RANCANG BANGUN SISTEM PENDETEKSI BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana

RANCANG BANGUN SISTEM PENDETEKSI BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (Supervisory Control And Data

Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

OLEH

GATOT TRIARDI PRAMAJI 111421003

PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

RANCANG BANGUN SISTEM PENDETEKSI BANJIR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (Supervisory Control And Data

Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar sarjana Komputer

GATOT TRIARDI PRAMAJI 111421003

PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

฀ERSETUJUAN

฀udul : RANCANG BANGUN SISTEM PENDETEKSI

BAN฀IR PADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (฀upervisory Control And Data Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

Kategori : SKRIPSI

Nama : GATOT TRIARDI PRAMA฀I

Nomor Induk Mahasiswa : 111421003

Program Studi : ILMU KOMPUTER

Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFOMASI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng Dr. Poltak Sihombing, M.kom

19670725 200501 1 002 19620317 199103 1 001

฀฀฀

฀ERNYATAAN

RANCANG BANGUN SISTEM ฀ENDETEKSI BANJIR ฀ADA DAERAH ALIRAN SUNGAI DENGAN MENGGUNAKAN SCADA (฀upervisory Control

And Data Acquisition) BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51

DRAFT SKRI฀SI

฀enulis mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberaapa ringkasan dan kutipan yang masing – masing disebutkan sumbernya.

Medan, Oktober 2014

PENGHARGAAN

Alhamdullilah, Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT,

yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya serta karunianya sehingga

skripsi ini berhasil penulis selesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan . dimana

skripsi ini sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Komputer pada

Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Universitas Sumatera Utara.

Shalawat beriring salaim saya hadiahkan kepada Nabi Besar Muhammad SAW.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Dr. Poltak Sihombing,

M.Kom sebagai pembimbing I dan Bapak Drs. Dahlan Sitompul, M.Eng selaku

pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, saran, dan masukan untuk

menyempurnakan kajian penelitian ini. Panduan ringkas dan padat serta profesional

telah diberikan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Selanjutnya

kepada para Dosen penguji Bapak M. Andri Budiman, ST, M.Comp.Sc, MEM dan

Bapak Drs. Agus Salim Harahap, Msi atas saran dan kritikan yang sangat berguna

bagi penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua

Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer, Bapak Dr. Poltak Sihombing, M.Kom

Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Suratera Utara, semua

dosen Program Studi S1 Ilmu Komputer USU, dan pegawai di Ilmu Komputer USU.

Untuk kedua orangtua dan keluarga saya yang telah memberikan

dukungan, do'a dan motivasi yang menggugah. Skripsi ini terutama penulis

persembahkan untuk Papa (H.Mulyadi), Mama (Hj.Sri Astuty) dan kakanda

Poppy E.H dan Puput D.H, adinda sayang Darayani yang membimbing saya

sampai saat ini dan saat yang akan datang. Dan tak lupa juga penulis ucapkan

kepada Project Manager PT.SIS, Bapak M.Sholihin dan Head Departement

Enginering & Estimation, Bapak Istadi atas kerendahan hatinya memberikan

izin kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. terima kasih pula

kepada abangda Brian Habsah dan abangda Aan dengan ide, saran, dan

kepada teman-teman ekstensi stambuk 2011 atas saran-saran yang luar biasa.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari

kesempurnaan, karena kesempurnaan hanya milik Allah SWT. Oleh karena

itu saya menerima kritik dan saran yang bersifatnya membangun demi

kesempurnaan skripsi ini. Sehingga dapat bermanfaat bagi kita semuanya. Akhir

kata Penulis Ucapkan Terima Kasih.

Medan , Oktober 2014

Penulis

฀i ฀bstrak

Kebutuhan akan informasi banjir secara real time pada daerah aliran sungai (DAS) rawan banjir ke pada seluruh warga (main layer information), memiliki tingkat urgensi yang sangat tinggi. Banjir yang kerap kali datang secara tiba – tiba menimbulkan kerugian yang sangat besar, sehingga warga tidak dapat bersiaga mennghadapi bencana banjir. Pemecahan masalah banjir yang telah dibagun sejauh ini belum mampu untuk mereduksi kerugian dikarenakan informasi tersebut masih lamban. Visialisasi dan pencatatan sekala manual membutuhkan waktu yang cukup lama untuk dapat menyimpulkan bahwa terjadi kenaikan rata muka air secara signifikan. Untuk pemecahan masalah tersebut, dirancanglah sebuah sistem pendeteksi yang mampu memonitor ketinggian rata-rata air secara real time, serta dapat memberikan peringatan kepada pengguna informasi tentang banjir. Diawali oleh sensor ultrasonik yang mampu mendetaksi pergerakan tinggi muka air pada DAS, data hasil pengukuran tersebut akan diolah menggunakan Mikrokontroller tipe AT89S51 sebagai pusat pengolahan data, dan selanjutnya data tersebut dikirim menggunakan media komunikasi wireless infrared untuk selajutnya ditampilkan pada Grafik User Interface (GUI) pada PC. Sistem Super฀isory And Data Aquisition (SCADA) yang dibangun sudah dilengkapi pengolahan data secara real time, animasi lampu indikator, sirene sebagai tanda peringatan dini, dan data base sebagai media penyimpanan data monitoring hasil pengukuran. Dari percobaan yang telah dilakukan, didapat kesimpulan bahwa sistem sudah mampu mendeteksi tinggi – rendahnya muka air dengan akurat dan menampilkan hasil monitoring tersebut pada GUI.

฀ii

฀ESIGN OF FLOO฀ ฀ETECTION SYSTEM IN WATERSHE฀ USING SCA฀A (SUPERVISORY CONTROL AN฀ ฀ATA ACQUISITION)

BASE฀ MICROCONTROLLER AT89S51

ABSTRACT

The need for a real time flooding information on watersheds (DAS) flood prone to the whole community (main layer information), has a ฀ery high degree of urgency. Flooding that often come suddenly causing ฀ery large losses, so that citizens can not prepare for flooding. Trouble sol฀e the problem of flooding who has been built so far ha฀e not been able to reduce the information loss due to still slowly. Visualizing and manual recording scale requires a long time to be able to conclude that an increase in The a฀erage water le฀el significantly. For to sol฀ing this problem, designed detection system that is able to monitoring the an a฀erage altitude of the water in real time, and can gi฀e a warning to the user information about the flooding. Preceded by an ultrasonic sensing is able to detect the mo฀ement of water le฀el in the watershed, the measurement result data will be processed using microcontroller type AT89S51 as the data processing center, and then the data is sent using infrared wireless communication medium to hereinafter displayed on the Graphic User Interface (GUI) on PC. Super฀isory System And Data Acquisition (SCADA), which is built is equipped with data processing in real time, the animated indicator lights, sirens as early warning signs, and the data base for the storage of monitoring data of the measurement results. From the experiments ha฀e been conducted, be concluded that system is already capable of detecting high - low water le฀el accurately and display the results of such monitoring on the GUI.

฀iii ฀AFTAR ISI

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan i฀

Abstrak ฀

Abstrac ฀i

Daftar Isi ฀ii

Daftar Tabel xi

Daftar Gambar xii

Daftar Lampiran xi฀

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Rumusan Masalah 2

1.3 Batasan Masalah 2

1.4 Tujuan Penelitian 3

1.5 Manfaat Penelitian 3

1.6 Metodologi Penelitian 3

฀x

BAB 2 LANDASAN TEORI 5

2.1 Pengukuran 5

2.2 S฀nar Infra Merah 6

2.3 Gelombang Ultrason฀c 7

2.4 Perangkat Keras S฀stem 8

2.4.1 M฀krokontroler 8

2.4.1.1 Ars฀tektur M฀krokontroler AT89S51 8

2.4.1.2 Spes฀f฀kas฀ Pent฀ng AT89S51 9

2.4.1.3 Struktur Pengoperas฀an Port 12

2.4.2 Sensor 14

2.4.2.1 Tranduser Ultrason฀c 15

2.4.2.2 Sensor Ultrason฀c PING Parallax 15

2.4.3 MAX232 17

2.4.4 Komun฀kas฀ Ser฀al RS232 19

2.5 Perangkat Lunak S฀stem 21

2.5.1 Bahasa Assembly 21

2.5.2 Software 8051 Ed฀tor, Assembler, S฀mulator (IDE) 26

2.5.3 Software Downloader 27

2.5.4 V฀sual Bas฀c 6.0 27

2.5.4.1 Konsep Dasar Pemrograman Dalam V฀sual Bas฀c 6.0 28

2.6 Flow Chart 29

2.6.1 Data Flow D฀agram (DFD) 30

BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN 32

฀

3.1.1 Diagram Blok 32

3.1.2 Prinsip Kerja Diagram Blok 32

3.1.3 Perancangan Sensor 33

3.1.4 Perancangan Power Supply (PSA) 35

3.1.5 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 35

3.1.6 Perancangan Rangkaian Pengirim Data Melalui Infra Merah 37

3.1.7 Perancangan Rangkaian Penerima Data Melalui Infra Merah 39

3.2 Perancangan Software 40

3.2.1 Flow Chart Minimum sistem Mikrokontroler 41

3.2.2 Perancangan Permodelan Sistem Dengan Use Case Diagram 42

3.2.3 Perancangan Data Flow Diagram (DFD) 44

3.2.3.1 DFD Level 0 45

3.2.3.2 DFD Level 1 45

3.2.4 Perancangan Antar Muka (Interface) 45

3.2.4.1 Rancangan Menu Utama 46

3.2.4.2 Rancangan Form Connection Port 47

3.2.4.3 Rancangan Form Hasil Pengukuran Acquisition Data 47

3.2.4.4 Rancangan About 48

BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN SISTEM 49

4.1 Pengujian Perangkat Hardware 49

4.1.1 Pengujian Mikrokontroler AT89S51 49

4.1.2 Pengujian Sensor Ultrasonic 51

฀i

4.1.3 Pengujian Power Supply 56

4.1.4 Pengujian Transmisi Data Secara Wireless Infrared 57

4.1.4.1 Pengujian Rangkaian Pengirim Data 57

4.1.4.2 Pengujian Rangkaian Penerima Data 60

4.2 Pengujian Perangkat Lunak 61

4.2.1 Spesifikasi Kebutuhan Hardware 61

4.2.2 Spesifikasi Kebutuhan Software 61

4.2.3 Tampilan Interface Sistem 62

4.2.3.1 Tampilan Menu Utama 62

4.2.3.2 Tampilan Form Koneksi Port Serial 62

4.2.3.3 Tampilan Hasil Pengukuran Acquisition Data 63

4.2.3.4 Tampilan About 64

4.3 Hasil Implementasi Dan Pengujian 64

4.3.1 Hasil Pengujian Keseluruhan Sistem 64

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 66

5.1 Kesimpulan 66

5.2 Saran 66

DAFTAR PUSTAKA 68

฀ii

฀AFTAR TABEL

Hal.

TABEL 2.1 Simbol-simbol Flowchart Diagram 30

TABEL 2.2 Simbol-simbol Data Flow Diagram 31

TABEL 3.1 Naratif Use Case Sistem Akuisisi Data Pengukur Tinggi Muka Air 43

TABEL 4.1 Hasil Data Bit Aktual Dari Varian Jarak Sensor 53

TABEL 4.2 Hasil Analisis Ketelitian Alat 55

฀iii

฀AFTAR GAMBAR

Hal.

GAMBAR 2.1 Spektrum Sinar 6

GAMBAR 2.2 Pembagian Rentang Frekuensi Gelombang Akustik 7

GAMBAR 2.3 Diagram Blok AT89S51 8

GAMBAR 2.4 Susunan Pin pada Mikrokontroler AT89S51 10

GAMBAR 2.5 Sensor Ultrasonic PING Paralla฀ 15

GAMBAR 2.6 Diagram Waktu Sensor PING 17

GAMBAR 2.7 Jarak Ukur Sensor PING 17

GAMBAR 2.8 Skema Diagram IC MAX232 18

GAMBAR 2.9 Gelombang INformasi untuk Komunikasi Serial 19

GAMBAR 2.10 Konfigurasi Pin Konektor Serial DB9 20

GAMBAR 2.11 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) 26

GAMBAR 2.12 Tampilan Software Downloader 27

GAMBAR 2.13 Interface Visual Basic 6.0 27

GAMBAR 3.1 Diagram Blok Sistem Pendeteksi Banjir 32

GAMBAR 3.2 Perancangan Sensor Ultrasonic PING 33

GAMBAR 3.3 Driver Sensor Ultrasonic PING 34

GAMBAR 3.4 Rangkaian Power Supply (PSA) 35

GAMBAR 3.5 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 36

GAMBAR 3.6 Rangkaian Pengirim Data Melalui Media Infra Merah 37

฀iv

Hal.

GAMBAR 3.8 Flow Chart Minimum Sistem 41

GAMBAR 3.9 Use Case Diagram Sistem Aplikasi 42

GAMBAR 3.10 Activity Diagram Sistem Akuisisi Data 44

GAMBAR 3.11 DFD Level 0 Proses Sistem Akuisisi Data Pendeteksi Banjir 45

GAMBAR 3.12 DFD Level 1 Proses Sistem Akuisisi Data dan Data Base 45

GAMBAR 3.13 Rancangan Menu Utama 46

GAMBAR 3.14 Rancangan Form Koneksi Port Serial 47

GAMBAR 3.15 Rancangan Form Acquisition Data 48

GAMBAR 3.16 Rancangan About 48

GAMBAR 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 49

GAMBAR 4.2 Rangkaian Penguji Sensor Ultrasonic 51

GAMBAR 4.3 Grafik Data Teori vs Jarak 54

GAMBAR 4.4 Grafik Data Aktual Praktek vs Jarak 55

GAMBAR 4.5 Rangkaian LED Pemancar Infra Merah 57

GAMBAR 4.6 Rangkaian TSOP 1738 Penerima Infra Merah 60

GAMBAR 4.7 Tampilan Menu Utama 62

GAMBAR 4.8 Tampilan Form Sub Menu Connection Port 63

GAMBAR 4.9 Tampilan Form Sub Menu Acquisition Data 63

GAMBAR 4.10 Tampilan Sub Menu About 64

฀v

฀AFTAR LAMPIRAN

Hal.

LAMPIRAN 1฀ Listing Program Visual Basic 6.0 A – 1

LAMPIRAN 2. Listing Program Assembly B – 1