KIT MIKROKONTROLER BERBASIS AT89S51 TUGAS AKHIR

(1)

TUGAS AKHIR

Oleh:

Timotius Cornelius Allo < 32106018 > Heru Hutapea < 32106022 >

Disusun untuk memenuhi syarat kelulusan Program Diploma III

Program Studi Teknik Elektro

Politeknik Batam

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK BATAM

BATAM 2009

(2)

KIT MIKROKONTROLER BERBASIS AT89S51

TUGAS AKHIR

Oleh :

Timotius Cornelius Allo < 32106018 > Heru Hutapea < 32106022 >

Diajukan dan disahkan sebagai Laporan Tugas akhir

di Program Studi Teknik Elektro Politeknik Batam

Batam, Juni 2009

Pembimbing,

Hendawan Soebhakti, ST NIK : 104031

(3)

i

memberikan berkat dan juga karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Laporan Tugas Akhir ini. Laporan ini disusun untuk memenuhi syarat kelulusan

program diploma III pada program study Teknik Elektro Politeknik Batam.

Adapun judul laporan Tugas Akhir ini adalah “KIT MIKROKONTROLER

BERBASIS AT89S51.”

Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada semua pihak

yang telah memberikan bantuan baik secara moril maupun material didalam

penyusunan laporan tugas Akhir ini, terutama kepada:

1. Orang tua tercinta yang telah memberi dorongan dan bantuan baik dalam doa,

materi dan juga motivasi kepada penulis

2. Bapak Priyono Eko Sanyoto, selaku direktur politeknik Batam

3. Bapak Iman Fahruzi, ST selaku KAPRODI jurusan Teknik Elektro

4. Bapak Hendawan Soebhakti, ST selaku pembimbing

5. Seluruh dosen jurusan elektronika Industri

6. Keluarga besar penulis, kakak, abang, adik dan juga saudara-saudara yang

selalu memberikan dorongan dan juga motivasi

7. Seorang teman dan sahabat terkasih yang selalu memberi semangat, motivasi

dan dorongan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini

8. Semua teman-teman penulis, khususnya teman-teman seangkatan jurusan

(4)

ii Akhir ini.

Akhir kata, semoga isi dari Laporan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita

semua.

Batam, Juni 2009

(5)

iii

yang tersusun dan dapat dikendalikan atau dengan kata lain dapat dikontrol oleh

sebuah IC kontroler yang kita kenal dengan nama AT89S51. Alat-alat elektronika

yang ada disusun sedemikian rupa dalam suatu media koper atau box yang

kemudian dapat kita gunakan sebagai sarana praktikum atau simulasi elektronika.

Ada pun jenis komponen elektronika yang tersusun dan dapat dikontrol oleh IC

AT89S51, adalah sebagai berikut :

1. Seven – Segment 3-digit

2. 8-bit Output Led

3. 8-bit Input Switch

4. LCD 16x2

5. ADC 8-bit

6. Keypad 4x4

7. Motor Servo dengan sudut putar 80 derajat

8. Motor Stepper tipe 6 kabel

9. Motor DC 12 V

Keseluruhan komponen tersebut di atas dapat kita kendalikan secara bersamaan

maupun satu-persatu melalui sebuah program yang sebelumnya telah kita

download kedalam IC AT89S51. Dan bahasa pemrograman yang kita pergunakan

dalam pengontrolan melalui program yang ada adalah dengan menggunakan

(6)

iv

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR TABEL ... vii

DAFTAR GAMBAR ... viii

Bab I Pendahuluan ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan dan Manfaat ... 2

1.3 Metodologi Penelitian ... 3

1.4 Batasan Masalah ... 3

1.5 Sistematika Penulisan ... 4

Bab II Ikhtisar Sistem ... 6

2.1 Deskripsi Umum ... 6

2.2 Karakteristik...9

2.3 Lingkungan Operasi dan Pengembangan ... 10

Bab III Landasan Teori ... 11

3.1 Mikrokontroler AT89S51 ... 11

3.2 Seven Segment ... 14

3.3 8-Bit Output LED ... 18

3.4 8-Bit Input Switch ... 19

(7)

v

3.9 Motor Stepper ... 29

3.10 Motor DC ... 30

3.11 Power Supply ... 31

Bab IV Perancangan Sistem ... 33

4.1 Perancangan Hardware ... 33

4.1.1 Perancangan Minimum Sistem AT89S51... 33

4.1.2 Perancangan Seven Segment Tiga Digit dan Driver ... 34

4.1.3 Perancangan LED 8-Bit ... 36

4.1.4 Perancangan Switch 8-Bit ... 36

4.1.5 Perancangan LCD 16x2 ... 37

4.1.6 Perancangan ADC 8-Bit ... 38

4.1.7 Perancangan Keypad 4x4 ... 40

4.1.8 Perancangan Motor Servo 80 derajat ... 40

4.1.9 Perancangan Motor Stepper tipe 6 kabel ... 41

4.1.10 Perancangan Motor DC 12V... 42

4.1.11 Perancangan Power Supply ... 43

4.1.12 Perancangan Mekanik Box dan Tata Letak ... 44

4.2 Perancangan Software ... 46

Bab V Pengukuran, Pengujian dan Analisa Sistem ... 59

(8)

vi

5.1.4 Pengukuran Keluaran Tegangan Switch ... 61

5.1.5 Pengukuran Input LCD ... 61

5.1.6 Pengukuran Input LED ... 61

5.1.7 Pengukuran Input Seven Segment ... 62

5.1.8 Pengukuran I/O Motor Servo... 62

5.1.9 Pengukuran I/O Motor Stepper ... 62

5.1.10 Pengukuran Output ADC 0804 ... 63

5.1.11 Pengujian Output Keypad ... 64

5.2 Pengukuran dan Pengujian Alat Secara Keseluruhan ... 65

5.3 Analisa Sistem ... 65

Bab VI Kesimpulan dan Saran ... 66

6.1 Kesimpulan ... 66

6.2 Saran ... 66

Daftar Pustaka ... 67

(9)

viii

Gambar 3.1 Konfigurasi Pin AT89S51...12

Gambar 3.2 Konfigurasi Seven Segment Common Anode………....15

Gambar 3.3 Konfigurasi Seven Segment Common Cathode………...15

Gambar 3.4 Logic simbol IC 74LS47………16

Gambar 3.5 Konfigurasi LED...18

Gambar 3.6 Prinsip Kerja LED...19

Gambar 3.7 Diagram pewaktuan saat terjadi perubahan dari 1 ke 0………..20

Gambar 3.8 Deskripsi pin LCD...21

Gambar 3.9 Rangkaian Skematik LCD...23

Gambar 3.10 Konfigurasi Keypad 4x4………...27

Gambar 3.11 Koneksi keypad dengan mikrokontroler...28

Gambar 3.12 Konstruksi Motor Servo………...29

Gambar 3.13 Skema Rangkaian Driver Motor Stepper………...30

Gambar 3.14 Konstruksi Dasar Motor DC………...31

Gambar 3.15 Arah Putaran Motor DC………...31

Gambar 3.16 Bentuk Fisik Rangkaian Power Supply………32

Gambar 4.1 Skematik minimum sistem AT89S51……….34

Gambar 4.2 Skematik Seven Segment………...35

Gambar 4.3 Skematik LED………36

(10)

ix

Gambar 4.8 Skematik Motor Servo………40

Gambar 4.9 Schematic Motor Stepper………...41

Gambar 4.10 Skematik Motor DC……….42

(11)

vii

Table 3.2 Tabel kebenaran IC 74LS47………...17

Tabel 3.3 Konfigurasi Pin LCD 16 karakter x 2 baris………...21

Tabel 5.1 Hasil Pengukuran Rangkaian Power Supply……….60

Tabel 5.2 Data Hasil Pengukuran I/O Motor DC...61

Tabel 5.3 Data Hasil Pengukuran Tegangan Switch...61

Tabel 5.5 Data Hasil Pengukuran Input LED...61

Tabel 5.6 Data Hasil Pengukuran Input Seven Segment...62

Tabel 5.7 Data Pengukuran ADC 0804...63

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di era globalisasi seperti ini perkembangan teknologi di dunia semakin hari

semakin canggih dandunia Mikrokontroler dewasa ini berkembang sangat pesat.

Manusia terus berkreasi, menciptakan dan mengembangkan sesuatu yang bersifat

bisa di kontrol atau kontroler. Aplikasinya telah masuk ke dalam berbagai aspek

kehidupan manusia. Berbagai macam alat terus dirancang dan dikembangkan

sehingga tercipta alat-alat yang mudah untuk di kontrol. Alasan paling mendasar

dari pengembangan tersebut adalah untuk menghilangkan atau paling tidak

mengurangi proses pekerjaan yang dilakukan manusia secara manual.

Dalam dunia pendidikan pun hal seperti ini kerap kita temukan. Di dunia

pendidikan elektronika khususnya, banyak kita temukan berbagai pelajaran yang

memungkinkan siswa atau mahasiswanya mengkreasikan sesuatu yang bisa

dikontrol. Kontroler yang paling sering kita temukan adalah Mikrokontroler. Jenis

kontroler ini sangat mudah digunakan, dan sangat pesat perkembangannya, mulai

dari jenisnya, aplikasinya, sampai bahasa pemrograman yang digunakan. Tapi

tidak jarang kita menemukan para mahasiswa yang tidak dapat mengaplikasikan

pengetahuan mereka tentang mikrokontroler menjadi sebuah aplikasi pada sebuah

(13)

pendukung untuk aplikasinya sering sekali memakan biaya yang mahal, sulit

untuk dibuat dan juga komponen pendukung yang sulit dicari. Oleh karena itu

untuk mempermudah dalam melakukan praktikum Mikrokontroler maka

minimum sistem dan juga hardware pendukungnya diintegrasikan dalam satu

tempat atau satu kit Mikrokontroler AT89S51.

Dengan latar belakang diatas, penulis mencoba untuk membuat sebuah kit

praktikum berbasis AT89S51 yang dilengkapi beberapa hardware pendukung

yang bisa digunakan untuk keperluan praktikum dan pengembangan pengetahuan

mahasiswa. Diharapkan, dengan alat ini mahasiswa tidak perlu lagi khawatir

tentang bagaimana mereka akan ilmu yang mereka dapat. Alat ini bisa menjadi

solusi bagi para mahasiswa yang sangat menyukai dunia Mikrokontroler, karena

selain ada hardware pendukung, kit ini juga sangat mudah untuk digunakan oleh

pemula.

1.2 Tujuan dan Manfaat 1.2.1 Tujuan

• Menerapkan dan mengembangkan sebuah sistem kontrol sederhana yang dapat diaplikasikan pada berbagai hardware.

• Mengetahui prinsip dasar dalam pemograman IC AT89S51

• Menerapkan penggunaan IC Mikrokontroler AT89S51 sebagai sebuah unit pengolah data utama.

(14)

1.2.2 Manfaat

• Mempermudah mahasiswa untuk mengembangkan ilmu Mikrokontroler yang didapatkan pada saat perkuliahan.

• Memahami penerapan system pemrograman Mikrokontroler AT89S51 dengan bahasa pemrograman yang lebih rendah yaitu bahasa

assembler.

• Mempermudah mahasiswa untuk merancang sistem untuk mempermudah proses pemahaman materi perkuliahan Mikrokontroler.

1.3 Metodologi Penelitian

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode.

Metode pengumpulan data yang dilakukan dengan cara browsing dari internet

dan dari buku-buku referensi yang ada di toko buku dan perpustakaan Politeknik

Batam serta dosen pembimbing Tugas Akhir. Dalam perancangan alatnya,

dilakukan metode pengujian terhadap rangkaian elektronik yang digunakan pada

alat ini. Semua rangkaian elektronik dipasang dan dirangkai diatas PCB dan

disusun di koper lalu diuji coba dan dianalisa. Hasil dari pengujian dan analisa

dibandingkan dengan landasan teori yang berkaitan dengan perancangan alat

tersebut.

1.4 Batasan Masalah

Berikut adalah batasan-batasan masalah dalam kit Mikrokontroler berbasis

AT89S51:

• Blok pendukung (hardware pendukung) yang tersedia adalah LCD 16x2, Seven Segment, LED 8-bit, Switch 8-bit, Motor Stepper tipe 6 kabel,

(15)

Motor Servo dengan sudut putar 80 derajat, Motor DC 12V, ADC 8-bit,

Keypad 4x4 dan minimum system AT89S51.

• Bahasa pemrograman yang digunakan pada kit ini adalah bahasa Assembler dan software yang digunakan hanya ASM51.

• Sumber catu daya yang digunakan adalah 5VDC untuk , 12VDC untuk penggunaan tegangan pada Motor DC dan Motor Servo.

1.5 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan bertujuan untuk menghindari terjadinya kesalahan

penafsiran terhadap isi yang terkandung didalam laporan ini. Pada laporan ini,

penulis membagi laporan menjadi 6 BAB, dimana antara bab satu dengan bab

yang lainnya masih saling berkaitan.

Berikut adalah sistematika penulisan yang diterapkan pada laporan ini:

BAB I : PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, tujuan, manfaat, metodologi penelitian,

batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB II : IKHTISAR SYSTEM

Berisi deskripsi umum mengenai cara kerja alat yang dibuat.

BAB III : LANDASAN TEORI

Berisi teori dasar dari komponen-komponen utama yang digunakan

(16)

BAB IV : PERANCANGAN SISTEM

Berisi rancangan hardware per blok, disertai dengan penjelasan

cara kerjanya serta berisi desain perancangan hardware secara

lengkap. Di akhir BAB disertai penjelasan alat secara keseluruhan.

BAB V : PENGUKURAN, PENGUJIAN DAN ANALISA SISTEM

Berisi tentang data-data hasil pengujian yang dilakukan, alat bantu

yang digunakan, metode pengujian serta analisa hasil pengujian.

BAB VI : KESIMPULAN DAN SARAN

Berisi tentang hasil analisa, kesimpulan, mengapa terjadi suatu

(17)

BAB II

IKHTISAR SYSTEM

2.1 Deskripsi Umum

Kit Mikrokontroler berbasis AT89S51 adalah suatu perangkat elektronika yang

dapat digunakan untuk mengontrol beberapa hardware dengan Mikrokontroler

AT89S51 sebagai pengolah data utama. Alat ini dirancang dengan menggunakan

Mikrokontroler sebagai perangkat lunak utamanya, sedangkan perangkat keras

lainya seperti LED 8-bit, LCD 16x2, Seven Segment 3 digit, Motor DC 12V,

Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor Servo dengan putar 80 derajat, Keypad 4x4,

Switch 8-bit dan ADC 8-bit sebagai perangkat pendukung agar sistem ini dapat

bekerja sesuai dengan fungsi yang diinginkan. Pada dasarnya blok diagram yang

digunakan pada alat ini tergantung pada pengguna yang menggunakan alat ini.

Tetapi secara garis besar blok diagram sistem ini secara umum adalah sebagai

berikut:

Gambar 2.1 Diagram blok Kit Praktikum Mikrokontroler AT89S51

Unit input adalah sebagai berikut:

• Switch 8-bit

Switch dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Input digital 8-bit,

yang dapat memberikan input terhadap Mikrokontroler dan kemudian di

Unit

Input

Mikrokontroler

AT89S51

Unit

Output

(18)

proses sesuai dengan program yang didownload di dalam IC

Mikrokontroler AT89S51.

• Keypad

Keypad yang digunakan dalam Kit ini adalah keypad 4x4. Keypad juga

berfungsi sebagai unit input yang mengirimkan data ke Mikrokontroler

dan kemudian diolah dan dieksekusi oleh Mikrokontroler tersebut.

• ADC

Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan analog

ini harus dirubah menjadi digital oleh Mikrokontroler. Hal ini dikarenakan

piranti penampil data adalah dalam format digital, misalnya LCD, LED,

dan seven segment. Pada kit yang dibuat, penulis juga menyediakan piranti

atau unit masukan / input untuk mengubah sinyal analog menjadi digital

yang dapat digunakan yaitu ADC.

ADC yang dipakai dalam Kit ini adalah jenis ADC 0804 yang merupakan

resolusi 8-bit memiliki 20 pin dan waktu konversi 100 mikrosecond.

Unit output adalah sebaga berikut:

• LED 8 Bit

LED dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Output display

digital 8-bit yang Output displaynya dapat diatur oleh Mikrokontroler.

Input tegangan untuk LED adalah sekitar 0.5V-15V.

• LCD

LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display. LCD yang

(19)

merupakan model LCD dengan tampilan 2 x 16 (2 baris x 16 kolom)

dengan konsumsi daya rendah dan digunakan untuk display karakter yang

diatur / diprogram oleh Mikrokontroler.

• 7 Segment

Tampilan LED seven segment merupakan salah satu komponen yang

sering digunakan pada sistem elektronika untuk menampilkan bilangan.

Tampilan masing-masing digit dibangun oleh 7 led atau terkadang jika

ditambah dengan sebuah dot (titik) sebagai desimal. Dalam sistem ini

seven segment digunakan sebagai tampilan output. 7 segment yang

digunakan dalam sistem ini adalah common catode dengan 3 digit display.

• Motor DC

Motor DC atau istilah lainnya dikenal sebagai dinamo, adalah motor yang

paling banyak digunakan untuk mobile robot atau penggerak peralatan

industri. Motor DC yag digunakan dalam sistem ini adalah motor DC

12VDC. Dalam kit ini kita dapat mengontrol kecepatan dan arah putar

motor DC sesuai dengan kebutuhan.

• Motor Servo

Motor Servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, sebuah

potensiometer, sebuah output shaft dan sebuah rangkaian kontrol

elektronik. Motor servo yang digunakan dalam sistem ini adalah motor

servo dengan sudut putar 800, yang artinya motor servo ini hanya dapat

bergerak dari sudut -400 sampai 400. Dalam kit ini kita dapat mengatur

(20)

• Motor Stepper

Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator. Pada

umumnya, motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya

sedangkan pada bagian rotornya merupakan magnet permanen. Dengan

model motor seperti ini, maka motor stepper dapat diatur posisinya pada

posisi tertentu atau berputar kearah yang diinginkan. Kecepatan motor

stepper pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada

komutatornya. Semakin cepat data yang diberikan, maka motor stepper

akan semakin cepat pula berputarnya.

Pada kit ini motor stepper yang digunakan adalah motor stepper tipe 6

kabel. Dalam kit ini kita dapat mengontrol pergerakan, kecepatan dan arah

motor stepper sesuai dengan yang kita inginkan.

2.2 Karakteristik

Perancangan Kit Mikrokontroler berbasis AT89S51 ini memiliki beberapa

karakteristik, diantaranya:

• Menggunakan Mikrokontroler AT89S51 sebagai pemroses data utama.

• Memiliki unit input berupa Keypad 4x4, Switch 8-bit, ADC 8-bit.

• Memiliki unit output berupa Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor Servo dengan sudut putar 80 derajat, Motor DC 12V, LCD 16x2, LED 8-bit,

seven segment 3 digit.

• Dilengkapi dengan fasilitas komunikasi data serial, baik antar Mikrokontroler, maupun antar Mikrokontroler dan komputer.

(21)

• Terintegrasi dalam sebuah toolbox yang siap pakai.

2.3 Lingkup Operasi dan Pengembangan

Alat yang dirancang oleh penulis ini dapat diaplikasikan dalam beberapa aplikasi.

Selain itu didalam alat ini juga telah ditambahkan beberapa hardware untuk

mendukung aplikasi dasar yang diinginkan oleh user. Hardware pendukung yang

tersedia adalah power supply, downloader, kabel serial, motor stepper tipe 6

kabel, motor servo dengan sudut putar 80 derajat, motor DC 12V, keypad 4x4,

LCD 16x2, input switch, output LED 8-bit, seven segment 3 digit, ADC 8-bit.

Pada masa kedepannya, sistem alat ini masih dapat dikembangkan menjadi lebih

(22)

BAB III LANDASAN TEORI

3.1 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler adalah suatu chip yang dapat digunakan sebagai pengontrol utama

sistem elektronika. Hal ini dikarenakan di dalam chip tersebut sudah ada unit

pemroses, memori ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory),

Input-Output, dan lain-lain.

Dalam Proyek Akhir, penulis mengunakan Mikrokontroler berjenis AT89S51.

Pemilihan Mikrokontroler AT89S51 dalam proyek ini tidak lain karena

banyaknya kemudahan fasilitas yang didapat, diantaranya:

• Program dengan menggunakan pemrograman yang lebih rendah yaitu bahasa assembler.

• Satu Central Processing Unit (CPU) 8 bit.

• Empat programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan jalur I/O.

• Osilator internal dan rangkaian pewaktu.

• Timer / Counter sebanyak 2 buah

• Lima jalur interupsi (dua interupsi external dan tiga interupsi internal)

• RAM internal 128 byte.

(23)

• Satu port serial dengan kontrol serial full duplex UART.

• Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika

• Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus satu mikrodetik pada

frekuensi 12 MHz

Berikut konfigurasi pin AT89S51:

Gambar 3.1 Konfigurasi Pin AT89S51

Penjelasan masing-masing pin AT89S51 adalah sebagai berikut:

1. VCC merupakan pin masukan catu daya +5V.

2. GND merupakan pin ground.

3. Port 0 merupakan port paralel 8 bit dua arah (bi-directional) yang dapat

digunakan untuk berbagai keperluan. Port 0 juga memultipleks alamat dan

(24)

4. Port 1 merupakan port paralel 8 bit bi-directional dengan internal

pull-up. Port 1 juga digunakan dalam proses pemrograman (In System

Programming).

P1.5 MOSI

P1.6 MISO

P1.7 SCK

5. Port 2 merupakan port paralel 8 bit bi-directional dengan internal pull-up.

Port 2 akan mengirim byte alamat jika digunakan untuk mengakses

memori eksternal.

6. Port 3 merupakan port paralel 8 bit bi-directional dengan internal pull-up.

Port 3 juga bisa difungsikan untuk keperluan khusus yaitu:

P3.0 RXD (Receive Data) P3.1 TXD (Transmit Data) P3.2 INT0 (Interrupt 0) P3.3 INT1 (Interrupt 1) P3.4 T0 (Timer 0) P3.5 T1 (Timer 1) P3.6 WR (Write Strobe) P3.7 RD (Read Strobe)

(25)

7. RST (RESET) merupakan pulsa dari low ke high akan mereset

Mikrokontroler.

8. ALE / PROG (Address Latch Enable), digunakan untuk menahan alamat

memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

9. PSEN (Program Store Enable), merupakan sinyal kendali yang

memperbolehkan program memori eksternal masuk ke dalam bus selama

proses pengambilan instruksi.

10.EA / VPP Jika EA = 1 maka Mikrokontroler akan melaksanakan instruksi

dari ROM internal. Jika EA = 0 maka Mikrokontroler akan melaksanakan

instruksi dari ROM eksternal.

11.XTAL1 merupakan Input ke rangkaian osilator internal.

12. XTAL2 merupakan Output dari rangkaian osilator internal.

3.2 Seven Segment

Tampilan LED seven segment merupakan salah satu komponen yang sering

digunakan pada sistem elektronik untuk menampilkan bilangan. Tampilan

masing-masing digit dibangun oleh 7 led atau terkadang jika ditambah dengan

sebuah dot (titik) sebagai desimal. Dalam sistem ini seven segment digunakan

sebagai tampilan output. Seven Segment sendiri di bagi atas dua jenis, yaitu:

(26)

3.2.1 Common Anode ( CA )

Pada Seven Segment Common Anode semua anoda dari LED dihubungkan

menjadi satu, sementara katoda LED diberi nama a, b, c, d, e, f, g dan dp (dot /

titik). Hal inilah yang membuat dia dikenal dengan tipe Common Anode.

Gambar 3.2 Konfigurasi Seven Segment Common Anode

Tanda bar diatas menunjukkan bahwa pin tersebut adalah aktif low. Sebagai

contoh untuk membentuk angka 2 maka pin common diberi tegangan +,

sedangkan pin a, c, d, f dan g diberi tegangan 0 volt.

3.2.2 Common Cathode ( CC )

Pada seven segment Common Cathode semua katoda LED dihubungkan menjadi

satu, sementara katoda LED diberi nama a, b, c, d, e, f, g dan dp (dot / titik). Hal

inilah yang membuat dia dikenal dengan tipe Common Cathode.

(27)

Seven segment tipe Common Cathode memiliki sifat aktif high. Sebagai contoh

untuk membentuk angka 1 maka pin common diberi tegangan 0 Volt. Sedangkan

pin a dan b diberi tegangan +.

Seven segment yang digunakan oleh penulis dalam Proyek Akhir adalah seven

segment tipe common anode dengan menggunakan driver IC 74LS47.

3.2.3 IC 74LS47

IC 74LS47 adalah sebuah IC decoder yang dapat mengubah kode biner menjadi

tampilan angka pada seven segment bertipe common anode.

IC 74LS47 inilah yang digunakan oleh penulis sebagai driver untuk

menyederhanakan rangkaian seven segment dengan merubah bilangan biner yang

dihasilkan oleh Mikrokontroler kedalam bentuk bilangan desimal yang dapat

ditampilkan melalui seven segment.

Berikut ini adalah konfigurasi pin dari IC 74LS47:

(28)

RBI LT

BI_/RBO a_-g

Tabel 3.1 Konfigurasi pin IC 74LS47

Table 3.2 Tabel kebenaran IC 74LS47 Nama Pin Deskripsi

A0-A3 Input BCD

Ripple Blanking Input ( Aktif Low )

Lamp Test Input ( Aktif Low )

Blanking Input/Ripple Blanking Output ( Aktif Low )

(29)

3.3 8 – Bit Output LED

LED dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Output display digital 8-bit

yang output displaynya dapat diatur oleh Mikrokontroler. Input tegangan untuk

LED adalah sekitar 0.5V-15V.

LED (Ligth Emitting Diode) merupakan sebuah komponen semikonduktor yang

mampu menghasilkan atau dengan kata lain memancarkan cahaya sendiri.

Rangkaian penyusun utama dari LED sendiri adalah dioda.

Sama halnya dengan dioda, LED akan dapat aktif jika diberi tegangan. LED

tersusun atas dua buah layer. Dimana masing-masing layer memiliki elektron,

namun salah satu layer kaya akan elektron sedang layer yang lain kurang elektron

(banyak hole), dan layer ini dipisah oleh sebuah celah.

Saat LED di forward bias (switced on), elektron yang ada di layer yang kaya akan

elektron akan didorong menuju ke layer yang lainnya, mengisi lubang / hole yang

ada di layer tersebut. Perpindahan elektron yang terjadi menghasilkan energi

dalam bentuk cahaya. Ini yang kita sebut dengan kondisi LED on.

(30)

Tegangan Layer sedikit elektron ( ada hole ) Layer Kaya Elektron

Elektron didorong pindah menuju hole pada layer di

sebelahnya

Saat elektron pindah, menghasilkan energi dalam bentuk cahaya Sumber

Tegangan Grounding

Celah antar layer Grounding

Gambar 3.6 Prinsip Kerja LED 3.4 8 – Bit Input SWITCH

Switch dalam rangkaian Kit ini berfungsi sebagai suatu Input digital 8-bit, yang

hanya memberi input terhadap mikro dan kemudian diproses sesuai dengan

program yang di download kedalam IC mikro AT89S51.

Switch adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk memutuskan jaringan

(31)

penyambung atau pemutus aliran listrik. Selain untuk jaringan listrik arus kuat,

switch berbentuk kecil juga dipakai untuk alat komponen elektronika arus lemah.

Secara sederhana, switch terdiri dari dua bilah logam yang menempel pada suatu

rangkaian, dan bisa terhubung atau terpisah sesuai dengan keadaan sambung (on)

atau putus (off) dalam rangkaiannya. Material kontak sambungan umumnya

dipilih agar tahan terhadap korosi. Kalau logam yang dipakai terbuat dari bahan

oksida biasa, maka switch akan sering tidak bekerja. Untuk mengurangi efek

korosi ini, paling tidak logam kontaknya harus disepuh dengan logam anti korosi

dan anti karat. pada dasarnya tombol bisa diaplikasikan untuk sensor mekanik,

karena bisa dijadikan sebagai pedoman pada Mikrokontroler untuk pengaturan

alat dalam pengontrolan.

Jika membuat aplikasi Mikrokontroler yang memanfaatkan saklar atau switch,

tentunya akan menghadapi masalah bouncing pada saklar atau switch tersebut.

Artinya, saat menekan switch tersebut, Mikrokontroler mendeteksi adanya

penekanan berkali-kali. Hal tersebut dapat dilihat pada gambar 3.7 berikut ini.

Gambar 3.7 Diagram pewaktuan saat terjadi perubahan dari 1 ke 0

Pada gambar 3.7 tersebut terlihat jelas bahwa saat terjadi perubahan tombol dari 1

(32)

milidetik (ilustrasi tengah). Mikrokontroler akan menganggap terjadi perubahan

dari 1 ke 0 berkali-kali (ilustrasi kanan).

3.5 LCD

LCD merupakan singkatan dari Liquid Crystal Display, dan yang digunakan

dalam pembuatan proyek akhir ini adalah LCD M1632 yang merupakan model

LCD dengan tampilan 2x16 (2 baris x 16 kolom) dengan konsumsi daya rendah,

dan dilengkapi mikrokontroller yang di desain khusus untuk mengendalikan LCD.

Dalam proyek ini LCD dipakai untuk display karakter yang diatur / diprogram

oleh mikrokontroler. Berikut adalah konfigurasi kaki dari LCD M1632.

Gambar 3.8 Deskripsi pin LCD

Tabel 3.3 Konfigurasi Pin LCD 16 karakter x 2 baris

Adapun pin-pin pada LCD ini yaitu:

• Pin 1 (VSS)

(33)

• Pin 3 (VLC / VO)

VLC (Voltage Liquid Crystal) merupakan tegangan yang menentukan tegangan

operasi LCD sehingga menentukan tingkat contrast dari LCD. Rumusnya yaitu;

Vopr=VCC-VLC

Tegangan operasi dari LCD tergantung dengan suhu, misalnya pada suhu 0º C

maka tegangan operasi yang dibutuhkan ialah 5 volt.

• Pin 4 (RS / Register selection)

RS ini digunakan untuk memilih 2 buah register 8-bit yang dimiliki oleh

LCD. Register tersebut ialah IR (Intruction Register) dan DR (Data

Register). Jika RS = 0, maka register yang dipilih yaitu IR, dimana IR

berfungsi untuk menyimpan kode intruksi untuk pengaturan LCD, seperti

display clear, display shift, cursor shift dan set alamat untuk DDRAM

(Display Data RAM) dan CGRAM (Character generator RAM).

Sedangkan jika RS = 1, maka register yang dipilih adalah DR, dimana DR

berfungsi sebagai data kode yang akan ditulis pada DDRAM atau

CGRAM pada saat read (R/W = 1)

• Pin 5 (R/W)

Pin ini mendefenisikan apakah LCD Read atau Write. Jika R/W = 0, maka

proses yang terjadi adalah menulis data ke LCD, sedangkan jika R/W = 1

(34)

• Pin 6 (E / Enable Signal)

Pin ini berfungsi sebagai sinyal operasi ketika proses write atau read

terjadi. Sinyal ini harus diberi clock berupa negative edge trigger

• Pin 7 – 14 (DB0 – DB7)

Pin-pin ini merupakan tempat data yang akan ditulis ke LCD atau tempat

data hasil pembacaan karakter LCD

• Pin 15 (V + BL) dan pin 16 (V – BL) Pin-pin ini berfungsi untuk memberikan BL (Back Light) / cahaya background pada layar LCD jika

diberi supply 5 volt

DDRAM merupakan alamat tempat menampilkan karakter pada LCD, yang terdiri

dari 80 alamat. Alamat DDRAM yaitu: 00H – 27H untuk line 1 dan 40H – 67H

untuk line 2.

CGROM merupakan data pola yang terdapat pada LCD prosesor yang berjumlah

192 pola 5x7 dot matrik. Sedangkan CGRAM merupakan data berisi kode

karakter yang akan ditulis pada DDRAM dengan sumber referensinya adalah data

yang terdapat pada CGROM.

(35)

3.6 ADC

Suatu sensor umumnya mengeluarkan tegangan analog. Tegangan analog ini

harus dirubah menjadi digital oleh Mikrokontroler. Hal ini dikarenakan piranti

penampil data adalah dalam format digital, misalnya LCD, LED, dan seven

segment. Pada Kit yang dibuat oleh penulis, penulis juga menyediakan piranti

atau unit masukan / input untuk mengubah sinyal analog menjadi digital yang

dapat digunakan yaitu ADC.

Analog to Digital Converter (ADC) adalah sebuah piranti yang dirancang untuk

mengubah sinyal-sinyal analog menjadi sinyal-sinyal digital. IC ADC 0804

dianggap dapat memenuhi kebutuhan dari rangkaian yang akan dibuat. IC jenis ini

bekerja secara cermat dengan menambahkan sedikit komponen sesuai dengan

spesifikasi yang harus diberikan dan dapat mengkonversikan secara cepat suatu

masukan tegangan. Hal-hal yang juga perlu diperhatikan dalam penggunaan ADC

ini adalah tegangan maksimum yang dapat dikonversikan oleh ADC dari

rangkaian pengkondisi sinyal, resolusi, pewaktu eksternal ADC, tipe keluaran,

ketepatan dan waktu konversinya.

Beberapa karakteristik penting ADC :

1. Waktu Konversi: Waktu yang dibutuhkan oleh ADC untuk mengkonversi

data analog ke digital.

2. Resolusi: Dimana kita dapat mengkonversikan data analog kedalam bit-bit

digital, dan apakah data analog tersebut akan dikonversikan kedalam 8 bit,

16 bit atau 32 bit.

(36)

4. Akurasi: Ketepatan ADC dalam mengkonversi data analog ke digital.

Ada banyak cara yang dapat digunakan untuk mengubah sinyal analog menjadi

sinyal digital yang nilainya proposional. Jenis ADC yang biasa digunakan dalam

perancangan adalah jenis successive approximation convertion atau pendekatan

bertingkat yang memiliki waktu konversi jauh lebih singkat dan tidak tergantung

pada nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah.

IC ADC 0804 mempunyai dua masukan analog, Vin (+) dan Vin (-), sehingga

dapat menerima masukan diferensial. Masukan analog sebenarnya (Vin) sama

dengan selisih antara tegangan-tegangan yang dihubungkan dengan kedua pin

masukan yaitu Vin = Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan

tunggal, tegangan ini harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) di

ground kan. Untuk operasi normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt

sebagai tegangan referensi. Dalam hal ini jangkauan masukan analog mulai dari 0

Volt sampai 5 Volt (skala penuh), karena IC ini adalah SAC 8-bit, resolusinya

akan sama dengan :

Dimana: “n” menyatakan jumlah bit keluaran biner IC analog ke digital konverter

IC ADC 0804 memiliki generator clock intenal yang harus diaktifkan dengan

menghubungkan sebuah resistor eksternal (R) antara pin CLK OUT dan CLK IN

serta sebuah kapasitor eksternal (C) antara CLK IN dan ground digital. Frekuensi

clock yang diperoleh di pin CLK OUT sama dengan :

Dimana: - 0.91 = angka ketetapan dalam data sheet

(37)

- C = kapasitor eksternal antara CLK IN dan ground digital

Untuk sinyal clock ini dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke

pin CLK IN. ADC 0804 memiliki 8 keluaran digital sehingga dapat langsung

dihubungkan dengan saluran data Mikrokontroler. Masukan (chip select, aktif

low) digunakan untuk mengaktifkan ADC 0804. Jika berlogika tinggi, ADC 0804

tidak aktif (disable) dan semua keluaran berada dalam keadaan impedansi tinggi.

Masukan (Write atau start convertion) digunakan untuk memulai proses konversi.

Untuk itu harus diberi pulsa logika 0, sedangkan keluaran (interrupt atau end of

convertion) menyatakan akhir konversi. Pada saat dimulai konversi, akan berubah

ke logika 1. Di akhir konversi akan kembali ke logika 0.

Konfigurasi kaki ADC adalah sebagai berikut:

• WR : (input) pin ini digunakan untuk memulai konversi tegangan analog

menjadi data digital, dengan memberikan pulsa logika ”0” pada pin ini

• INT : (output) pin ini digunakan sebagai indikator apabila ADC telah

selesai menkonversikan tegangan analog menjadi digital, dengan

mengeluarkan logika ”0”

• Vin : Tegangan analog input diferensial, input Vin (+) dan Vin (-)

merupakan tegangan diferensial yang akan mengambil nilai selisih dari

kedua input. Dengan memanfaatkan input Vin maka dapat dilakukan offset

tegangan nol pada ADC

• Vref : Tegangan referensi dapat diatur sesuai dengan input tegangan pada

(38)

• Clock : Clock untuk ADC dapat diturunkan dari clock CPU atau RC

eksternal dapat ditambahkan untuk memberikan generator dari dalam.

Clock IN menggunakan schmitt triger

• CS : agar ADC dapat aktif melakukan konversi data maka input Chip Select harus diberi logika low. Data output akan berada pada kondisi three state apabila CS mendapatkan logika high

• RD : agar data ADC dapat dibaca oleh sistem mikroprocesor maka pin RD

harus diberi logika low

3.7 Keypad

Pada dasarnya keypad adalah sejumlah tombol yang disusun sedemikian rupa

sehingga membentuk susunan tombol angka dan beberapa menu lainnya, yang

outputnya ditampilkan pada display.

Penggunaan keypad dalam proyek akhir ini adalah sebagai media input yang

kemudian akan diproses dalam program yang sebelumnya didownload dan

hasilnya akan ditampilkan pada display.

Berikut adalah contoh konfigurasi keypad 4x4 :

(39)

Berikut ini adalah cara menghubungkan keypad ke Mikrokontroler :

AT89S51

Gambar 3.11 Koneksi keypad dengan mikrokontroler 3.8 Motor Servo

Motor Servo terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian gear, sebuah

potensiometer, sebuah output shaft dan sebuah rangkaian kontrol elektronik.

Motor servo kebanyakan berbentuk kotak segi empat dengan sebuah output shaft

motor dan konektor dengan 3 kabel yaitu power, kontrol dan ground.

Gear motor servo ada yang terbuat dari plastik, metal atau titanium. Didalam

motor servo terdapat potensiometer yang digunakan sebagai sensor posisi.

Potensiometer tersebut dihubungkan dengan output shaft untuk mengetahui posisi

aktual shaft.

Ketika motor dc berputar, maka output shaft juga berputar dan sekaligus memutar

potensiometer. Rangkaian kontrol kemudian dapat membaca kondisi

potensiometer tersebut untuk mengetahui posisi aktual shaft. Jika posisinya sesuai

dengan yang diinginkan, maka motor DC akan berhenti. Sudut operasi motor

(40)

Sudut operasi (Operating Angle) dapat diatur dengan memberi input pulsa dengan

lebar yang bervariasi kepada motor tersebut. Biasanya lebar pulsanya antara 1.1

ms sampai 1.9 ms dengan periode pulsa sebesar 20 ms, dan pulsa ini dapat diatur

oleh Mikrokontroler pada kit yang ada.

Contoh Konstruksi Motor Servo.

Gambar 3.12 Konstruksi Motor Servo 3.9 Motor Stepper

Motor stepper kita banyak digunakan untuk aplikasi-aplikasi yang biasanya cukup

menggunakan torsi yang kecil, seperti untuk pengerak piringan disket dan

piringan CD. Motor stepper merupakan motor DC yang tidak memiliki komutator.

Pada umumnya, motor stepper hanya mempunyai kumparan pada statornya

sedangkan pada bagian rotornya merupakan magnet permanen.

Dengan model motor seperti ini, maka motor stepper dapat diatur posisinya pada

posisi tertentu atau berputar kearah yang diinginkan. Kecepatan motor stepper

pada dasarnya ditentukan oleh kecepatan pemberian data pada komutarornya.

Semakin cepat data yang diberikan, maka motor stepper akan semakin cepat pula

berputarnya.

3.9.1 Step Angle / SA

Motor stepper bergerak per step. Setiap bergerak satu step, motor stepper

(41)

tergantung dari jumlah kutub magnet motor stepper. Jumlah putaran yang

diperlukan agar motor stepper bergerak 1 putaran penuh (360°) adalah :

Step = 3600 / Step Angle

Misalnya, sebuah motor stepper memiliki SA=1,80 maka untuk untuk

berputar satu putaran penuh memerlukan jumlah step sebanyak:

360° / 1,8 = 200 step

Posisi motor, arah putaran motor, dan kecepatan motor dapat diatur oleh

Mikrokontroler yang terdapat di dalam kit yang sebelumnya telah di

program.

Gambar 3.13 Skema Rangkaian Driver Motor Stepper 3.10 Motor DC

Motor DC atau istilah lainnya dikenal sebagai dinamo, adalah motor yang paling

banyak digunakan untuk mobile robot atau penggerak peralatan industri. Motor

DC tidak berisik dan dapat memberikan daya yang memadai untuk tugas-tugas

berat.

Motor DC standar berputar secara bebas, berbeda halnya dengan Stepper Motor.

(42)

menggunakan shaft encoder. Untuk menggerakkan motor DC yang membutuhkan

arus yang besar, biasanya digunakan H-bridge yang terdiri dari rangkaian penguat

transistor atau menggunakan IC penguat daya.

Gambar 3.14 Konstruksi Dasar Motor DC

Gambar 3.15 Arah Putaran Motor DC

Dengan menggunakan kit ini kita dapat melakukan simulasi untuk Motor DC baik

untuk jenis putaran (Forward atau Backward) dan kontol kecepatan Motor DC

sendiri, yang sebelumnya telah di program pada Mikrokontroler.

3.11 Power Supply

Power Supply atau catu daya adalah komponen yang dapat menyediakan dan

mendistribusikan tegangan pada rangkaian elektronika seperti sumber catu daya

dan baterai, agar dapat berfungsi dengan baik maka suatu rangkaian elektronika

membutuhkan sumber catu daya yang stabil, kondisi ini dapat dicapai dengan

(43)

tegangan yang stabil sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan. IC regulator 7805

dan 7812 berfungsi untuk menghasilkan sumber catu daya yang benar-benar

5VDC dan 12VDC. Kapasitor pada catu daya berfungsi sebagai filter atau untuk

membuang noise pada tegangan DC. Pada rangkaian untuk menyearahkan

tegangan digunakan dioda bridge, karena dioda bridge mempunyai tegangan

ripple yang lebih baik dibandingkan dioda jenis lainnya.

Berikut ini adalah bentuk fisik dari Power Supply.

Gambar 3.16 Bentuk Fisik Rangkaian Power Supply Power supply yang dipakai untuk sistem ini adalah:

1. Power supply 5VDC, digunakan untuk rangkaian board downloader

Mikrokontroler dan MT – Servo.

(44)

BAB IV

PERANCANGAN SISTEM

Perancangan sistem dari Kit Mikrokontroler AT89S51 terbagi atas dua bagian,

yaitu perancangan hardware dan perancangan software. Dimana perancangan

hardware terdiri dari perancangan minimum sistem AT89S51, perancangan seven

segment tiga digit, perancangan LED 8-bit, perancangan switch 8-bit,

perancangan LCD 16x2, perancangan ADC 8-bit, perancangan keypad 4x4,

perancangan motor servo 80 derajat, perancangan motor stepper tipe 6 kabel,

perancangan notor DC 12V, dan perancangan power supply. Sedangkan

perancangan software terdiri atas pembuatan program berbasis assembler.

4.1 Perancangan Hardware

4.1.1 Perancangan Minimum Sistem AT89S51

Mikrokontroler yang digunakan pada Kit ini adalah AT89S51. Mikrokontroler

ini mendapat supply tegangan (VCC) sebesar 5VDC yang dihubungkan pada

pin 40 (VCC). Selain itu, Mikrokontroler ini juga memiliki empat port yang

dapat berfungsi sebagai input dan juga output, yaitu port 0 – 3. Dan

masing-masing port memiliki 8 buah bit untuk input-outputnya. Clock untuk

Mikrokontroler ini diperoleh dari luar (clock external) yang terhubung pada

pin 18 (XTAL2) dan 19 (XTAL1). Pada Mikrokontroler ini tidak terdapat fitur

(45)

Gambar 4.1 Skematik minimum sistem AT89S51

Mikrokontroler ini juga dapat dikomunikasikan secara serial dengan

menambah rangkaian serial tambahan MAX232 yang dihubungkan pada pin

10 (RXD) dan 11 (TXD). Mikrokontroler ini juga dilengkapi fitur yang

memungkinkan pemakai untuk melakukan reset yang terdapat pada pin 9

(RST).

4.1.2 Perancangan Seven Segment Tiga Digit dan Driver

Dalam perancangan seven segment pada Kit ini, penulis menggunakan

(46)

• IC Driver seven segment 74LS47

IC driver ini adalah driver dari seven segment tipe Common Anode.

Dimana IC 74LS47 merupakan IC decoder yang berfungsi mengubah kode

biner menjadi tampilan angka pada seven segment dengan tipe common

anode.

• Transistor BC557 sebagai switching seven segment untuk tampilan satuan, puluhan, dan ratusan

• Seven segment yang berfungsi sebagai display

Gambar 4.2 Skematik Seven Segment

Input data dari Mikrokontroler yaitu berupa data 8-bit. Dimana empat bit awal

(MSB) merupakan data untuk switching seven segment (S1 – S3) dan data Dot

(47)

yang akan masuk menuju IC driver 74LS47 yang kemudian akan di cacah agar

dapat ditampilkan oleh seven segment.

4.1.3 Perancangan LED 8-Bit

LED yang terdapat pada Kit yang dirancang oleh penulis berfungsi

sebagai display bit keluaran dari Mikrokontroler. Display bit sebanyak 8-bit

dan LED aktif low, sehingga diperlukan IC 74LS14 sebagai komponen untuk

membuat kondisi keluaran bit Mikrokontroler menjadi low dari aktif (1

menjadi 0) untuk membuat LED menyala.

Gambar 4.3 Skematik LED 4.1.4 Perancangan Switch 8 Bit

Switch yang penulis gunakan dalam rancangan kit ini adalah toggle switch

dengan posisi, yaitu posisi high dan low. Pada saat low posisi switch

(48)

dengan VCC. Dalam kit ini terdapat 8 buah switch yang dapat mengirimkan

data 8-bit ke Mikrokontroler. Pada saat switch dalam posisi high artinya

switch mengirimkan data berlogika 1 ke Mikrokontroler, sedangkan pada saat

low switch mengirimkan data berlogika 0 ke Mikrokontroler.

Gambar 4.4 Skematik Switch 4.1.5 Perancangan LCD 16x2

Pada Kit yang dibuat oleh penulis, jenis LCD yang dipergunakan adalah tipe

16x2 (16 buah kolom yang tersusun berderet dalam 2 baris). Dalam rangakian

ini, pengiriman data dari mikrokotroler ke LCD ada 2 jenis, yaitu pengiriman

data 4-bit dan 8-bit.

Pengiriman data 4 bit artinya data input LCD dan sinyal eksekusi melalui 1

port (bersamaan), sedangakan pengiriman data 8-bit, data input dan sinyal

(49)

Gambar 4.5 Skematik LCD

Pada rangkaian LCD yang dibuat oleh penulis, terdapat sebuah potensio pada

kaki 3 LCD, dan dioda pada kaki 15 LCD. Potensio berfungsi sebagai

pengatur kontras LCD, sedangkan dioda berfungsi sebagai back light.

Pada saat Mikrokontroler mengirimkan data 4 bit ke LCD, maka data tersebut

akan di masuk ke LCD melalui pin D4 – D7, sedangkan pin R/W akan

berfungsi sebagai baca (read) data atau tulis (write) data dan pin E akan

berfungsi sebagai indikasi sinyal operasi ketika proses read atau write terjadi.

4.1.6 Perancangan ADC 8 Bit

ADC yang digunakan dalam kit yang dirancang oleh penulis adalah

ADC0804. A/D ini menggunakan metode approksimasi berturut-turut untuk

mengkonversikan masukan analog (0 – 5V) menjadi data digital 8-bit yang

ekivalen. ADC0804 mempunyai pembangkit clock internal dan memerlukan

(50)

Gambar 4.6 Skematik ADC

Pada gambar diatas Pin 11 sampai 18 (keluaran digital) adalah keluaran tiga

keadaan, yang terhubung ke LED. Apabila CS (pin 1) atau RD (pin 2) dalam

keadaan high (“1”), pin 11 sampai 18 akan mengambang (high impedanze),

apabila CS dan RD rendah keduanya, keluaran digital akan muncul pada

saluran keluaran.

Sinyal mulai konversi pada WR (pin 3). Untuk memulai suatu konversi, CS

harus rendah. Bilamana WR menjadi rendah, konverter akan mengalami reset,

dan ketika WR kembali kepada keadaan high, konversi segera dimulai. A/D

ini mempunyai dua buah ground, A GND (pin 8) dan D GND (pin 10).

(51)

4.1.7 Perancangan Keypad 4x4

Gambar 4.7 Skematik Keypad

Keypad merupakan salah satu piranti yang berfungsi sebagai media input

dalam perancangan Kit ini. Data yang diperoleh dari keypad langsung dikirim

menuju Mikrokontroler melalui port yang tersedia. Data yang diperoleh dari

penekanan keypad adalah data 8 bit, dimana data 0 – 3 merupakan data baris

sedangkang data 4 – 7 merupakan data kolom. Data yang diperoleh

Mikrokontroler dari keypad adalah dalam bentuk bilangan hexa.

4.1.8 Perancangan Motor Servo 80 Derajat

Gambar 4.8 Skematik Motor Servo

Perancangan motor servo 80 derajat pada Kit yang dibuat oleh penulis

(52)

masukan yang dapat menggerakkan motor servo dengan sudut putar 80 derajat

(- 400 00 + 400)

4.1.9 Perancangan Motor Stepper Tipe 6 Kabel

Gambar 4.9 Schematic Motor Stepper

Pada perancangan motor stepper tipe 6 kabel, penulis menggunakan empat

buah transistor dan empat buah dioda, dimana masing-masing transistor di

paralelkan dengan dioda. Fungsi transistor pada rangkaian motor stepper

adalah sebagai switch atau saklar yang mengatur input tegangan ke setiap pole

atau kutub yang dimiliki oleh motor stepper. Sedang fungsi dioda sendiri

hanya sebagai penyearah tegangan (pengaman).

Motor stepper pada Kit yang dibuat penulis menerima input power sebesar 12

Vdc. Bit kontrol yang diperoleh dari mikrokontroler berjumlah 8 bit, namun

(53)

pole atau kutub motor stepper). Bit ini yang akan mengontrol transistor untuk

mengeluarkan output ke masing-masing pole atau kutub motor stepper.

4.1.10 Perancangan Motor DC 12 V

Gambar 4.10 Skematik Motor DC

Dalam perancangan motor DC pada Kit ini, penulis menggunakan jenis motor

DC 12V. Pada perancangan rangkaian motor DC ini, penulis menggunakan

beberapa komponen pendukung, yaitu transistor, IC 4N25, dan IC 74LS00.

Fungsi dari transistor dan IC 4N25 pada rangkaian ini adalah sebagai

switching pada input bit dari mikrokontroler dan juga input tegangan untuk

mengaktifkan motor DC.

Pada IC 4N25, bit kcontrol dari mikrokontroler yang diterima pada pin 1

berfungsi sebagai switching untuk mengalirkan tegangan +12V yang terdapat

pada pin 6 menuju pin 4 untuk dialirkan menuju transistor. Tegangan yang

(54)

sehingga tegangan +12V dapat masuk menuju motor DC dan mengaktifkan

motor DC.

Bit dari Mikrokontroler yang masuk menuju IC 74LS00 (IC logika AND)

akan di-AND-kan, dan hasil proses AND akan diteruskan menuju transistor

pada pin 11. Bila hasil proses AND adalah 1 (high) berarti tegangan Vcc

masuk menuju kaki Basis dari transistor dan mengaktifkan gerbang transistor

(saklar aktif), sehingga terjadi bedapotensial yang memungkinkan motor DC

aktif.

4.1.11 Perancangan Power Supply

Power Supply atau catu daya merupakan perangkat elektronik yang sangat

penting bagi perangkat-perangkat elektronik yang memerlukan tegangan DC.

Banyak sekali perangkat-perangkat elektronik kita temukan di pasaran yang

memerlukan tegangan DC, antara lain MP3 player, radio, VCD dan termasuk

komputer (PC). Dalam perancangan power supply sebaiknya power supply

tersebut dapat menghasilkan tegangan DC searah yang murni. Hal-hal yang

perlu diperhatikan dalam perancangan power supply adalah sebagai berikut :

• Transformator (trafo) step down (berfungsi untuk menurunkan tegangan

AC yang bersumber dari 220 VAC).

• Dioda penyearah atau dioda bridge (berfungsi untuk menyearahkan AC menjadi tegangan DC).

• Filter kapasitor (berfungsi sebagai filter).

(55)

Rangkaian power supply ini digunakan sebagai sumber tegangan dari semua

rangkaian pada sistem kit Mikrokontroler. Pada rangkaian power supply ini

digunakan trafo 3A. Oleh trafo tersebut, tegangan 220VAC diturunkan

menjadi tegangan sekunder 15 VAC.

Untuk menyearahkan tegangan sehingga tegangan AC berubah menjadi

tegangan DC, maka dibutuhkan suatu penyearah. Pada rangkaian power

supply yang dirancang, menggunakan full wave rectifier dengan dua buah

dioda sebagai penyearah. Agar keluaran dari penyearah terhindar dari noise,

maka digunakanlah kapasitor. Semakin besar nilai suatu kapasitor maka hasil

keluaran tegangannya akan semakin bagus. Untuk menstabilkan tegangan

digunakan IC regulator, pada rangkaian ini digunakan IC regulator jenis

LM7805, dan LM7812. LM7805 menyatakan keluaran tegangan 5VDC,

LM7812 menyatakan keluaran tegangan 12 Vdc. Tegangan keluaran 5VDC

digunakan sebagai input power untuk Mikrokontroler dan motor servo 80

derajat. Sedangkan tegangan keluaran 12VDC digunakan sebagai input power

untuk motor stepper dan motor DC.

4.1.12 Perancangan Mekanik Tool Box dan Tata Letak

Tool Box atau koper yang penulis rancang ini memiliki spesifikasi fisik, yaitu:

• Panjang : 362 mm

• Lebar : 310 mm

(56)

Hardware yang dirancang dan disusun pada proyek ini ditata pada sebuah

acrylic dengan Mikrokontroler terletak di tengah agar mempermudah proses

koneksi port.

Adapun layout atau tata letak komponen adalah sebagai berikut :

Gambar 4.11 Tata Letak Komponen

• Komponen yang terletak di tengah yaitu Mikrokontroler AT89S51.

• Komponen yang terletak di sisi kiri Mikrokontroler, yaitu seven segment tiga digit, LCD 16x2, ADC 8-bit, keypad 4x4.

• Komponen yang terletak di sisi kanan Mikrokontroler, yaitu Switch 8-bit, Motor Servo 80 derajat, Motor Stepper tipe 6 kabel, Motor DC 12V.

(57)

4.2 Perancangan Software

4.2.1 Program Seven Segment

1. Hubungkan modul display seven segment MT-SS ke Port 1 pada modul

minimum sistem MT-51. Pastikan koneksinya benar.

2. Buatlah program seperti dibawah ini :

;--- VARIABLES --- ANGKA1 EQU 30H ANGKA2 EQU 31H ANGKA3 EQU 32H VALUE EQU 33H ;--- MAIN PROGRAM --- ORG 0000H LJMP MULAI ORG 0100H

MULAI: MOV VALUE,#0

LOOP1: MOV R0,#40

LOOP2: MOV A,VALUE

MOV B,#0AH DIV AB MOV ANGKA3,B MOV B,#0AH DIV AB MOV ANGKA2,B MOV ANGKA1,A MOV A,ANGKA3 ANL A,#0FH ORL A,#70H MOV P1,A CALL DELAY MOV A,ANGKA2 ANL A,#0FH ORL A,#0B0H MOV P1,A CALL DELAY MOV A,ANGKA1 ANL A,#0FH ORL A,#0D0H MOV P1,A CALL DELAY DJNZ R0,LOOP2 INC VALUE SJMP LOOP1 ;--- ; DELAY SUBROUTINE ;---

DELAY: MOV R5,#OFFH

MOV R6,#05H

DLY: DJNZ R5,DLY

(58)

RET END

3. Compile kemudian download file.hex ke IC AT89S51

4. Amati hasilnya pada seven segment

4.2.2. Program LED

1. Hubungkan modul LED ke Port 0 pada modul minimum system MT-51.

Pastikan koneksinya benar.

$MOD51 ORG 00H MOV P0,#0FEH MOV A,P0 START: RL A MOV P0,A CALL TUNDA SJMP START TUNDA: MOV R7,#02H LUPA: MOV R6,#0FFH LUPB: MOV P5,#0FFH DJNZ R5,$ DJNZ R6,LUPB DJNZ R7,LUPA RET END

4. Amati hasilnya pada modul LED

$MOD51

ORG 00H

MULAI: MOV P0,#0AAH

SJMP MULAI END

(59)

4.2.3 Program Switch

Pada percobaan ini, penulis akan membuat contoh program untuk

menampilkan kondisi switch ke LED.

1. Hubungkan modul switch ke Port 2 dan output LED ke Port 0 pada modul

minimum system MT-51. Pastikan koneksinya benar.

$MOD51

ORG 00H

START: MOV A,P2

MOV P0,A

SJMP START END

4. Lihat hasilnya pada LED

org 0h

CekP20: JB P2.0,CekP21 ; Menguji bit P2.0, apakah adalah logika '1'

call RLeft ; Jika P2.0=0, maka LED putar kiri sjmp CekP20 ; jump forever to CekP20

CekP21: JB P2.1,CekP20 ; Menguji bit P2.1, apakah adalah logika '1'

call RRight ; Jika P2.1=0, maka LED putar kanan

sjmp CekP20 ; jump forever to CekP2.0

;====================================================== ; Subrutin ini digunakan untuk menggerakkan LED Ke Kanan

;====================================================== RLeft: mov A,#11111110b ;send data to Acc

RLeft1: mov P0,A ;send data to P0

call delay ;call delay time

JB P2.1,RLeft2 ;Menguji bit P2.1, apakah adalah

logika '1'

sjmp EndRLeft ;Jika P2.1=0, maka lompat ke

EndRLeft RLeft2: RL A

sjmp RLeft1

EndRLeft: ret

;==================================================== ; Subrutin ini digunakan untuk menggerakkan LED Ke Kiri

;==================================================== RRight: mov A,#01111111b ;send data to Acc

(60)

call delay ;call delay time

JB P2.0,RRight2 ;Menguji bit P2.0, apakah adalah logika '1'

sjmp EndRRight ;Jika P2.0=0, maka lompat ke

EndRRight RRight2: RR A

sjmp RRight1

EndRRight: ret

;============================================= ; subroutine delay time

;============================================= delay: mov R1,#255 del1: mov R2,#255 del2: djnz R2,del2 djnz R1,del1 ret end

7. Lihat hasilnya pada LED

4.2.4 Program LCD

4.2.4.1 Menampilkan Karakter Tidak Bergerak

Pada percobaan ini penulis akan membuat program untuk menampilkan

karakter pada LCD. Karakter ‘A’ akan ditampilkan pada Seven Segmen

Display 1 Untuk melakukan percobaan ini lakukan beberapa langkah

sebagai berikut:

1. Pasang jumper LCD_EN, yang berfungsi untuk memberikan power

supply +5V

2. Hubungkan modul Microcontroller Trainer dengan power supply +5V

3. Hubungkan modul Microcontroller Trainer dengan rangkaian

programmer

4. Ketik program berikut ini:

$mod51 org 0h

call init_LCD

(61)

call write_inst mov R1,#'W' call write_data mov R1,#'e' call write_data mov R1,#'l' call write_data mov R1,#'c' call write_data mov R1,#'o' call write_data mov R1,#'m' call write_data mov R1,#'e' call write_data stop: sjmp stop Init_lcd:

mov r1,#00000001b ;Display clear call write_inst

mov r1,#00111000b ;Function set, Data 8 bit,2 line font 5x7

call write_inst

mov r1,#00001100b ;Display on, cursor off,cursor blink off

call write_inst

mov r1,#00000110b ;Entry mode, Set increment call write_inst ret ; Write_inst: clr P3.6 ; P3.6 = RS =0 mov P0,R1 ; P0 = D7 s/d D0 = R1 setb P3.7 ; P3.7 =EN = 1

call delay ; call delay time clr P3.7 ; P3.7 =EN = 0 ret ; Write_data: setb P3.6 ; P3.6 = RS =1 mov P0,R1 ; P0 = D7 s/d D0 = R1 setb P3.7 ; P3.7 =EN = 1

call delay ; call delay time clr p3.7 ; P3.7 =EN = 0 ret ; delay: mov R0,#0 delay1:mov R7,#0fh djnz R7,$ djnz R0,delay1 ret ; End

(62)

4.2.5 Program ADC

4.2.5.1 Menampilkan Data ADC ke LED

1. Hubungkan modul ADC ke Port 2 dan LED ke Port 0 pada modul

minimum system MT-51. Pastikan koneksinya benar.

2. Buatlah program seperti dibawah ini:

$mod51 org 00h utama: mov a,p2 mov p0,a sjmp utama end

4. Amati hasilnya pada LED

4.2.6 Program Keypad

$mod51 org 00h baris1: mov p2,#11111110b jnb p2.4,no1 jnb p2.5,no2 jnb p2.6,no3 jnb p2.7,cor ljmp baris2 no1: mov p0,#11111110b sjmp baris1 no2: mov p0,#11111101b sjmp baris1 no3: mov p0,#11111011b sjmp baris1 cor: mov p0,#11111111b call delay mov p0,#0 call delay sjmp baris1 baris2: mov p2,#11111101b jnb p2.4,no4 jnb p2.5,no5 jnb p2.6,no6 jnb p2.7,men ljmp baris3 no4: mov p0,#11110111b sjmp baris2 no5: mov p0,#11101111b sjmp baris2 no6: mov p0,#11011111b ljmp baris2 men: mov p0,#0 call delay

(63)

mov p0,#11111111b call delay ljmp baris2 baris3: mov p2,#11111011b jnb p2.4,no7 jnb p2.5,no8 jnb p2.6,no9 jnb p2.7,arrw_up ljmp baris4 no7: mov p0,#10111111b sjmp baris2 no8: mov p0,#01111111b sjmp baris2 no9: mov p0,#11111111b ljmp baris2 arrw_up: mov p0,#0f0h ljmp baris2 baris4: mov p2,#11110111b jnb p2.4,can jnb p2.5,no0 jnb p2.6,ent jnb p2.7,arrw_dwn ljmp baris1 can: mov p0,#11110111b sjmp baris2 no0: mov p0,#0 sjmp baris2 ent: mov p0,#11011111b ljmp baris2 arrw_dwn: mov p0,#00fh ljmp baris2 delay: mov r5,#0ffh mov r6,#0fh mov r7,#05h dly: djnz r5,dly djnz r6,dly djnz r7,dly ret end

4. Amati hasilnya pada LED

5. Hubungkan modul keypad ke Port 2, output LED ke Port 0, dan output

MT-Stepper ke Port 1 pada modul minimum system MT-51. Pastikan

koneksinya benar

$mod51 org 00h baris1: mov p2,#11111110b jnb p2.4,no1 jnb p2.5,no2 jnb p2.6,no3 jnb p2.7,cor ljmp baris2 no1: call stpr1 sjmp baris1 no2: mov p0,#11111101B sjmp baris1 no3:

(64)

mov p0,#11111011b sjmp baris1 cor: mov p0,#11111111b call delay mov p0,#0 call delay sjmp baris1 baris2: mov p2,#11111101b jnb p2.4,no4 jnb p2.5,no5 jnb p2.6,no6 jnb p2.7,men ljmp baris3 no4: mov p0,#11110111b sjmp baris2 no5: mov p0,#11101111b sjmp baris2 no6: mov p0,#11011111b ljmp baris2 men: mov p0,#0 call delay mov p0,#11111111b call delay ljmp baris2 baris3: mov p2,#11111011b jnb p2.4,no7 jnb p2.5,no8 jnb p2.6,no9 jnb p2.7,arrw_up ljmp baris4 no7: mov p0,#10111111b sjmp baris2 no8: mov p0,#01111111b sjmp baris2 no9: mov p0,#11111111b ljmp baris2 arrw_up: mov p0,#0f0h ljmp baris2 baris4: mov p2,#11110111b jnb p2.4,can jnb p2.5,no0 jnb p2.6,ent jnb p2.7,arrw_dwn ljmp baris1 can: mov p0,#11110111b sjmp baris2 no0: mov p0,#0 sjmp baris2 ent: mov p0,#11011111b ljmp baris2 arrw_dwn: mov p0,#00fh ljmp baris2 stpr1: mov a,#00010001b

loop: mov p1,a

call delay rl a sjmp loop delay: mov r5,#0ffh mov r6,#0fh mov r7,#05h dly: djnz r5,dly djnz r6,dly djnz r7,dly ret end

(65)

4.2.7 Program Motor Stepper 4.2.7.1 Kendali Arah Putaran

1. Hubungkan modul motor stepper MT-ST ke Port 1 pada modul

minimum system MT-51. Pastikan koneksinya benar

$mod51 ORG 0000H LJMP MULAI

ORG 0100H

MULAI: MOV A,#00010001B

LOOP: MOV P1,A

CALL DELAY RL A SJMP LOOP ;--- ; DELAY SUBROUTINE ;--- DELAY: MOV R5,#0FFH MOV R6,#0FH MOV R7,#05H DLY: DJNZ R5,DLY DJNZ R6,DLY DJNZ R7,DLY RET END

4. Amati hasilnya pada motor stepper

5. Ubah instruksi RL A menjadi RR A

6. Perhatikan hasilnya dan catat pada table

Instruksi Arah Putaran

RL A

(66)

4.2.7.2 Kendali Kecepatan

7. Hubungkan modul motor stepper MT-ST ke Port 0 pada modul

ORG 0100H

LOOP: MOV P0,A

CALL DELAY RL A SJMP LOOP ;--- ; DELAY SUBROUTINE ;--- DELAY: MOV R5,#0FFH MOV R6,#0FH MOV R7,#05H DLY: DJNZ R5,DLY DJNZ R6,DLY DJNZ R7,DLY RET END

10.Amati hasilnya pada motor stepper

11.Pada subroutin delay, ubah instruksi MOV R7,#05H menjadi MOV

R7,#01H

12.Perhatikan hasilnya dan lengkapi tabel

Instruksi Kecepatan Putaran

MOV R7,#05H

(67)

4.2.7.3 Kendali Posisi

13.Hubungkan modul motor stepper MT-ST ke Port 0 pada modul

14.Buatlah program seperti dibawah ini :

ORG 0100H

MOV R0,#25

LOOP: MOV P0,A

CALL DELAY RL A DJNZ R0,LOOP HERE: SJMP HERE DELAY: MOV R5,#0FFH MOV R6,#0FH MOV R7,#05H DLY: DJNZ R5,DLY DJNZ R6,DLY DJNZ R7,DLY RET END

15.Compile kemudian download file.hex ke IC AT89S51

17.Ganti instruksi MOV R0,#25 menjadi MOV R0,#50

18.Perhatikan hasilnya dan lengkapi table

19.Selanjutnya ganti nilai R0 sesuai tabel

Instruksi Posisi

MOV R0,#25

MOV R0,#50

(68)

4.2.7.4 Kendali Torsi

20.Hubungkan modul motor stepper MT – ST ke Port 0 pada modul

minimum system MT – 51. Pastikan koneksinya benar

21.Buatlah program seperti dibawah ini :

ORG 0100H

LOOP: MOV P0,A

CALL DELAY RL A SJMP LOOP DELAY: MOV R5,#0FFH MOV R6,#0FH MOV R7,#05H DLY: DJNZ R5,DLY DJNZ R6,DLY DJNZ R7,DLY RET END

22.Compile kemudian download file.hex ke IC AT89S51

24.Ganti instruksi MOV A,#00110011B menjadi MOV A,#00010001B

25. Perhatikan hasilnya dan lengkapi tabel

Instruksi Torsi

MOV A,#00110011B