7 Acall delay_1s Ajmp selesai Start Delai End Aktifkan Hook Nada Dering? T Y
delai_1s: Mov r1,#8 Loop1: Mov r2,#250 Loop2: Mov r3,#250 Loop3: Djnz r3,Loop3 Djnz r2,Loop2 Djnz r1,Loop1 Ret Selesai: End
b. Program Pengiriman dan Penerimaan Nada DTMF
Rangkaian detektor DTMF yang digunakan berfungsi untuk menerima nada DTMF dan mengubah ke dalam bentuk biner, selain itu rangkaian detektor DTMF ini juga dapat membangkitkan sinyal atau nada DTMF dari kode biner yang dikirim oleh mikrokontroler melalui alamat P1.0 sampai P1.3 ke rangkaian detektor DTMF. Listing program dibawah ini berisi program untuk menerima sinyal atau nada DTMF yang dikirimkan melalui tombol pesawat telepon, dan membangkitkan atau mengirim nada DTMF melalui line telepon dari kode biner yang dikirim oleh mikrokontroler.
Gambar 15. Diagram alir program kirim nada DTMF Start Inisialisasi IC MT8888 Inisialisasi alamat Aktifkan Hook End Kirim nada DTMF Delai
Gambar 16. Diagram alir program terima nada DTMF ;===================================================
; Listing program untuk terima dan kirim DTMF
End Simpan data DTMF Start Inisialisasi IC MT8888 Inisialisasi alamat Aktifkan Hook Delai Ada Nada DTMF Y N
!!!! "# $% "# &$%&&&&&&&&' "# $%&& &&&&&' () *+ & () *+ & () *+ & () !!!! () ,- . ($%&&&& ' "# ($% -() / 0 /" " () ,- . ($%&&&& ' +' +' +' 1 () *+ & () *+ & (203 + 0 (203 4 0 + 0 5' 6 &$+ 0 () ,- . () ') 7 () *+ & "# $( (203 ++ 4 0 () !!!! "# ($% ( () 4 0 * 7 "# ($% ! () 4 0 * 7
"# ($% & () 4 0 * 7 "# ($% () 4 0 * 7 "# ($% () 4 0 * 7 "# ($% () 4 0 * 7 "# ($% & () 4 0 * 7 "# ($% () 4 0 * 7 "# ($% 8 () 4 0 * 7 "# ($% 1 () 4 0 * 7 "# ($% 1 () 4 0 * 7 "# ($% () 4 0 * 7 () *+ & () *+ & (203 ++ !!!! "# ($% () 4 0 4" " "# ($% () 4 0 4" " "# ($% & ' () 4 0 4" " "# ($% () 4 0 4" " + / 0 * 7 () 4 0 7 "# ($% &' () 4 0 4" " () *+ & 0 "# ($% ' () 4 0 4" " () *+ & 0 +
4 0 7 ( &$% 7-&$( 6"3 6"3 +' + ') 7 "# ($& 6"3 6"3 +' + 4 0 4" " +' ( &$% 7-&$( 6"3 6"3 +' + ,- . +' 6"3 6"3 () *+ & 0 "# ($& ( ($% 7-+' + *+ & 0 "# &$%1 ,""3& "# 1$%1
,""31 29 1$,""31 29 &$,""3& + *+ & "# &$%! ,""3 "# 1$%1 ,""3 "# $%1 ,""3 29 $,""3 29 1$,""3 29 &$,""3 + ++ : *
c. Program Kendali Sakelar
Alat ini terdiri dari sebuah sakelar yang dihubungkan dengan lampu. Rangkaian sakelar ini terhubung pada alamat P2.2 pada rangkaian mikrokontrler, sehingga mikrokontroler dapat mengendalikan langsung sakelar ini melalui alamat port tersebut. Listing program dibawah ini berfungsi untuk mengaktifkan sakelar dan menonaktifkan sakelar.
Gambar 17. Diagram alir program kendali sakelar Start
Sakelar aktif
Delai Delai
End Sakelar Non-aktif
;=================================================== ; Listing program beep
;================================== () *+ 4+ 4; +' 11 () *+ 4+ " 4; 11 (203 ++ *+ "# &$% ,""3& "# 1$%1 ,""31 "# $%1 ,""3 29 $,""3 29 1$,""31 29 &$,""3& + ++ : *
d. Program Nada Beep
Program nada beep ini berfungsi untuk memberi tanda berupa suara beep pada pengendalian alat jarak jauh melalui line telepon. Pada pengendalian jarak jauh atau melalui line telepon, suara beep tentunya sangat diperlukan, karena suara beep ini akan sangat membantu saat proses verifikasi dalam memasukkan kode password maupun saat pengendalian dilakukan. Jadi saat kode password yang dimasukkan benar maka akan terdengar suara beep sekali, dan saat kode
password salah akan terdengar suara beep dua kali. Begitu pula saat proses pengendalian sakelar, saat sakelar aktif / hidup maka akan terdengar suara beep sekali, tapi saat sakelar mati akan terdengar suara beep dua kali.
Gambar 18. Diagram alir program beep ;=================================================== ; Listing program pengendalian sakelar
Beep BIT P1.7 Org 00H Start: Acall delai_5s Sakelar_aktif: Setb P2.2 Acall beep1 Acall delai_5s Start Delai Inisialisasi alamat beep Sakelar aktif End Nada beep 1 kali Delai Sakelar Non-aktif Nada beep 2 kali Delai
Sakelar_nonaktif: Clr P2.2 Acall beep2 Acall delai_5s Ajmp selesai Beep1: Mov R6,#50 Suara1: Setb Beep Acall delai_beep Clr Beep Call delai_beep Djnz r6,SUARA1 Call delai_50ms Ret Beep2: Acall Beep1 Acall delai_50ms Acall Beep1 Ret delai_beep: Mov R1,#3 Loop1: Mov R2,#250 Loop2: Djnz R2,Loop2 Djnz R1,Loop1 Ret delai_5s: Mov R3,#40 Loop3: Mov R4,#250 Loop4: Mov R5,#250 Loop5: Djnz R5,Loop5 Djnz R4,Loop4 Djnz R3,Loop3 Ret delai_50ms: Mov R3,#100
Loop6: Mov R4,#250 Loop7: Djnz R4,Loop7 Djnz R3,Loop6 Ret Selesai: End
1.4 Pembuatan Program Mirkokontroler AT89S51
Langkah-langkah pemrograman pada mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai berikut :
• Program dibuat dalam bahasa assembler mikrokontroler. Program dapat diketik menggunakan sembarang editor teks (misal program EDIT pada MSDOS prompt/program editor teks lainnya), kemudian program disimpan dalam ekstensi *.asm
• Setelah program selesai diketik, maka program tersebut dikompilasi dengan mengetikkan perintah asm51 <nama_file.asm>.
• Jika terjadi kesalahan penulisan maka akan ditunjukkan dan harus diperbaiki terlebih dahulu. Bila tidak terjadi kesalahan maka akan dihasilkan berkas object yang kemudian dapat diubah ke hexa.
• Ubah file yang telah terkompilasi dengan perintah oh <nama_file.obj>.
• Setelah diubah maka akan didapatkan file dengan ekstensi *.HEX. Kemudian file ini diisikan ke dalam mikrokontroler dengan bantuan downloader.
2. Pengujian Alat
Proses pengujian alat ini dilakukan untuk mencoba keseluruhan desain perangkat keras dan perangkat lunak supaya berjalan dengan baik. Selain itu pengujian ini dilakukan juga untuk mendapatkan data-data yang diperlukan. Pengambilan data dalam pengujian alat ini menggunakan cara percobaan langsung antara alat yang dibuat dengan alat ukur.
Gambar 19. Pengujian 1
a. Pengujian VB
b. Pengujian VBE
c. Pengujian VCE
3. Hasil Pengujian Dan Pembahasan 3.1. Hasil Pengujian
a. Rangkaian Deteksi Dering
Tabel 2. Pengukuran Tegangan Keluaran Rangkaian Deteksi Dering Kondisi Tegangan Keluaran Saluran Telepon Sebelum Nada Dering 0 volt On Hook Setelah Nada Dering 4,4 volt Off Hook
b. Rangkaian Hook
Tabel 3. Pengukuran Tegangan Rangkaian Hook
Kondisi Vcc Tegangan P2.7
Sebelum Nada Dering 0 volt 0 volt
Setelah Nada Dering 4,8 volt 4,4 volt
c. Tabel 4. Pengujian Tegangan Transistor Pada Driver Kendali Sakelar. Kondisi Lampu On Kondisi Lampu Off
VB (volt) VBE (volt) VCE (volt) VB (volt) VBE (volt) VCE (volt) 2,8 0,6 0,4 0 0 12
3.2. Pembahasan
a. Rangkaian Deteksi Dering
• Tegangan yang dihasilkan oleh rangkaian deteksi dering adalah 4,4 volt. Pada level tegangan tersebut mikrokontroler tetap dapat bekerja karena range tegangan untuk kondisi high pada mikrokontroler adalah 1,9 volt – 5,5 volt.
• Adanya nada dering pada saluran telepon akan mengakibatkan P3.2 mikrokontroler dalam kondisi high atau berlogika 1. Data ini oleh mikrokontroler digunakan untuk mengaktifkan rangkaian hook.
b. Rangkaian Hook
• Rangkaian hook berfungsi sebagai sakelar penghubung antara alat dengan saluran telepon. Rangkaian hook tetap bekerja dengan baik meskipun Vcc terukur adalah 4,8 volt karena tegangan ini hanya sebagai pemicu agar relai bekerja. Dengan adanya arus yang mengalir pada kumparan relai maka kontak NO relai akan menutup.
• Logika tinggi dilakukan oleh mikrokontroler dengan perintah Setb P2.7. Logika tinggi dicapai setelah mikrokontroler menerima data dari rangkaian deteksi dering terlebih dahulu.
c. Rangkaian kendali relai
• Rangkaian driver sakelar menggunakan prinsip transistor sebagai sakelar untuk mengendalikan relai.. Dalam kondisi Vi = 0 da IB = 0 berarti tidak
ada masukan, ini berarti bahwa transistor berada dalam keadaan tersumbat. Pada keadaan ini tidak ada arus yang mengalir melalui hambatan, kecuali arus bocor ICEO. Kondisi seperti ini dinamakan terbuka (off), karena
tegangan antara emitor dan kolektor besarnya mendekati Vcc.
Jika Vi diberi tegangan cukup besar sehingga IB juga cukup besar, maka
transistor akan berubah dari keadaan tersumbat menuju ke keadaan jenuh, yaitu harga IC mencapai harga maksimum. Kemudian kenaikan IB tidak
lagi menyebabkan kenaikan IC. Kondisi tersebut dianggap sakelar tertutup
(on).
• Pada saat belum terjadi pengendalian (masih dalam keadaan off) maka tegangan pada P2.2 tidak ada tegangan sehingga tidak akan arus yang mengalir pada transistor. Pada saat pengendalian dilakukan maka pada transistor akan ada arus yang mengalir dan menyebabkan kontak NO relai menutup dan lampu menyala.
BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan
1. Unit pengendali lampu taman sistem telepon berbasis mikrokontroler AT89S51 dapat terealisasi dengan baik.
2. Meskipun pada rangkaian deteksi dering hanya menghasilkan tegangan 4,5 volt tetapi unit pengendali ini tetap berjalan dengan baik karena mikrokontroler tetap dapat bekerja dalam range tegangan 1,9 – 5,5 volt. 3. Rangkaian hook tetap bekerja dengan baik walaupun tegangan yang
keluar hanya 4,8 volt untuk memicu relai bekerja. Faktor komponen dan pengawatan dapat menjadi penyebab menurunnya tegangan yang dihasilkan.
4. Unit pengendali lampu taman sistem telepon berbasis mikrokontroler AT89S5 dapat dikendalikan baik melalui telepon umum maupun telepon selular karena prinsip kerjanya menggunakan saluran telepon sebagai media perantara. Prinsip kerja alat ini adalah dengan menghubungi nomor telepon yang dituju, kemudian setelah nada dering pertama alat akan segera terhubung dengan telepon dan siap untuk dilakukan pengendalian.
B. Saran
Unit pengendali ini dapat diterapkan pada industri dengan mengganti beban lampu taman dengan beban yang akan dikendalikan. Tetapi juga harus diperhatikan kemampuan driver sakelar dalam menampung beban.
Pusat pengendalian pada unit pengendali lampu taman ini terletak pada mikrokontroler, maka disarankan mahasiswa dapat mendalami pemrograman mikrokontroler tersebut sehingga unit pengendali lampu taman ini dapat lebih bermanfaat.
