JURNAL SKRIPSI
PENAMPIL BIAYA TELEPON DENGAN SISTEM PENGGUNAAN BERSAMA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Di ajukan Oleh : Agung Prasetyo Rinaldi
5215077530
PROGRAM STUDI PEND. TEKNIK ELEKTRONIKA
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
PENAMPIL BIAYA TELEPON DENGAN SISTEM PENGGUNAAN BERSAMA BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Denny Divayana*, Drs. Jusuf Bintoro, MT*
Abstract
This research aim to make display of telephone cost on a house which have some occupant, such as boarding house, with exploit microcontroller AT89S51. This research conducted in Electronic’s labolatory of major Technique electro, Faculty of Technique, State of Jakarta University, at anomalous semester, year of academic 2005/2006 with labolatory experiment method.
This research use DTMF decoder, hook detector, ring detector and keypad as input, microcontroller as the processor, and also LCD and Chip Corder ISD as output. Keypad used as input for password and chosening menu, its connected on 3rd port microcontroller, hook detector as the
detector condition of telephone’s hook for begin the input password and start the phone call that conect at 1.6th microcontroller port , DTMF decoder give the input of pressed phone number on the
port 1.0th – 1.3th, afterwards detected as lokal number or SLJJ number and counter the appropriate on
rate. LCD will display information of date and time, select menu and display phone number and amount of telephone cost for each user. Chip corder ISD produce a sound message which used by user to guide them when operate the device.
The result show that Cost Telephone Display With Common User System operate with correctly, indicated with LCD can display the data that require and count the cost telephone, also produce some sound message as guider from ISD.
Keyword: telephone, microcontroller, DTMF, LCD, ISD
PENDAHULUAN
Komunikasi merupakan kebutuhan masyarakat yang sangat penting. Perkembangan teknologi yang mempermudah komunikasi terus berkembang hingga saat ini, terutama komunikasi jarak jauh. Telepon adalah salah satu produk teknologi tersebut.
Kehadiran telepon sangatlah dibutuhkan, hampir di setiap rumah dapat kita jumpai terutama di kota-kota besar. Tidak hanya di rumah pribadi namun juga di rumah yang penghuninya tidak memilki hubungan keluarga, contohnya rumah kost. Namun penggunaan telepon di rumah yang penghuninya tidak memiliki hubungan keluarga atau rumah kost tidaklah optimal, seperti pada rumah-rumah pribadi.
harus susah payah mencari wartel atau telepon untuk melakukan panggilan.
Permasalahan di atas dapat diantisipasi jika saja ada sebuah sistem yang dapat mencatat pemakaian telepon tiap pengguna, sehingga seseorang akan membayar tagihan telepon sesuai dengan penggunaannya. Sistem yang akan dibangun membutuhkan sebuah pengontrol yang menangani semua permasalahan yang ada. Permasalahan ini berupa pencatatan pulsa pemakaian telepon dan pengelompokan jumlah pemakaian pulsa berdasarkan masing-masing pengguna, sehingga tidak terjadi ketidakadilan dalam pembayaran biaya telepon.
Dengan hadirnya mikrokontroler yang cukup marak penggunaannya belakangan ini seperti mikrokontroler AT89S51 yang memiliki kelebihan dapat diprogram dan dioperasikan untuk mengolah data layaknya sebuah komputer, namun memiliki dimensi yang jauh lebih kecil, efisien dalam penggunaan daya listrik dan harga yang terjangkau. Sehingga dengan keunggulan tadi diharapkan dapat menjawab semua permasalahan tersebut. Untuk itu diupayakan membuat sebuah alat yang dapat mencatat biaya pemakaian telepon setiap pengguna yang berbasis mikrokontroler AT89S51.
MIKROKONTROLER AT89S51 Mikrokontroler AT89S51 adalah keluarga MCS-51, selain 89S51 ada beberapa tipe lain dari keluarga MCS-51 yang memiliki karakteristik dan kemampuan yang berbeda-beda, diantaranya adalah mikrokontroler
8031, 8051, 8751, 8052, 89C51, dan 89SXX. Perkembangan mikrokontroler AT89S51 semakin pesat, selain dikarenakan tingkat keefisienannya yaitu memiliki flash memory yang dapat diprogram ulang dengan sangat mudah dan konsumsi daya yang rendah, juga karena sistem dalam proses pengisian program dengan menggunakan In-System Programming. Sehingga sistem minimum dapat digunakan sebagai sistem downloader. Berikut ini fitur-fitur yang dimiliki mikrokontroler AT89S51 :
Kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51
4K bytes Downloadable Flash Memory
Tegangan operasi 4.0V sampai 5.5V
Frekuensi kerja 0 Hz to 33 MHz
3 Level program memori lock 128 x 8-bit Internal RAM dan 32
Programmable I/O Lines
2 buah Timer/Counters 16 bit dan 6 buah Interrupt Sources
Full Duplex Serial Channel
Gambar 1. Diargam Pin Mikrokontroler AT89S51
Fungsi khusus AT89S51
Timer/Counter
Perangkat Timer/Counter
merupakan perangkat keras yang terpadu pada mikrokontroler AT89S51, untuk mengaksesnya digunakan register khusus yang tersimpan dalam
SFR. Dalam mikrokontroler AT89S51 terdapat 2 buah Timer/Counter yaitu
Timer 0 dan Timer 1. Pencacah biner
Timer 0 diakses melalui register TL0 dan TH0, pencacah biner Timer 1 diakses melalui register TL1 dan TH1.
Pencacah biner Timer/Counter
AT89S51 merupakan pencacah biner 16 bit naik (count up binary counter) yang mencacah dari 0000H sampai FFFFH, saat kondisi pencacah berubah dari FFFFH kembali ke 0000H akan timbul sinyal limpahan (overflow).
Untuk mengatur kerja
Timer/Counter tersebut digunakan 2 register tambahan yang dipakai bersama oleh Timer 0 dan Timer 1. Register tambahan tersebut adalah register TCON (bit addressable) dan TMOD (not bit addressable).
Selain sebagai pewaktu,
Timer/Counter dapat berfungsi sebagai input untuk terjadinya interupsi. Interupsi Timer 0 dan Timer 1 dihasilkan oleh TF0 dan TF1, terjadi pada saat muncul limpahan pada masing-masing Timer (kecuali Timer 0 pada mode 3). Saat terjadi interupsi
Timer, mikrokontroler akan me-nol-kan tanda-tanda tersebut (TF0 danTF1).
Interupsi
Mikrokontroler AT89S51 memiliki 5 buah interupsi, yaitu dua interupsi eksternal, dua buah interupsi
timer dan interupsi port serial. Masing-masing sumber interupsi tersebut dapat diaktifkan dan dinonaktifkan sendiri-sendiri dengan mengatur bit-bit yang terkait dalam register IE serta mengatur tingkat prioritas masing-masing interupsi dalam register IP.
Interupsi adalah suatu program yang menyela program yang sedang bekerja saat syarat terjadinya interupsi terpenuhi. Dan akan kembali ke program sebelumnya saat mendapatkan instruksi RETI. Syarat interupsi ditetapkan berdasarkan jenis interupsi. Jika interupsi timer yang diaktifkan maka interupsi akan bekerja saat TF1 atau TF0 berlogika high. Jika interupsi eksternal yang diaktifkan maka kondisi logika yang terjadi pada P3.2 (Interupsi eksternal 0) dan P3.3 (Interupsi eksternal 1) yang menjadi syarat terjadinya interupsi. Bentuk kondisi yang menjadi syarat terjadinya interupsi diatur oleh IT0 dan IT1 yang terdapat dalam register TCON. Dan jika interupsi port serial yang diaktifkan maka syaratnya adalah saat RI dan TI berlogika high (saat selesai penerimaan atau pengiriman data).
Telepon
audio yang kemudian dapat dibagi dalam beberapa kategori, sesuai dengan ragam (mode) yang digunakan, dan saat ini kebanyakan sistem secara bergantian (arternately). Sistem dupleks memungkinkan transmisi dalam kedua arah dengan serentak. Secara sederhana dapat dilaksanakan dengan menyediakan dua buah rangkaian terpisah, yaitu satu rangkaian untuk masing-masing arah, tetapi hal ini tidak ekonomis karena semua fasilitas harus dibuat rangkap dua. Sistem telepon dupleks berarti transmisi serentak melalui pasangan kawat-kawat yang sama tanpa diperlukannya switching.
Perkembangan telepon saat ini pada proses penyambungan telepon (switching) banyak menggunakan teknik digital selain digunakan juga untuk keperluan transmisi. Penggunaan teknik digital akan mendatangkan efisiensi yang akan sangat terasa baik sistem transmisinya maupun sistem switchingnya, dimana sinyal-sinyal pembawa pesan yang ditransmisikan maupun yang disambungkan dalam bentuk digital, sistem penyambungan digital membangun hubungan dengan cara
menyusun kembali Pulse Code Modulation (PCM) dan menyambungkannya sesuai dengan permintaan panggilan dan juga dapat melewatkan sinyal-sinyal digital lainnya selain sinyal PCM. bagi sentral agar siap menerima nomor telepon yang ingin dipanggil oleh operator tersebut. Setelah rangkaian penerima yang sesuai dihubungkan dengan saluran, maka sentral akan mengirimkan nada panggil kepada operator yang kemudian akan memutar nomor yang diinginkan, beberapa frekuensi nada pada daerah frekuensi suara dikirim ke sentral ketika tombol ditekan. Nada-nada ini umumnya dinamakan Dual Tone Multiple Frequency (DTMF), karena setiap kali suatu tombol ditekan maka dua nada akan dikirimkan serentak ke saluran. Kemudian pemanggil akan menerima pemberitahuan dari sentral mengenai keadaan nomor yang dipanggil, baik dengan nada tunggu, nada sibuk, nada sibuk alat maupun nada khusus lainnya.
DTMF
frekuensi tinggi, yaitu : 1209 Hz, 1336 Hz, 1477Hz, dan 1633 Hz.
Kombinasi dari 8 frekunsi tersebut bias digunakan untuk meng-kode-kan 16 tanda seperti yang terlihat pada gambar 2.
Gambar 2. Kombinasi Nada DTMF
Rangkaian detektor DTMF berfungsi untuk mendeteksi sinyal DTMF yang masuk dan mengubahnya menjadi kode biner yang sesuai dengan pasangan nada DTMF yang diterima. Perangkat yang dapat digunakan untuk mendeteksi sekaligus mengubah kombinasi frekuensi-frekuensi tersebut ke dalam 4 bit data biner adalah IC DTMF Receiver
MT8870D. IC ini memiliki filter yang akan membagi frekuensi menjadi 2 yaitu frekuensi rendah dan frekuensi tinggi kemudian mendeteksi dan menerjemahkan ke dalam 4 bit data biner yang akan di keluarkan pada pin Q1-Q4. Dan menguncinya (latch) sampai kode selanjutnya diterjemahkan. Datasheet dari IC DTMF Receiver MT8870D dapat dilihat pada lampiran 2.
Chip Corder ISD2500
Chip Corder ISD2500 adalah single chip yang mampu merekam (record) dan memutar kembali (playback) suara yang telah disimpan. Dalam dalam penyimpananya Chip corder tidak membutuhkan daya listrik (zero power message storage). Suara yang disimpan dalam memori tetap dalam bentuk aslinya tanpa ada proses pendigitalan dan compression
(pengecilan ukuran), sehingga kualitas suara tetap terjaga. Memori yang digunakan adalah jenis EEPROM, sehingga memudahkan dalam proses perekamam ulang (re-recording).
ISD2500 menyediakan
interface yang dibutuhkan oleh mikrokontroler untuk mengatur IC ini. Konfigurasi pin dari ISD2500 dapat dilihat pada gambar 3
*sama untuk seri ISD2575/90/120 Gambar 3. Konfigurasi pin dari ISD2560.
Mode operasi yang dimiliki oleh ISD2500 ada 7 mode. Tiap mode dapat digunakan bersama dengan
Tabel 1. Mode Operasi ISD2500
Mode Fungsi M4 Consecutive addressing
(memutar pesan yang M6 Mode push botton M0,M1,M3
Mode push-botton adalah mode yang mudah untuk digunakan sebagai
recording dan playback. Lebih lengkap tentang ISD2500 dapat dilihat pada lampiran 3.
LCD (Liquid Crystal Display)
LCD (Liquid Crystal Display) adalah media penampil yang sangat baik dalam menampilkan data berupa tulisan maupun gambar. LCD memerlukan sebuah pengontrol yang mengatur dalam proses menampilkan
data. Dengan alasan itu maka setiap LCD dilengkapi dengan chip prosesor sebagai pengendali, semisal HD44780. Karakter-karakter yang ditampilakan dalam LCD berupa kode ASCII
(American Standard Code for Information Interchange). Setiap LCD memiliki pin-pin pengontrol. 8 pin digunakan sebagai input data (DB0 – DB7), 3 pin sebagai pengontrol (RS, R/W, E), 3 pin digunakan sebagai masukan catu daya (Vdd dan Vss) dan variabel kontras (Vo). 2 pin digunakan sebagai backlight (A, K).
Gambar 4. Konfigurasi pin LCD
Papan Tombol (Keypad)
Papan tombol (keypad) terdiri dari dua bagian yaitu sekumpulan kunci karakter yang mendetaksi tekanan jari dan menutup saklar, dan sebuah penyandi yang mengubah keluaran dari kunci yang telah ditekan menjadi sebuah sandi biner yang menyajikan karakter yang dimaksud. Pada penelitian ini keypad yang digunakan memiliki 12 tombol yang mewakili 12 karakter yaitu angka 0 dampai 9 dan karakter ‘ * ’ serta ‘ # ‘ dengan susunan tiga kolom dan empat baris (3 x 4) dan meiliki 7 pin, 4 pin untuk baris (R1 – R4) dan 3 pin untuk kolom (C1 – C3). Gambar 5 menunjukkan bentuk konfigusasi
P N P Kolektor Emiter
Basis C
B E
E C
B
P N P Kolektor Emiter
Basis
Gambar 5. Konfigurasi keypad 3x4
Transistor sebagai Saklar
Transistor merupakan gabungan dari dua buah dioda tipe N dan Tipe P. yang dihubungkan (juntion) sehingga membentuk transistor tipe NPN dan tipe PNP. Transistor dapat dibuat dari bahan germanium atau silikon. Transistor terdiri dari tiga kaki, yaitu basis, kolektor dan emiter.
(a) (b)
Gambar 6. Tiga daerah dan simbol transistor (a) NPN , (b) PNP
Transistor meiliki fungsi sebagai saklar dan penguat. Kedua fungsi ini bergantung pada titk kerja itu sendiri. Transistor berfungsi sebagai saklar bila bekerja hanya pada dua titik yaitu titik saturasi dan titik cut-off (sumbat). Sedangkan fungsi sebagai penguat didapat dengan menempatkan titik kerja transistor pada garis beban DC. Apabila arus basis lebih besar atau sama dengan IB(sat), maka transistor berfungsi sebagai saklar tertutup, namun saat arus basis
sama dengan nol maka transistor berfungsi sebagai saklar terbuka.
Optocoupler
Optocoupler merupakan gabungan antara komponen pemancar cahaya (LED) dan penerima cahaya (phototransistor) yang terbungkus dalam satu kemasan tanpa adanya hubungan elektrik (terisolasi),
optocoupler jenis ini bisa juga disebut
optoisolator.
Gambar 7. Optoisolator
Pada optocoupler, LED dan
phototransistor dipasang sejajar dan diletakan pada jarak tertentu sehingga cahaya yang dihasilkan oleh LED dapat menyinari phototransistor
dengan baik. Prinsip kerja dari
LED bersinar maka logika yang dibaca mikrokontroler pada kaki kolektor adalah low.
Auto Switch Power Supply.
Layaknya sebuah power supply biasa yang mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC dan kemudian dihaluskan, dan diatur besar tegangan yang dikeluarkan sehingga dapat digunakan oleh rangkaian (sistem). Hanya saja pada power supply ini memiliki dua buah sumber tegangan yaitu dari listrik PLN dan baterai. Dengan tujuan agar sistem tetap dapat bekerja saat terjadi pemadaman listrik. Dan sebagai pengatur ditambahkan sebuah relay yang berfungsi sebagai pemindah sumber tegangan.
Pada dasarnya relay terdiri dari sebuah elektromagnetik dengan inti besi lunak, jika kumparan ini dialiri arus listrik maka besi lunak akan berubah menjadi magnet dan menarik lidah pegas sehingga kontak relay tertutup, namun jika arus listrik diputus sifat kemagnetan pada besi lunak akan hilang dan lidah pegas akan lepas sehingga kontak relay terbuka.
Terdapat dua jenis tipe kontak yang terdapat pada relay, yaitu
normaly close dan normaly open.
Normaly Close (NC) yaitu kontak yang saat kumparan (koil) tidak dialiri arus listrik, pin-pin yang terhubung dengan kontak tersebut terhubung. Namun saat dialiri arus listrik pin-pin tersebut tidak terhubung. Sedang
Normaly Open (NO) yaitu kontak yang saat koil tidak dialiri arus listrik pin-pinnya tidak terhubung, namun saat dialiri listrik pin-pinya terhubung.
Pada Auto Switch Power Supply, baterai 9 Volt dihubungkan ke kontak NC relay dan tegangan dari PLN dihubungkan ke kontak NO relay. Saat koil dalam relay tidak bekerja, rangkaian terhubung dengan sebuah baterai 9 Volt. Namun saat koil bekerja, rangkaian dihubungkan seperti biasa pada listrik PLN. Koil relay sendiri diaktfikan oleh tegangan yang diambil dari listrik PLN. Lebih lengkap tentang rangkaian dapat dilihat pada gambar 16.
Gambar 16. Rangkaian Auto Switch Power
Supply
Kerangka Berpikir
Penelitian ini memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 dalam membangun sebuah sistem yang menggabungkan antara DTMF
receiver MT8870, detektor Hook, detektor ring telepon yang mendapat input dari line telepon, keypad sebagai
input serta LCD dan Chip Corder
ISD2500 sebagai output.
Layaknya hand phone yang menggunakan kartu pasca bayar, jadi setiap pengguna mempunyai debet pulsa yang akan terus berkurang setiap melakukan panggilan.
Setiap pengguna sebelum menelepon harus memasukan kode tertentu (password) agar dapat menelepon. Setiap pengguna memiliki kode tersendiri yang akan meloading
(mengambil) data-data yang dimiliki pengguna, yaitu berupa jumlah debet pulsa yang tersisa. Jika pengguna memasukan kode yang salah maka dia tidak dapat menelepon.
Keyboard digunakan untuk memasukan kode (password) yang diminta oleh sistem serta memilih menu yang ada. Terdapat dua buah menu, yaitu menu untuk pengguna dan menu untuk pemilik rumah (administrator). Mikrokontroler AT89S51 akan mengolah seluruh proses yaitu menyimpan dan membandingkan kode, menyimpan data debet pulsa tiap pengguna, pewaktuan, dan mengurangi debet pulsa tiap pengguna tiap kali melakukan panggilan. DTMF
Receiver digunakan untuk menerjemahkan nomor telepon yang ditekan pada pesawat telepon dan mengirimkannya ke mikrokontroler untuk di identifikasi apakah nomor tujuan yang ditekan adalah lokal atau SLJJ, yang akan mempengaruhi besarnya biaya panggilan. Sebagai display kita dapat menggunakan LCD untuk menampilkan debet pulsa yang tersisa, nomer telepon yang dituju dan lamanya waktu bicara yang akan dilakukan oleh Internal timer mikrokontroler, sebagai sistem
pewaktu. Selama sistem bekerja selain LCD yang menampilkan instruksi-instruksi dan data, ISD2500 mengeluarkan instruksi-instruksi berupa suara yang makin memudahkan dalam pengoperasian sistem.
Peralatan dan Metodologi Penelitian Peralatan yang digunakan terdiri dari
1. Multimeter untuk mengukur besarnya tegangan, arus, menguji jalur-jalur PCB dan sambungan kabel pada alat/rangkaian.
2. Personal Computer(PC) dan kabel ISP (In-System Programming) digunakan untuk pengisian flash memory
mikrokontroler AT89S51.
3. Pesawat telepon dan line telepon, digunakan untuk memberikan input data ke DTMF receiver, hook detector, ring detector.
4. Stop watch dari Hand Phone merk Nokia tipe 2100, digunakan sebagai penguji waktu dalam program yang dibuat
Metode Penelitian
Penelitian dilakukan dengan metode eksperimen laboratorium. Dengan mengamati karaktesitik line telepon, yaitu ketika hook telepon diangkat dan diletakan, dan ketika telepon berdering. Dan menguji rangkaian DTMF reciver hook detektor, ring detektor, LCD, ISD, serta membuat sebuah program yang dapat membangun suatu sistem seperti yang dipaparkan dalam kerangka berpikir.
Dari hasil penelitian diketahui bahwa line telepon akan mempunyai tegangan sebesar ± 50 Vdc saat hook telepon diletakan dan tegangan sebesar ± 8 Vdc saat hook diangkat, dan saat diangkat terdapat arus sebesar 20 mA yang cukup untuk menyalakan LED pada optoisolator. Dan ketika telepon berdering terdapat tegangan AC pada line telepon.
Sehingga dengan kondisi tersebut di atas, rangkaian hook detektor dan ring detektor yang menggunakan optoisolator dapat mendeteksi perubahan-perubahan yang pada line telepon dan mengubahnya kedalam dua kondisi digital yaitu low
dan high.
Dari hasil pengujian pada DTMF receiver diketahui bahwa keluaran dari Q1 - Q4 menghasilkan data biner yang benar untuk setiap angka yang ditekan, misal saat menekan angka 3 maka data biner yang dihasilkan adalah 0011. Sedangkan Data Valid yang dihasilkan pada pin Std yang hanya berlogika
high saat penekanan tombol dan kembali ke logika low, berfungsi untuk menentukan kapan sistem (mikrokontroler) membaca data yang dikeluarkan dari Q1 – Q4.
Pengujian pada ISD dan LCD yang berfungsi sebagai output dapat diamati dari hasil keluaran berupa tampilan visual dan suara yang benar sesuai dengan yang diinginkan.
Kesimpulan
Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa rangkaian yang berfungsi sebagai input dapat memberikan data yang tepat
kepada sistem, serta sistem dapat bekerja dengan baik dengan dihasilkannya output yang benar pada LCD dan ISD. Maka secara umum dapat dismpulkan bahwa alat ini dapat bekerja dengan baik.
Daftar Referensi
1. Christianto, Danny. Panduan Dasar Mikrokontroler Keluarga MCS-51. Surabaya: Innovative Electronics, 2004
2. Malik, Moh. Ibnu. Belajar Mikrokontroler Atmel AT89S8252. Yogyakarta: Penerbit Gava Media, 2003.
3. Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Penggunaan dan Antarmuka Modul LCD M1632. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2004.
4. Nalwan, Paulus Andi. Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51. Jakarta: PT Elex Media Komputindo, 2003.
5. Putra, Afgianto Eko. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55. Yogyakarta: Penerbit Gava Media, 2002.
6. Roddy, Dennis. Coolen, John.
Komunikasi Elektronika. Jakarta: Penerbit Erlangga, 1992
