Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler AT89S51

(1)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler

PENGATURAN TEMPERATUR RUANGAN

DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM 35

BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh gelar Ahli Madya

MANGASI SIRAIT

(062408070)

PROGRAM STUDI FISIKA INSTRUMENTASI

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PENGATURAN TEMPERATUR RUANGAN

DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM 35 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : TUGAS AKHIR

Nama : MANGASI SIRAIT

Nomor Induk Mahasiswa : 062408070

Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA)UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di Medan, Juni 2009

Diketahui

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Program Studi, Pembimbing,

Drs.Syahrul Humaidy Msc Dr.Marhaposan Situmorang

(3)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler PERNYATAAN

PENGATURAN TEMPERATUR RUANGAN DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR SUHU LM35 BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri,kecuali beberapa kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2009

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa,dengan limpahan karuniaNya penyelesaian Tugas Akhir ini dapat diselesaikan dalam waktu yang di tetapkan.

Tugas Akhir ini disusun berdasarkan perancangan alat yang penulis lakukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi Program Diploma (D3) pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Departemen Fisika Jurusan Fisika Instrumentasi,Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyelesaian Tugas Akhir ini,penulis banyak mengucap terima kasih kepada Bapak Dr.Marhaposan Situmorang,selaku dosen pembimbing pada penyelesaian Tugas Akhir ini yang telah memberikan bimbingan dan kepercayaan penuh pada saya untuk menyempurnakan tugas akhir ini.Ucapan terima kasih juga diajukan kepada Bapak Dr.Eddy Marlianto,M.Sc selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA),Universitas Sumatera Utara.Ketua Program Studi Fisika Instrumentasi,Bapak Syahrul Humaidy dan sekeretaris Departemen Fisika Ibu Yustinon,Msi dan seluruh pegawai di Departemen Fisika FMIPA USU.

Ucapan terimakasih saya yang sepesial buat Ayahanda tercinta P.Sirait dan Ibunda tersayang S.Saragih Sumbayak yang selalu sedia memberikan bantuan dan dukungan matei,dorongan dan doa.Tidak terlupakan juga saya ucapkan buat kakak saya tercinta Rayani Sirait,Kakak Rosenni Sirait, dan Kakak Rotua Sirait.Buat kedua adikku tersayang Togar Sirait dan Indra Gunawan Sirait,terimakasih buat doa dan dukungannya.

Terimakasih saya ucapkan buat teman-teman di Fisika Instrumentasi stambuk 2006 yang mau membantu saya dalam penyelesaian tugas akhir ini.Buat teman-teman saya Ampara 409 dan Raya City,serta semua pihak yang membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

(5)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler ABSTRAK

(6)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR ix

2.1 Diagram Blok Pengaturan Temperatur Ruangan 6

2.2 Sensor Suhu LM35 8

2.3 Mikrokontroler AT89S51 9

2.3.1 Konstruksi Mikrokontroler AT89S51 10

2.3.2 Pin – Pin Mikrokontroler AT89S51 13

2.4 Instruksi Dasar Assembler 17

2.4.1 Kode Instruksi Mikrokontroler AT89S51 17

(7)

2.4.1.2 Instruksi Aritmatika 18

2.4.1.3 Instruksi Logika dan Manipulasi Bit 18

2.4.1.4 Instruksi Percabangan 18

2.4.1.5 Instruksi Stack, I/O dan Kontrol 18

2.4.2 Bahasa Assembly MCS-51 18

2.4.3 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 24

2.4.4 Software Downloader 25

2.5 Analog to Digital Converter (ADC) 26

2.5.1 Model Operasi ADC 0804 29

2.5.1.1 Mode Operasi Kontinyu 29

2.5.1.2 Mode Operasi Hand-Shaking 30

2.5.2 Fungsi Pin – Pin Pada ADC 0804 30

2.6 LCD (Liquid Crystal Display) 32

BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Rancangan Sistem 35

3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 37

3.3 Rangkaian Mikrontroler AT89S51 38

3.4 Rangkaian Sensor Temperatur 39

3.5 Rangkaian Analog to Digital Converter (ADC) 40

3.6 Rangkaian Relay 41

3.7 Rangkaian Driver LCD (Liquid Crystal Display) 43

BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN

4.1 Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S51 46

4.2 Pengujian Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display) 47

4.3 Pengujian Rangkaian Relay 50

4.4 Diagram Alir (Flowchart) 52

(8)

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan 56

5.2 Saran 57

(9)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Kapasitas Memory Mikrokontroler seri AT89X 12

(10)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Blok Diagram Pengaturan Temperatur Ruangan Secara Umum 7

Gambar 2.2 Sensor Temperatur LM35 9

Gambar 2.3 IC Mikrokontroler AT89S51 13

Gambar 2.4 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 25

Gambar 2.5 ISP-Flash Programmer 3.0a 26

Gambar 2.6 Diagram Blok ADC 28

Gambar 2.7 Konvigurasi pin- pin pada ADC 0804 30

Gambar 2.8 Liquid Cristal Display (LCD) 2 x 16 34

Gambar 3.1 Diagram Blok Pengaturan Temperatur Ruangan 36

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 37

Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 38

Gambar 3.4 Rangkaian ADC 41

Gambar 3.5 Simbol Relay dan Rangkaian Driver 43

Gambar 3.6 Rangkaian Driver LCD 44

Gambar.4.1 Rangkaian mikrokontroler dengan rangkaian relay 50

(11)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler LAMPIRAN 1. Program Lengkap

2. Skema Rangkaian Pengaturan Temperatur Ruangan

3a. Gambar Pengaturan Temperatur Ruangan Tampak Atas

3b. Gambar Pengaturan Temperatur Ruangan Tampak Depan

3c. Gambar Pengaturan Temperatur Ruangan Tampak Samping

4. Data Sheet AT89S51

5. Data Sheet LM335

(12)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Pengukuran, pemantauan dan tampilan nilai suhu adalah bagian sistem yang seringkali

dibutuhkan di lingkungan, dalam suatu sistem elektronika, maupun dalam industri.

Namun pembuatan alat ini dilatar belakangi karena sensor temperatur merupakan salah

satu sistem yang penting untuk membangun sebuah Weather controliling system, yang

akan memantau dan mengendalikan suhu pada suatu ruangan tertentu serta memberikan

informasi kepada pemakainya.

Temperatur merupakan informasi yang sangat penting dalam menentukan kondisi

cuaca pada sebuah daerah. Banyak hal yang bergantung pada kondisi temperatur atau

cuaca pada daerah tersebut. Makhluk hidup pun sangat bergantung pada kondisi

temperatur daerah yang ditempatinya. Temperatur juga merupakan salah satu kunci

penting dalam dunia pertanian atau perkebunan, industri makanan, industri elektronika

dan lain-lain

Namun permasalahannya bagaimana kita bisa membuat alat ukur temperatur

(13)

akurat dan mudah dikalibrasi. Pengukuran suhu secara konvensional dapat dilakukan

dengan termometer standar, akan tetapi hal ini sangat merepotkan terutama apabila suhu

harus dipantau terus menerus.

Mikrokontroler kini semakin berkembang pesat dan semakin banyak diminati

dalam aplikasi sistem kendali. Salah satu jenis mikrokontroler yang sekarang banyak

beredar adalah mikrokontroler jenis AT89S51 dari atmel.

Sehubungan hal di atas penulis berkeinginan untuk mencoba mengembangkan

sebuah sistem menggunakan mikrokontroler AT89S51 dengan pemrograman bahasa

assembler.

Dalam mengantisipasi penggunaan yang lebih luas maka pengukur temperatur

yang dipantau dengan mikrokontroler ini didisain agar dapat beroperasi secara stand

alone (berdiri sendiri).

1.2 Tujuan

Adapun tujuan pelaksanaan tugas akhir ini adalah:

1. Mengimplementasikan fungsi masukan analog pada mikrokontroler AT89S51

yang mendapat masukan dari LM35 sebagai sensor temperatur yang

(14)

2. Menggunakan pemrograman bahasa assembler untuk mengembangkan sebuah

sistem pengukur temperatur menggunakan mikrokontroler AT89S51 yang

hasil datanya ditamplikan pada display LCD.

1.3 Batasan Masalah

Pada tugas akhir ini, penulis akan merancang alat sistim kendali temperatur ruangan

dengan batasan-batasan sebagai berikut :

1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S51.

2. Mengunakan sensor suhu LM35.

3. Menggunakan pemrograman bahasa assembler.

4. Display untuk menampilkan temperatur digunakan LCD.

5. Meemanfaatkan hairdrier untuk menaikkan suhu.

6. Memanfaatkan cooling fan sebagai pendingin atau juga pembuang panas.

1.4 Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika

pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja alat sistim kendali temperatur dengan

menggunakan display LCD berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis

(15)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler BAB 1. PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah,

tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.

BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA

Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang

digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori

pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51, bahasa

program yang digunakan. serta karekteristik dari komponen-komponen

pendukung.

BAB 3. PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok

dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram blok

dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51.

BAB 4. PEGUJIAN SISTIM DAN PROGRAM

Pada bab ini akan dibahas pengujian alat dan program dari rangkaian dan

sistem kerja alat dan flowchar dari program.

(16)

Bab ini merupakan kesimpulan dan saran yang meliputi tentang

kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini apakah

rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya

pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

1.5 Metodologi Penulisan

Adapun metode penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Identifikasi masalah dengan penelusuran referensi baik dari buku maupun dari

hasil browsing di situs-situs internet.

(17)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler BAB 2

KOMPONEN – KOMPONEN DASAR

2.1 Blok Diagram Pengaturan Temperatur Ruangan

Temperatur merupakan salah satu informasi yang sangat penting dalam menentukan

kondisi cuaca pada sebuah daerah. Temperatur juga merupakan salah satu kunci penting

dalam dunia pertanian atau perkebunan, industri makanan, industri elektronika dan

lain-lain.

Pengukuran temperatur secara manual dapat dilakukan dengan termometer

standar, namun tidak ada alat yang dapat mengatur agar temperatur tetap dalam kondisi

stabil, apalagi temperatur harus dipantau terus menerus. Sehingga dibutuhkan alat

(18)

dalam sebuah ruangan dapat diukur secara otomatis, dan dapat dijaga secara otomatis

pula, serta hasil data temperatur dapat ditampilkan pada display.

Berikut adalah gambaran umum sistem kendali temperatur ruangan.

Gambar 2.1 Blok Diagram Pengaturan Temperatur Ruangan Secara Umum

Dari gambar 2.1 dapat kita ketahui bahwa salah satu komponen yang dibutuhkan

dalam pembuatan sistem kendali temperatur ruangan adalah sensor temperatur. Sensor

temperatur berfungsi sebagai pendeteksi temperatur pada sebuah ruangan, yang kemudian

(19)

Kemudian sinyal keluaran dari sensor temperatur tersebut akan diolah sehingga

dapat ditampilkan pada display, sehingga dibutuhkan sebuah pengolah sinyal. Salah satu

jenis pengolah sinyal yang dapat digunakan adalah mikrokontroler.

Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang di dalamnya

terdapat rangkaian mikroprosesor, memori (RAM atau ROM) dan I/O, rangkaian tersebut

terdapat dalam level chip atau biasa disebut single chip mikrokomputer. Pada

mikrokontroler telah terdapat komponen-komponen mikroprosesor dengan bus-bus

internal yang saling berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM,

timer, komponen I/O paralel dan serial, dan interupsi kontroler.

Setelah sinyal keluaran dari sensor temperatur tersebut diolah oleh

mikrokontroler, kemudian akan ditampilkan pada sarana penampil. Baik melaui seven

segment,display matrix, LCD (Liquid Crystal Display), maupun PC. Pada pengerjaan

tugas akhir ini penulis akan menggunakan tampilan pada LCD.

2.2 Sensor Suhu LM 35

Sensor adalah piranti yang menghasilkan sinyal keluaran yang sebanding dengan

parameter yang diindera (sensing). Pengukuran temperatur merupakan hal yang penting.

Pendeteksian temperatur dapat dilakukan dengan menggunakan sensor temperatur. Ada

(20)

yakni: termokopel,termistor.Sensor temperatur yang sering di gunakan adalah sensor

temperatur LM35 karena keakuratannya di bandingkan dengan sensor lain.

LM35 adalah sensor temperatur semiconductor-junction yang tegangan out putnya

sebanding dengan temperatur dalam derajat Celcius (0 C). LM35 memiliki kelebihan dibandingkan sensor suhu berpresisi Kelvin, dimana pemakai tidak perlu mengambil nilai

tegangan konstan yang besar untuk mendapatkan skala celcius yang tepat. LM35

memiliki keadaaan default yaitu akurasi ±¼ 0 C pada temperatur ruang dan ±3/4 0 C pada

range maksimum –55 sampai +150 0 C.

LM35 memiliki faktor skala linier +10.0 mV/0C, ini berarti untuk tiap kenaikan satu derajat celcius pada suhu sekitar tegangan output akan naik 10 mV. Tegangan kerja

dari LM35 adalah 4 sampai 30 Volt dengan kuat arus sebesar 60 µA.

Gambar 2.2 Sensor Temperatur LM35

(21)

1. Hasil pengukuran lebih akurat dibandingkan dengan menggunakan

thermistor.

2. Rangkain sensor tertutup dan tidak bergantung (tidak terpengaruh) pada

oksidasi.

3. LM35 menghasilkan tegangan keluaran lebih besar dibandingkan dengan

thermocouple dan tegangan keluaran tidak perlu diperbesar.

2.3 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler merupakan suatu komponen elektronika yang di dalamnya terdapat

rangkaian mikroprosesor, memori (RAM atau ROM) dan I/O, rangkaian tersebut terdapat

dalam level chip atau biasa disebut single chip mikrokomputer. Pada mikrokontroler telah

terdapat komponen-komponen mikroprosesor dengan bus-bus internal yang saling

berhubungan. Komponen-komponen tersebut adalah RAM, ROM, timer, komponen I/O

paralel dan serial, dan interupsi kontroler.

Adapun keunggulan dari mikrokontroler adalah adanya sistem interupsi. Sebagai

perangkat kontrol penyesuaian, mikrokontroler sering disebut juga untuk menaikkan

respon semangat eksternal (interupsi) di waktu yang nyata. Perangkata tersebut harus

melakukan hubungan switching cepat, menunda satu proses ketika adanya respon

(22)

Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program

aplikasi (misalnya pengolah kata,pengolah angka dan lain sebagainya), mikrokontroler

hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada

perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer RAM dan ROM-nya besar.

Sedangkan pada mikrokontroler ROM dan RAM-nya terbatas.

2.3.1 Konstruksi Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1

kristal serta catu daya 5 Volt. Kapasitor 10 mikro-Farad dan resistor 10 Kilo Ohm dipakai

untuk membentuk rangkaian reset. Dengan adanya rangkaian reset ini AT89S51 otomatis

direset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24

MHz dan kapasitor 30 piko-Farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator

pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja mikrokontroler.

Memori merupakan bagian yang sangat penting pada mikrokontroler.

Mikrokontroler memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. Read Only Memory

(ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan

keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan

sebagai memori program. Random Access Memori (RAM) isinya akan sirna begitu IC

kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM

(23)

Ada berbagai jenis ROM. Untuk mikrokontroler dengan progam yang sudah baku

dan diproduksi secara masal, program diisikan ke dalam ROM pada saat IC

mikrokontroler dicetak di pabrik IC. Untuk keperluan tertentu mikrokontroler

menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang

disingkat menjadi PEROM atau PROM. Dulu banyak dipakai UV-EPROM (Ultra Violet

Eraseable Progamble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada

flash PEROM yang harganya jauh lebih murah.

Jenis memori yang dipakai untuk memori Program AT89S51 adalah Flash

PEROM, program untuk mengendalikan mikrokontroler diisikan ke memori itu lewat

bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 Flash PEROM Programmer.

Memori Data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 byte, meskipun

hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup.

Sarana Input/Ouput yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 memunyai

32 jalur Input/Ouput. Jalur Input/Ouput paralel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan

(24)

AT89S51 dilengkapi UART (Universal Asyncronous Receiver/Transmiter) yang

biasa dipakai untuk komunikasi data secara seri. Jalur untuk komunikasi data seri (RXD

dan TXD) diletakan berhimpitan dengan P3.0 dan P3.1 di kaki nomor 10 dan 11,

sehingga kalau sarana input/ouput yang bekerja menurut fungsi waktu. Clock penggerak

untaian pencacah ini bisa berasal dari oscillator kristal atau clock yang diumpan dari luar

lewat T0 dan T1. T0 dan T1 berhimpitan dengan P3.4 dan P3.5,sehingga P3.4 dan P3.5

tidak bisa dipakai untuk jalur input/ouput parelel kalau T0 dan T1 dipakai.

Tabel 2.1. Kapasitas Memory Mikrokontroler seri AT89X

AT89S51 mempunyai enam sumber pembangkit interupsi, dua diantaranya

adalah sinyal interupsi yang diumpankan ke kaki INT0 dan INT1. Kedua kaki ini

TIPE RAM FLASH MEMORY EEPROM

AT89C51/AT89S51 8 x 128 Byte 4 Kbyte No

AT89C52/AT89S52 8 x 256 Byte 8 Kbyte No

AT89C55 8 x 256 Byte 20 Kbyte No

AT89S53 8 x 256 Byte 12 Kbyte No

(25)

berhimpitan dengan P3.2 dan P3.3 sehingga tidak bisa dipakai sebagai jalur input/output

parelel kalau INT0 dan INT1 dipakai untuk menerima sinyal interupsi.

Port1 dan 2, UART, Timer 0,Timer 1 dan sarana lainnya merupakan register yang

secara fisik merupakan RAM khusus, yang ditempatkan di Special Functoin Regeister

(SFR).

2.3.2 Pin - Pin Mikrokontroler AT89S51

IC mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada gambar 2.3

Gambar 2.3 IC Mikrokontroler AT89S51

Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 :

(26)

Ini adalah port 1 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah. Dengan internal pull-up

yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Pada port ini juga digunakan sebagai

saluran alamat pada saat pemrograman dan verfikasi.

Pin 9

Merupakan masukan reset (aktif tinggi), pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan

me-reset mikrokontroler ini.

Pin 10 sampai 17

Ini adalah port 3 merupakan saluran/bus I/O 8 bit dua arah dengan internal pull-up yang

memiliki fungsi pengganti. Bila fungsi pengganti tidak dipakai, maka ini dapat digunakan

sebagai port parallel 8 bit serbaguna. Selain itu sebagian dari port 3 dapat berfungsi

sebagai sinyal control pada saat proses pemrograman dan verifikasi. Adapun fungsi

penggantinya seperti pada tabel 2.2.

(27)

Untuk menerima data port serial

Untuk mengirim data port serial

Interupsi eksternal 0

Interupsi eksternal 1

Input eksternal waktu/pencacah 0

Input eksternal waktu/pencacah 1

Jalur menulis memori data eksternal

Jalur membaca memori data eksternal

Tabel 2.2. Fungsi pengganti dari port 3

Pin 18 dan 19

Ini merupakan masukan ke penguat osilator berpenguat tinggi. Pada mikrokontroler ini

memiliki seluruh rangkaian osilator yang diperlukan pada serpih yang sama (on chip)

kecuali rangkaian kristal yang mengendalikan frekuansi osilatir. Karenanya pin 18 dan 19

sangat diperlukan untuk dihubungkan dengan kristal. Selain itu XTAL 1 dapat juga

sebagai input untuk inverting oscillator amplifier dan input ke rangkaian internal clock

sedangkan XTAL 2 merupakan output dari inverting oscillator amplifier.

(28)

Merupakan ground sumber tegangan yang diberi symbol GND.

Ini adalah port 2 yang merupakan saluran/bus I/O 8 biit dua arah dengan internal pull-up.

Saat pengambilan data dari program memori eksternal atau selama mengakses data

memori eksternal yang menggunakan alamat 16 bit, port 2 berfungsi sebagai saluran/bus

alamat tinggi (A8 – A15). Sedangkan pada saat mengakses ke data memori eksternal yang

menggunakan alamat bit 8 bit , port 2 mengeluarkan isi dari P2 pada Special Function

Register.

Pin 29

Program Store Enable (PSEN) merupakan sinyal pengontrol untuk mengakses program

memori eksternal masuk ke dalam bus selama proses pemberian/pengambilan instruksi

(fetching).

Pin 30

Address Latch Enable (ALE)/ PROG merupakan penahan alamat memori eksternal (pada

port 1) selama mengakses ke memori eksternal. Pena ini juga sebagai pulsa/ sinyal input

pemrograman (PROG)selama proses pemrograman.

(29)

External Access Enable (EA) merupakan sinyal kontrol untuk pembacaan memori

program. Apabila diset rendah (L) maka mikrokontroler akan melaksanakan seluruh

instruksi dari memori program eksternal, sedangkan apabila diset tinggi (H) maka

mikrokontroler akan melaksanakan instruksi dari memori program internal ketika isi

program counter kurang dari 4096. ini juga berfungsi sebagai tegangan pemrograman

(Vpp = +12 V) selama proses pemrograman.

Ini adalah port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector, dapat juga

digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke

memori program eksternal. Pada saat proses pemrograman dan verifikasi, port 0

digunakan sebagai saluran/bus data. Eksternal pull-ups diperlukan selama proses

verifikasi.

2.4 Instruksi Dasar Assembler

2.4.1 Kode Instruksi Mikrokontriler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 256 kode instruksi. Seluruh instruksi dapat

dikelompokkan dalam 4 bagian yang meliputi instruksi 1 byte sampai 4 byte. Semua

instruksi tersebut dapat dibagi menjadi lima kelompok menurut fungsinya, yaitu:

(30)

2. Instruksi Aritmatika

3. Instruksi Logika dan Manipulasi Bit

4. Instruksi Percabangan

5. Instruksi Stack, I/O, dan Kontrol

2.4.1.1 Instruksi Pemindahan Data

Bagian instruksi ini hanya menyalin data suatu lokasi memori (sumber) ke lokasi tertentu

(tujuan), tanpa terjadi perubahan isi data dari sumber. Selain lokasi memori, data juga

dapat dipindahkan dari suatu register ke register lain, pemindahan (penyalinan) antar

muka-register dan antar muka-memori.

2.4.1.2 Instruksi Aritmatika

Instruksi ini melaksanakan operasi aritmatika yang meliputi penjumlahan, pengurangan,

penambahan satu (increment), pengurangan satu(decrement), perkalian dan pembagian.

2.4.1.3 Instruksi Logika dan Manipulasi Bit

Instruksi ini berhubungan dengan operasi-operasi logika pada accumulator dan

manipulasi bit. Macam dan instruksi ini adalah AND, OR, XOR, perbandingan,

(31)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler 2.4.1.4 Instruksi Percabangan

Instruksi ini mengubah urutan normal pelaksanaan suatu program. Dengan instruksi ini

program yang sedang dilaksanakan akan mencabang ke suatu alamat tertentu. Instruksi ini

dibedakan atas percabangan bersyarat (misalnya CJNE) dan percabangan tanpa syarat

(misalnya ACALL).

2.4.1.5 Instruksi Stack, I/O, dan Kontrol

Instruksi ini mengatur penggunaan stack, membaca/menulis port I/O, serta

pengontrolan-pengontrolan.

2.4.2 Bahasa Assembly MCS-51

Bahasa yang digunakan untuk mengisi program ke IC mikrikontroler AT89S51 adalah

bahasa assembly MCS-51. Jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari

51 instruksi , yang sering digunakan hanya 10 instruksi. Instruksi-instruksi tersebut

antara lain :

1. Instruksi MOV

Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu.

Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung.

(32)

MOV R0,#20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai.

Contoh pengisian nilai secara tidak langsung

MOV 20h,#80h

...

MOV R0,20h

Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal

ke register 0 (R0).

Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah

alamat.

2. Instruksi DJNZ

Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai

(33)

MOV R0,#80h

Loop: ...

...

DJNZ R0,Loop

...

R0 -1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke

perintah pada baris berikutnya.

3. Instruksi ACALL

Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu.

Contoh :

...

ACALL TUNDA

...

(34)

...

4. Instruksi RET

Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil

setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh,

ACALL TUNDA

...

TUNDA:

...

RET

5. Instruksi JMP (Jump)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh,

(35)

...

JMP Loop

6. Instruksi JB (Jump if bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika high (1).

Contoh,

Loop:

JB P1.0,Loop

...

7. Instruksi JNB (Jump if Not bit)

Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang

dimaksud berlogika Low (0). Contoh,

Loop:

(36)

...

8. Instruksi CJNE (Compare Jump If Not Equal)

Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu

nilai tertentu. Contoh,

Loop:

...

CJNE R0,#20h,Loop

...

Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika

nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.

9. Instruksi DEC (Decreament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud

(37)

Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

DEC R0 R0 = R0 – 1

...

10.Instruksi INC (Increament)

Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud

dengan 1. Contoh,

MOV R0,#20h R0 = 20h

...

INC R0 R0 = R0 + 1

...

2.4.2 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Instruksi-instruksi yang berupa bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor,

(38)

(program-program) tersebut akan save dan kemudian Assemble (Compile). Pada saat

di-Assemble maka akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih

ada peringatan tersebut, itu berarti masih ada kesalahan dalam penulisan instruksi atau

ada nama subrutin yang sama. Dengan demikian kesalahan-kesalahan tersebut harus

diperbaiki terlebih dahulu. Tampilannya dapat kita lihat pada gambar 2.4.

Gambar 2.4 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE)

Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke

dalam bilangan heksadesimal, dimana proses perubahan ini terjadi pada saat kita

meng-Assemble program tersebut. Bilangan heksadesimal hasil proses inilah yang dikirim ke

(39)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler 2.4.3. Software Downloader

Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal tersebut ke mikrokontroler

digunakan software ISP–Flash Programmer 3.0a sehingga mikrokontroler dapat

menyimpan data. ISP-Flash Programmmer 3.0a dapat diperoleh dengan mendowmload

dari internet. Tampilannya dapat kita lihat gambar 2.5 :

Gambar 2.5 ISP-Flash Programmer 3.0a

Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file

heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian meng-klik Write untuk

(40)

2.5 Analog to Digital Converter (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

2. Resolusi

3. Ketidaklinieran

4. Akurasi

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

(41)

nilai masukan analognya atau sinyal yang akan diubah. Dalam Gambar 2.6,

memperlihatkan diagram blok ADC tersebut.

Gambar 2.6 Diagram Blok ADC

Secara singkat prinsip kerja dari konverter A/D adalah semua bit-bit diset

kemudian diuji, dan bilamana perlu sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan. Dengan

rangkaian yang paling cepat, konversi akan diselesaikan sesudah 8 clock, dan keluaran

D/A merupakan nilai analog yang ekivalen dengan nilai register SAR.

Apabila konversi telah dilaksanakan, rangkaian kembali mengirim sinyal selesai

konversi yang berlogika rendah. Sisi turun sinyal ini akan menghasilkan data digital yang

ekivalen ke dalam register buffer. Dengan demikian, keluaran digital akan tetap tersimpan

(42)

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 ke dua pin masukan yaitu

Vin= Vin (+) – Vin (-). Kalau masukan analog berupa tegangan tunggal, tegangan ini

harus dihubungkan dengan Vin (+), sedangkan Vin (-) digroundkan. Untuk operasi

normal, ADC 0804 menggunakan Vcc = +5 Volt sebagai tegangan referensi.

IC ADC 0804 memiliki generator clock internal 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.Untuk sinyal clock ini

dapat juga digunakan sinyal eksternal yang dihubungkan ke pin CLK IN. ADC 0804

memilik 8 keluaran digital sehingga dapat langsung dihubungkan dengan saluran data

mikrokomputer. Masukan (chip select, aktif rendah) 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.

2.5.1 Mode Operasi ADC0804

(43)

Agar ADC0804 dapat dioperasikan pada mode operasi kontinyu (proses membaca terus

menerus dan tanpa proses operasi jabat tangan), maka penyemat CS dan RD ditanahkan,

sedangkan penyemat WR dan INTR tidak dihubungkan kemanapun. Prinsip kerja operasi

kontinyu ini yaitu ADC akan memulai konversi ketika INTR kembali tidak aktif (logika

‘1’). Setelah proses konversi selesai, INTR akan aktif (logika ‘0’). Untuk memulai

konversi pertama kali WR harus ditanahkan terlebih dahulu, hal ini digunakan untuk

mereset SAR. Namun pada konversi berikutnya untuk mereset SAR dapat menggunakan

sinyal INTR saat aktif (logika ‘0’) dan mulai konversi saat tidak aktif (logika ‘1’).

Ketika selesai konversi data hasil konversi akan dikeluarkan secara langsung dari

buffer untuk dibaca karena RD ditanahkan. Saat sinyal INTR aktif, sinyal ini digunakan

untuk me-reset SAR. Saat INTR kembali tidak aktif (logika ‘1’) proses konversi dimulai

kembali.

2.5.1.2 Mode Operasi Hand-Shaking

ADC0804 dioperasikan pada mode hand shaking . Agar ADC dapat bekerja, CS harus

berlogika ‘0’. Ketika WR berlogika ‘0’, register SAR akan direset, sedangkan ketika

sinyal WR kembali ‘1’, maka proses konversi segera dimulai. Selama konversi sedang

berlangsung, sinyal INTR akan tidak aktif (berlogika ‘1’), sedangkan saat konversi selesai

(44)

Setelah proses konversi selesai data hasil konversi tetap tertahan pada buffer

ADC. Data hasil konversi tersebut akan dikeluarkan dengan mengirim sinyal RD

berlogika ‘0’. Setelah adanya sinyal sinyal RD ini, maka sinyal INTR kembali tidak aktif.

2.5.2 Fungsi Pin-Pin pada ADC 0804

Gambar 2.7 Konvigurasi pin-pin pada ADC 0804

Terdapat 20 buah pin pada ADC 0804,adapun fungsi dari ke 20 buah pin tersebut adalah:

1. Pin 1-3(CS,RD,WR)

Merupakan masukan control digital dengan level tegangan logika TTL.Pin CS

dan RD jika tidak aktif maka keluaran digital akan berada pada keadaan impedansi

tinggi.Pin WR bila dibuat aktif bersamaan dengan CS akan memulai dengan

konversi .

(45)

Merupakan pin masukan dari schmitrigger.Pin ini digunakan sebagai clock

internal dengan menambah rangkaian RC.

3. Pin 5(INTR)

Merupakan pin keluaran yang digunakana dalam system mikroprosesor.Pin ini

menunjukkan bahwa konversi telah selesai.Pin ini akan mengeluarkan logika

tinggi bila konversi dimulai dan akan mengeluarkan logika rendah bila konversi

selesai.

4. Pin 6(Vin+) dan Vin 7(Vin -)

Merupakan pin masukan untuk tegangan analog.Vin + dan Vin – adalah sinyal

masukan diferensi.Vin – dihubungkan dengan masukan negative jika Vin +

dihubungkan dengan ground dan Vin + akan dihubungkan ke masukan positif jika

Vin – dihubungkan dengan ground.

5. Pin 8 (AGND) dan pin 10 (DGND)

Pin ini dihubungkan dengan ground.

6. Pin 9(Vref/2)

Merupakan pin masukan tegangan referensi,yang digunakan sebagai referensi

untuk teganganv masukan dari pin 6 dan 7.

7. Pin 11-18(Bus data 8 bit )

Merupakan jalur keluaran data 8 bit.Pin merupakan data MSB dan pena 18

merupakan data LSB.

(46)

Pin ini dihubungkan ke VCC 5 Volt.

2.6 LCD (Liquid Crystal Display)

Kegunaan LCD banyak sekali dalam perancangan suatu sistem dengan menggunakan

mikrokontroler. LCD(Liquid Crystal Display) dapat berfungsi untuk menampilkan suatu

nilai hasil sensor ,menampilkan teks, atau menampilkan menu pada aplikasi

mikrokontroler.Pada praktek proyek ini,LCD yang digunakan adalah LCD 16 x 2 yang

artinya lebar display 2 baris 16 kolom dengan 16 Pin konektor.

Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain:

VCC ( pin 1)

Merupakan sumber tegangan +5V

GND 0V ( pin 2)

Merupakan sambungan ground

VEE (pin 3)

Merupakan input tegangan Kontras LCD

RS Register Select (pin 4)

(47)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler R/W (pin 5)

Merupakan read select , 1 = Read, 0 = Write

Enable Clock LCD (pin 6)

Merupakan masukan logika 1 setiap kali pengiriman atau pembacaan data

D0 – D7 ( pin 7 – pin 14)

Merupakan Data Bus 1 – 7 ke port

Anoda (pin 15)

Merupakan masukan Tegangan positif backlight

Katoda (pin 16)

Merupakan masukanTegangan negatif backlight

(48)

Gambar 2.8 LCD 2 X16

Display karakter pada LCD diatur oleh pin EN, RS dan RW:

Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberitahu LCD bahwa sebuah

data sedang dikirimkan. Untuk mengirimkan data ke LCD, maka melalui program EN

harus dibuat logika low “0” dan set pada dua jalur kontrol yang lain RS dan RW. Ketika

dua jalur yang lain telah siap, set EN dengan logika “1” dan tunggu dan berikutnya di set

EN ke logika low “0” lagi. Jalur R/W adalah jalur kontrol Read/ Write. Ketika R/W

berlogika low (0), maka informasi pada bus data akan dituliskan pada layar LCD. Ketika

R/W berlogika high ”1”, maka program akan melakukan pembacaan memori dari LCD.

(49)

PERANCANGAN ALAT DAN CARA KERJA RANGKAIAN

3.1 Rancangan Sistem

Pada sistem kendali temperatur ruangan ini, penulis membuat range suhu antara 29°C

sampai 50°C, dimana suhu normal yang ditetapkan adalah 37°C, 38°C dan 39°C, sehinga

dibutuhkan sensor temperatur yang mampu mendeteksi temperatur dalam range tersebut.

Dengan alasan tersebut, penulis menggunakan LM35 sebagai sensor temperatur pada

(50)

Kemudian agar sistem dapat menghasilkan data yang akurat, mudah dikalibrasi,

dan dapat ditampilkan pada display sehingga temperatur dapat dengan mudah dipantau

secara terus-menerus, dibutuhkan sebuah pengkondisi sinyal serta sarana penampil hasil

olahan data. Salah satu solusi yang dapat dilakukan adalah dengan mengembangkan

sebuah sistem kendali temperatur ruangan berbasis mikrokontroler AT89S51 buatan

Atmel. Berikut adalah gambar diagram blok fungsional sistem kendali temperatur

ruangan.

Gambar 3.1 Diagram Blok Pengaturan Temperatur Ruangan SENSOR

SUHU

ADC

LCD

MIKROKONTROLER

LCD DRIVER

RELAY

PEMANAS

(51)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler AT89S51, 2009.

Vreg

Secara garis besar perancangan pengaturan temperatur ruangan terdiri dari beberapa

blok rangkaian utama. Sensor suhu digunakan untuk menginputkan perubahan tegangan

ke sistem ADC. Perubahan tegangan yang diterima oleh ADC masih dalam bentuk data

analog. Sistem ADC akan mengubah data analog menjadi data digital agar dapat diterima

oleh mikrokontroler, karena mikrokontroler hanya dapat menerima data digital. Pada

sistem kendali temperatur ruangan ini, mikrokontroler yang digunakan adalah AT89S51.

Di dalam AT89S51 inilah diisikan program suhu yang akan ditampilkan dan program

untuk mengontrol suhu ruangan,diantaranya untuk menyalakan pemanas dan juga

pendingin. Data masukan (input) pada mikrokontroler adalah data yang diterima dari

ADC, sedangkan keluaran (output)-nya ada tiga.

Yang pertama adalah driver LCD yaitu sebuah rangkaian yang menghubungkan

antara mikrokontroler dengan LCD. Yang kedua adalah relay untuk pengaturan pemanas,

dan yang ketiga adalah relay untuk pengaturan pendingin.

3.2 Rangkaian Power Supply ( PSA )

Rangkaian ini berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian yang ada.

Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari dua keluaran, yaitu 5 volt dan 12 volt, keluaran 5

volt digunakan untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian, sedangkan keluaran 12

volt digunakan untuk mensuplay tegangan ke relay. Rangkaian power supplay

(52)

Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA)

Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan

dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan

menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200

F.

Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan

tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai

indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk

mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator

tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar.

Tegangan 12 volt DC langsung diambil dari keluaran 2 buah dioda penyearah.

3.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51

Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian

(53)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51

Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena

mikrokontroller AT89S51 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19

dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pF. XTAL ini akan mempengaruhi

kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam

program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke

tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan

saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat

rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal.

Pada port 0 ini masing-masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor

4k7 ohm yang dihubungkan ke port 0 berfungsi sebagai pull up( penaik tegangan ) agar

output dari mikrokontroller dapat mentrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin

(54)

P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya

untuk menguji apakah rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau

belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroler tersebut, dapat

diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika

LED yang terhubug ke Pin 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka

rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground

dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan

positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supply.

3.4 Rangkaian Sensor Temperatur

Sensor temperatur yang digunakan pada sistem pemantau ini adalah LM35. Sensor LM35

adalah sebuah piranti yang didisain untuk dapat memberikan tegangan keluaran (output)

yang berubah-ubah secara linier seiring dengan perubahan suhu yang juga terjadi secara

linier. LM35 bekerja dengan menggunakan tegangan sumber sebesar 4 volt hingga 30

volt DC. Pada aplikasi ini penulis menggunakan tegangan masukan 12 volt untuk

rangkaian sensor temperatur.

LM35 mempunyai jangkauan temperatur antara 0-100 derajat Celcius dengan

kenaikan 10mV untuk setiap derajat Celcius. Dengan karakteristik LM35 tersebut, maka

(55)

ADC eksternal diberikan tegangan referensi 5V, dengan lebar data yang

digunakan adalah 10 bit data. Sehingga besar tegangan setiap kenaikan satu bit adalah:

Resolusi = V 4,88mV 5mV

1024 5

= =

Resolusi 5 mV pada ADC, sedangkan kenaikan pada LM35 adalah 10 mV untuk

setiap derajat Celcius yang akan menjadi masukkan pada ADC. Dengan keadaan tersebut,

maka setiap kenaikan 1 derajat Celcius suhu yang dideteksi LM35, diterjemahkan dalam

2 bit data oleh ADC. Sehingga pada rangkain sensor temperatur tidak perlu ditambahkan

rangkaian penguat pada keluarannya.

3.5 Rangkaian Analog to Digital Converter (ADC)

Input ADC dihubungkan ke sensor suhu LM35, sehingga setiap perubahan tegangan pada

LM35 akan dideteksi oleh ADC. Agar output yang dihasilkan oleh ADC bagus, maka

tegangan refrensi ADC harus benar-benar stabil, karena perubahan tegangan refrensi

pada ADC akan merubah output ADC tersebut. Oleh sebab itu pada rangkaian ADC di

atas tegangan masukan 12 volt dimasukkan ke dalam IC regulator tegangan 9 volt (

7809) agar keluarannya menjadi 9 volt, kemudian keluaran 9 volt ini dimasukkan

kedalam regulator tegangan 5 volt (7805), sehingga keluarannya menjadi 5 volt.

(56)

Dengan demikian walaupun tegangan masukan turun setengahnya, yaitu dari 12

volt menjadi 6 volt, tegangan refrensi ADC tetap 5 volt. Output dari ADC dihubungkan

ke mikrokontroler, sehingga setiap perubahan output ADC yang disebabkan oleh

perubahan inputnya akan diketahui oleh

mikrokonto

Gambar 3.4 Rangkaian ADC

3.6 Rangkaian Relay

Relay adalah suatu rangkaian switch magnetik yang bekerja bila mendapat catu dan suatu

rangkaian trigger. Relay memiliki tegangan dan arus nominal yang harus dipenuhi output

rangkaian pendriver atau pengemudinya. Arus yang digunakan pada rangkaian adalah

(57)

Konstruksi dalam suatu relay terdiri dari lilitan kawat (coil) yang dililitkan pada inti

besi lunak. Jika lilitan kawat mendapatkan aliran arus, inti besi lunak kontak

menghasilkan medan magnet dan menarik switch kontak. Switch kontak mengalami gaya

listrik magnet sehingga berpidah posisi ke kutub lain atau terlepas dari kutub asalnya.

Keadaan ini akan bertahan selama arus mengalir pada kumparan relay. Dan relay akan

kembali keposisi semula yaitu normaly ON atau Normaly OFF, bila tidak ada lagi arus

yang mengalir padanya, posisi normal relay tergantung pada jenis relay yang digunakan.

Dan pemakaian jenis relay tergantung pada kadaan yang diinginkan dalam suatu

rangkaian.

Menurut kerjanya relay dapat dibedakan menjadi :

a. Normaly Open (NO), saklar akan tertutup bila dialiri arus

b. Normaly Close (OFF), saklar akan terbuka bila dialiri arus

c. Change Over (CO), relay ini mempunyai saklar tunggal yang normalnya tertutup

yang lama, bila kumparan 1 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal A,

sebaliknya bila kumparan 2 dialiri arus maka saklar akan terhubung ke terminal B.

Analogi rangkaian relay yang digunakan pada tugas akhir ini adalah saat basis

transistor ini dialiri arus, maka transistor dalam keadaan tertutup yang dapat

menghubungkan arus dari kolektor ke emiter yang mengakibatkan relay terhubung.

Sedangkan fungsi dioda disini adalah untuk melindungi transistor dari tegangan induksi

(58)

ada arus maju, transistor terbuka sehingga arus tidak mengalir dari kolektor ke emiter,

relay tidak bekerja karena tidak ada arus yang mengalir pada gulungan kawat. Simbol

relay yang digunakan dan bentuk relay dengan rangkaian driver dapat dilihat pada gambar

3.5 berikut ini:

Gambar 3.5 Simbol Relay dan Rangkaian Driver

Relay yang digunakan pada tugas akhir ini digunakan untuk mengaktifkan pada pemanas

dan pendingin.Untuk mengaktifkan pemanas dan pendingin ini maka dibutuhkan sebuah

relay.Relay aktif jika diberi logika high (5 volt) dan tidak aktif jika mendapat logika low

(0 Volt).

3.7 Rangkaian Driver LCD (Liquid Crystal Display)

Pada rangkaian ini hanya terdapat dua komponen yang berfungsi sebagai pelengkap, yaitu

sebuah potensiometer dan sebuah dioda. Potensiometer berfungsi untuk penyesuaian layar Vcc

Tr VB

Dioda

(59)

pada LCD (Liquid Crystal Display) dan dioda berfungsi sebagai penyearah arus yang

masuk ke LCD.

Gambar 3.6 Rangkaian Driver LCD

M1632 adalah merupakan modul LCD dengan tampilan 16 x 2 baris dengan

konsumsi daya yang rendah. Modul ini dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain

khusus untuk mengendalikan LCD.Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang

(60)

Only Memory), CGRAM (Character Generator Random Access Memory) dan DDRAM

(Display Data Random Access Memory). DDRAM adalah merupakan memori tempat

karakter yang ditampilkan berada. Contoh, untuk karakter ‘A’ atau 41H yang ditulis pada

alamat 00, maka karakter tersebut akan tampil pada baris pertama dan kolom pertama dari

LCD. Apabila karakter tersebut ditulis di alamat 40, maka karakter tersebut akan tampil

pada baris kedua kolom pertama dari LCD. CGRAM adalah merupakan memori untuk

menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah

sesuai keinginan. Namun memori ini akan hilang saat power supply tidak aktif, sehingga

pola karakter akan hilang. CGROM adalah merupakan memori untuk menggambarkan

pola sebuah karakter di mana pola tersebut sudah ditentukan secara permanen dari

HD44780 sehingga pengguna tidak dapat mengubah lagi. Namun karena ROM bersifat

permanen, maka pola karakter tersebut tidak akan hilang walaupun power

supply tidak aktif tampak terlihat pola-pola karakter yang tersimpan dalam lokasi-lokasi

tertentu dalam CGROM. Pada saat HD44780 akan menampilkan data 41H yang

tersimpan pada DDRAM, maka HD44780 akan mengambil data di alamat 41H (0100

(61)

PENGUJIAN RANGKAIAN

4.1 Pengujian Rangkaian Minimum Mikrokontroller AT89S51

Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan

baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan

program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut:

Loop:

Setb P2.7

Acall tunda

Clr P2.7

Acall tunda

Sjmp Loop

Tunda:

Mov r7,#0ffh

Tnd: Mov r6,#0ffh

(62)

Djnz r7,tnd

Ret

Program tersebut bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P2.7

selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus.

Perintah Setb P2.0 akan menjadikan P2.7 berlogika high yang menyebabkan transistor

aktif, sehingga LED hidup. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama

beberapa saat. Perintah Clr P2.7 akan menjadikan P2.7 berlogika low yang menyebabkan

transistor tidak aktif sehingga LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan

LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program

tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut berkedip.

Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut :

Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan

waktu = 12 1

12 MHz = mikrodetik.

Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S51, kemudian

mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian

minimum mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan normal.

4.2 Pengujian Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

Setelah rangkaian LCD diberikan tegangan sebesar 5V, maka LCD dapat menyala.

(63)

rangkaian LCD dapat menampilkan data yang diberikan, maka penulis membuat program

sebagai berikut:

rs equ p3.7

rw equ p3.6

en equ p3.5

pesan:

call delay2

call clear_screen

call data_penampil2

call delay

mov b,#'S'

call kirim_data

call delay

mov b,#'u'

call kirim_data

call delay

mov b,#'h'

(64)

call delay

mov b,#'u'

call kirim_data

call delay

mov b,#' '

call kirim_data

call delay

mov b,#'R'

call kirim_data

call delay

mov b,#'u'

call kirim_data

call delay

mov b,#'a'

call kirim_data

call delay

mov b,#'n'

call kirim_data

call delay

mov b,#'g'

call kirim_data

(65)

mov b,#'a'

call kirim_data

call delay

mov b,#'n'

call kirim_data

call delay

dari program yang telah diberikan, maka pada layar LCD muncul huruf yang tersusun

sesuai perintah program di atas, yaitu: S-u-h-u R-u-a-n-g-a-n.

4.3 Pengujian Rangkaian Relay

Pengujian rangkaian relay dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt

pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor

jenis ini akan aktif jika pada basis diberi tegangan > 0,7 volt dan tidak aktif jika pada

basis diberi tegangan < 0,7 volt. Aktifnya transistor akan mengaktifkan relay. Pada

rangkaian ini relay digunakan untuk memutuskan hubungan heater dengan sumber

tegangan 12 volt, dimana hubungan yang digunakan adalah normally close (NO), dengan

demikian jika relay aktif maka hubungan heater ke sumber tegangan akan terhubung,

sebaliknya jika relay tidak aktif, maka hubungan heater ke sumber tegangan akan

(66)

Pengujian dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt pada basis transistor,

jika relay aktif dan heater hidup, maka rangkaian ini telah berfungsi dengan baik.

Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian ini ke

mikrokontroler pada P2.0 . Adapun rangkaian mikrokontroler dengan relay pada gambar

4.1 berikut:

Gambar.4.1 Rangkaian mikrokontroler dengan rangkaian relay

Kemudian memberikan program sederhana pada mikrokontroler AT89S51.

Program yang diberikan adalah sebagai berikut:

hairdrier bit P2.0

Setb hairdrier

(67)

Perintah di atas akan memberikan logika high pada P2.0, sehingga P2.0 akan

mendapatkan tegangan 5 volt. Tegangan 5 volt ini akan mengaktifkan transistor C945,

sehingga relay juga menjadi aktif dan hairdrier menyala. Berikutnya memberikan

program sederhana untuk menonaktifkan relay.

Programnya sebagai berikut:

hairdrier bit P2.0

Clr hairdrier

end

Perintah di atas akan memberikan logika low pada P2.0, sehingga P2.0 akan

mendapatkan tegangan 0 volt. Tegangan 0 volt ini akan menonaktifkan transistor C945,

sehingga relay juga menjadi tidak aktif dan hairdrier tidak menyala.

4.4 Diagram Alir (Flowchart)

Diagram diawali dengan start yang artinya rangkaian dihidupkan,kemudian status suhu di

cek sesuai dengan program yang telah di tentukan, suhu terendah yaitu

29 °C dan suhu tertinggi yaitu 50°C.Untuk suhu normalnya yaitu 37°C, 38°C ,dan

(68)

yang dihasilkan di tampilkan.Sebaliknya jika suhu lebih kecil dari suhu normal,maka

hairdrier aktif dan jika suhu diatas suhu normal,kipas aktif.Setiap perubahan suhu

ditampilkan di display.

Adapun diagram alir (flowchart) dari rangkaian temperatur ruangan di tunjukkkan pada

(69)

(70)

Setelah dilakukan pengujian secara keseluruhan pada alat tersebut yang merupakan

gabungan dari beberapa jenis rangkaian dengan fungsi dan karakteristik yang

berbeda-beda yang tersusun menjadi satu kesatuan.Walaupun tiap rangkaian memiliki fungsi dan

karakteristik yang berbeda-beda,tetapi dalam mekanisme kerja semua rangkaian –

rangkaian tersebut saling melakukan kerja yang terintegrasi.Sehingga kerja yang

dihasilkan juga sesuai dengan yang diharapkan.Rangkaian-rangkaian tersebut selanjutnya

dihubungkan sedemikian rupa antara satu dengan lainnya sesuai dengan mekanisme kerja

yang diharapkan.Adapun rangkaian yang diuji adalah rangkaian PSA,rangkaian ADC

0804,rangkaian relay,rangkaian mikrokontroler.

Setelah keseluruhan dibuat dan diuji serta program lengkap dimasukkan ke

mikrokontroller AT89S51, maka berikut ini adalah rangkaian kerja dari pengaturan

temperatur ruangan yang dibuat :

1. Pada saat PSA dihidupkan, program pada mikrokontroller akan berjalan dan

akan memberikan perintah pada tiap-tiap rangkaian.LM 35 akan mendeteksi

suhu dan mikrokontroller akan menampilkannya ke display LCD.

2. Sesuai dengan masukan dari perubahan suhu yang terjadi ,maka data masukan

ke ADC berupa data analog dan diubah ke data digital oleh ADC.Kemudian

perubahan data yang telah menjadi data digital dikirim ke

mikrokontroller,mikrokontroller akan memberikan logika high atau logika

low. Jika logika high maka relay akan aktif / high menyebabkan tegangan 12

(71)

tidak terjadi hal demikian maka perlu dianalisa kerusakannya apakah

rangkaian relay dari mikrokontroller yang rusak.

3. Jika perubahan suhu dibawah suhu normal maka heater akan aktif dan

sebaliknya jika suhu diatas suhu normal maka kipas akan aktif.

4. Jika rangkaian tidak ada yang terhubung singkat atau bocor atau jika ada

komponen yang rusak maka rangkaian akan berjalan sesuai yang diinginkan.

5. Jika ada kerusakan pada rangkaian maka diperiksa tiap sambungan ataupun

tiap jalur menggunakan multimeter.

Dengan demikian maka rangkaian dapat berjalan dengan baik apabila telah sesuai pada

(72)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil prototype aplikasi alat yang dapat mengatur temperatur ruangan, serta dari hasil

percobaan yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. Pengolahan data dengan menggunakan ADC 0804 sangat mempermudah

pemrosesan data pada mikrokontroler AT89S51.

2. Dengan pemrograman bahasa assembler, perancangan Sistem Pengaturan

Tempertatur menjadi lebih mudah dan membutuhkan waktu yang lebih

singkat.

3. Dengan menggunakan Pengaturan Temperatur ini, mempermudah

pemantauan temperatur yang dilakukan secara terus-menerus melaui display

(73)

4. Pengaturan Temperatur Ruangan yang telah dibuat dapat bekerja dengan baik,

dan menjaga kondisi suhu dalam suatu ruangan yang sebenarnya dan dapat di

tampilkan di display LCD.

5.1 Saran

Setelah melakukan penulisan ini di peroleh beberapa hal yang dapat di jadikan sebagai

saran untuk dapat dilakukan perancangan alat ini menjadi lebih baik lagi,yaitu:

1. Agar diperoleh suatu suhu yang sangat stabil dalam suatu ruangan maka diperluka

pengaturan temperatur ruangan untuk tetap menjaga suhu didalam ruangan itu

agar stabil.

2. Untuk pemantauan temperatur dalam ruangan sebaiknya pembaca dapat

mengaplikasikannya bukan hanya dengan LCD tapi mampu dengan menampilkan

di running teks agar dapat melihat dengan lebih jelas dan dapat diletakkan di

tempat yang jauh.

3. Agar pengukuran pengaturan temperatur ruangan lebih akurat sebaiknya pembaca

(74)

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Kedua,

Penerbit: Gava Media, Yogyakarta, 2004.

Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman Mikrokontroler AT89C51,

Penerbit PT Elex Media Komputindo, Jakarta, 2003.

Anonim, LM35 PrecisionCentigradeTemperature Sensors

2000.

Malvino, Albert paul, Prinsip-prinsip Elektronika, Jilid 1 & 2, Edisi Pertama, Penerbit:

Salemba Teknika, Jakarta, 2003.

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

(83)

(84)

(85)

(86)

(87)

(88)

(89)

(90)

clr kipas

mov b,#0ch ;tulisan tampil atau tidak call data_scan

mov b,#06h ;geser kanan / kiri / tetap call data_scan

mov b,#80h ;posisi awal karakter

call data_scan ret

data_penampil3:

(91)

(92)

LAMPIRAN 1

(93)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler LAMPIRAN 2a

(94)

LAMPIRAN 2b

(95)

Mangasi Sirait : Pengaturan Temperatur Ruangan Dengan Menggunakan Sensor Suhu Lm 35 Berbasis Mikrokontroler LAMPIRAN 3c