SIMULATOR PENGHITUNG JUMLAH ORANG PADA PINTU MASUK DAN KELUAR GEDUNG
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi tugas dan syarat guna memperoleh Gelar Ahli Madya Jurusan Teknik Elektro pada Fakultas Teknik
Universitas Negeri Semarang
Disusun Oleh :
Nama : Achmad Miftachudin
NIM : 5351303010
Prodi : Teknik Elektro D3
Jurusan : Teknik Elektro
FAKULTAS TEKNIK
HALAMAN PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir ini telah dipertahankan dihadapan dosen penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Pada Hari : Kamis
Tanggal : 16 Agustus 2007
Pembimbing,
Penguji II Penguji I
Subiyanto, S.T, M.T Drs.Sutarno, M.T
NIP.132 309 137 NIP.131 404 308
Ketua Jurusan Ketua Program Studi
Drs. Djoko Adi Widodo, M.T Drs. Agus Murnomo,M.T
NIP. 131 570 064 NIP. 131 616 610
Mengetahui Dekan Fakultas Teknik
Prof. Dr. Soesanto NIP. 130875753
ABSTRAK
Achmad Miftachudin, 2007. ”Simulator Penghitug Jumlah Orang Pada Pintu Masuk dan Keluar Gedung”. Tugas Akhir, Teknik Elektro D3. Fakultas Teknik . Universitas Negeri Semarang.
Latar Belakang dari pembuatan simulator ini adalah memudahkan pengitungan orang dalam gedung. Simulator ini dapat digunakan dalam pabrik ataupun dalam tempat – tempat hiburan. Karena alat ini menghitung setiap orang yang masuk / melewati sensor LDR.
Oleh karena itu dibuatlah suatu alat dalam bentuk miniatur atau dalam skala percobaan dengan panjang 42 cm, lebar 40 cm, tinggi 23cm dan tinggi pintu 10 cm, lebar 6,5 cm. Alat ini dikendalikan otomatis dengan menggunakan mikrokontroler AT89S51.
Dari hasil percobaan pertama malam hari pada kondisi hujan dapat mendeteksi dan menghitung orang masuk dan keluar dengan persentase kesalahan 0%. Kedua malam hari pada kondisi normal atau tidak hujan dapat mendeteksi dan menghitung orang masuk dengan persentase kesalahan 0%. Ketiga pada siang hari pada kondisi normal dapat mendeteksi dan mengitung orang dengan persentase kesalahan 0%. Keempat pada siang hari pada kondisi hujanl dapat mendeteksi dan mengitung orang dengan persentase kesalahan 0%.
Hasil dari percobaan maka dapat disimpulkan bahwa simulator ini persentase kesalahannya adalah 0%. Dan dipastikan akan mengurangi dari pekerjaan manusia. Kesimpulan dari hasil pengujian mesin simulator ini adalah simulator ini sangat akurat mendeteksi dan menghitung setiap pengunjung yang masuk dan keluar gedung. Simulator ini juga berfungsi sebagai penghitung obyek atau batang pada jalur conveyer pada suatu industri. Saran dari hasil percobaan adalah apabila ada orang yang masuk secara bersamaan hanya dapat mendeteksi satu. Dan sensor harus dipasang pada pertengahan pintu karena bisa mendeteksi orang kedua orang pendek dan tinggi.
MOTTO
“Wahai orang-orang yang beriman, bertaqwalah kamu kepada Alloh dan hendaklah setiap hari memperhatikan apa yang sudah dipersiapkannya untuk hari esok. Dan bertaqwalah kepada Allah sesungguhnya maha mengetahui apa
yang kamu kerjakan.” ( AL Hasyr : 18)
“ Maka tetaplah kamu dijalan yang benar sebagaimana diperintahkan kepadamu dan orang yang telah tobat beserta kamu. Dan juga kamu melampaui batas. Sesungguhnya
dia maha melihat apa yang kamu kerjakan”. ( QS. Hud : 112 )
Taqwa akan membawa seseorang pada nuansa hidup tentram.
“ Barang siapa bertaqwa kepada Allah, dijadikan perkaranya menjadi mudah ” (Ath- Thalaq :4).
Sesuatu itu tidaklah sulit, sebelum kita mencobanya dan jadikan permasalahan yang kita hadapi sebagai peluang untuk “ mendewasakan diri”
Ide yang berani itu seperti pemain catur yang bergerak maju, mungkin mereka akan kalah, tetapi mereka juga sedang memulai kemenangan.
“Johann Wolfgang Von Goethe”
PERSEMBAHAN
Sebuah karya yang sederhana ini kan kupersembahkan kepada mereka yang memiliki diriku & telah menjadi bagian dari hidupku yang selama ini tak henti-hentinya dan
tak bosan-bosannya dengan tulus ikhlas memberikan doa, nasehat, bimbingan, dorongan, serta kasih dan sayang yang tulus suci.
Sebagai wujud dan tanpa mengurangi rasa syukur, rasa hormat, rasa terima kasih dan sayang yang tiada terkira karya tulis ini saya persembahkan kepada :
1. Allah SWT
2. Nabi Junjungan kita Muhammad SAW
3. Ayahanda dan Ibunda, berserta kakaku dan adikku tercinta di rumah
4. Teman-Teman ku yang telah membantu aku (Dedi Notol, Edi K@mpung Kali, Dika Bomber, Sigit, Arief, Emha Robben, Batitsta, Amir, Asrof Gundul, Jepri, Ridho-Penky, Sigesit-irit dan tman2 yang lainnya)
5. Almamater yang kubanggakan
KATA PENGANTAR
Puji dan puja syukur atas segala limpahan dan karunia-Nya patut dan wajib kita tujukan kepada Allah SWT, Sang Maha Bijak lagi Bijaksana, selanjutnya salam serta shalawat untuk sang penginterupsi sejarah yakni Nabi dan Rosul Allah Muhammad SAW karena beliau telah membuka zaman kegelapan menuju zaman yang terang benderang dibawah panji-panji islam dan semoga kita semua masih konsisten dalam menjalankan amanah sekaligus cita-cita beliau, amien. Dengan mengucap Alhamdulillah penyusun dapat menyelesaikan tugas Akhir (TA) dengan judul " Simulator Penghitung Jumlah Orang Pada Pintu Masuk dan Keluar Gedung ".
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, tentunya tidak terlepas dari bantuan, bimbingan serta dukungan yang penulis terima dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini perkenankan penulis sampaikan ucapan terima kasih, berkat bantuan dari beberapa pihak yang dengan ikhlas telah banyak membantu dalam penyusunan Tugas Akhir ini. Meskipun ucapan terima kasih saja tidaklah cukup untuk membalas, namun hanya dengan kata-kata itulah dan penghargaan setulus hati yang dapat penulis persembahkan.
Ucapan terima kasih dan penghargaan yang tulus penulis sampaikan kepada : 1. Bapak Prof. DR. Soesanto, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri
Semarang
2. Bapak Drs. Djoko Adi Widodo, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro 3. Drs. Sutarno, MT, selaku dosen Pembimbing yang telah memberi
masukan-masukan dan fikirannya kepada penulis.
4. Subiyanto, S.T, M.T selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan arahan pada laporan ini.
5. Keluarga tercinta yang senantiasa memberikan dorongan dan do’a nya. 6. Temen-temenku anak Teknik Elektro D3’2003………kompak slalu and
smangat truzzz……!!!!!
7. Temen-temenku kost Just Tice ayo maju bae……!!!!!!
8. Kepada tuan mudaku yang selalu menemani aku pergi” AA 5740 LE” 9. Temen-temenku yang tidak dapat aku sebutkan satu persatu.
Semarang, Agustus 2007 Penyusun
Achmad Miftachudin
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PENGESAHAN... ii
ABSTRAK ... iii
HALAMAN MOTTO ... iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ... v
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... xi
DAFTAR GAMBAR ... xii
DAFTAR LAMPIRAN ... xiv
BAB I PENDAHULUAN ……… ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah………. . 2
C. Tujuan ... 2
D. Manfaat ... 2
E. Batasan Masalah ... 3
F. Sistematika Penulisan………. 3
BAB II TEORI PENUNJANG……… . 5
A. Sistem Mikrokontroller ... 5
B. Perbedaan antara MCS-51 versi C dan S……... 6
C. Bahasa Pemrograman Mikrokontroler... 6
D. Mikrokontroller…... 7
E. Komfigurasi Pin AT89S51.. ... 7
F. Pengorganisasian Memori... 10
G. Memori Program... 12
H. Memori Data ... 14
I. SFR (Special Function Register) ... 19
J. Mode – Mode Pengalamatan ... 20
K. Port Parallel... 21
L. Port Serial... 23
M. LDR (Light Dependent Resistor) ... 26
N. Dekoder dan Seven Segment ... 28
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUTAN... 31
A. Umum ... 31
B. Langkah – langkah Pembuatan Alat ... 32
C. Pembuatan Miniatur Gedung ... 34
D. Pembuatan Catu Daya. ... 34
E. Rangkaian Sensor LDR .. ... 36
F. Rangkain Seven Segment.. ... 37
G. Rangkaian Mikrokontrller AT89S51... 38
H. Prinsip Kerja Alat ... 41
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA. ... 44
A. PengujiAlat ... 44
B. Pengujian Rangkain Mikrokontroller ... 45
C. Pengujian Rangkain LDR... 47
D. Pengujian Rangkain Catu Daya... 48
E. Pembahasan ... 50
F. Sensor LDR ... 50
G. Unit Pusat Kontrol ... 51
H. Display... 52
I. Hasil Pengujian dan Pembahasan ALat... 53
BAB V PENUTUP... 58
A. Kesimpulan... 58
B. Saran ... 58 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Special Function Regist... 19
Tabel 2 T2 CON Timer / Counter 2 Control Register... 24
Tabel 3 Pemilihan Mode Timer2 ... 26
Tabel 4 Pengukuran LDR... 82
Tabel 5 Hasil pengukuran Tegangan Output Catu Daya... 49
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1 Konfigurasi Pin AT89S5... 8
Gambar 2 Struktur Memori MCS-5 ... 11
Gambar 3 Memori Program ... 12
Gambar 4 Eksekusi Memori Program Eksternal... 14
Gambar 5 Pengaksesan Memori Data Eksternal... 15
Gambar 6 Data Memori Internal ... 16
Gambar 7 Blok Lower 128... 17
Gambar 8 Blok Upper 128 ... 18
Gambar 9 Simbol LDR ... 18
Gambar 10 Kontruksi LDR... 28
Gambar 11 Light Emitting Dioda ... 29
Gambar 12 Decoder BCD to Seven Segmen ... 30
Gambar 13 Diagram Blok Alat ... 32
Gambar 14 Diagram Alur Perancangan Alat ... 33
Gambar 15 Miniatur Gedung ... 34
Gambar 16 Rangkaian Catu Daya... 35
Gambar 17 Gambar Driver LDR. ... 36
Gambar 18 Ruangan yang di pasang sensor ... 37
Gambar 19 Gedung tampak dari depan... 38
Halaman
Gambar 20 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 ... 39
Gambar 21.Rangkaian Lengkap Simulator Penghitung orang... 41
Gambar 22 Pengujian bentuk gelombang Reset ... 46
Gambar 23 Pengujian Osilator ... 47
Gambar 24 Diagram blok pengukuran catudaya... 48
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Penetapan Dosen Pembimbing Tugas Akhir Mahasiswa ... 60
Lampiran 2.Surat Keterangan Selesai Bimbingan ... 61
Lampiran 3. Surat Keterangan Selesai Revisi... 62
Lampiran 4. Skema Rangkaian Penghitung ... 63
Lampiran 5.Spesifikasi AT89S51 ... 64
Lampiran 6.Spesifikasi BCD TO 7-Seven Segment Dekoder/Driver... 67
Lampiran 7. Spesifikasi CA3140, CA3140A... 71
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Beberapa dekade terakhir perkembangan dari ilmu pengetahuan dan teknologi khususunya teknologi dan pengetahuan dibidang elektronika telah begitu pesat perkembangannya. Untuk itu kita perlu mengikuti perkembangan ilmu pengetahuan dengan seksama, kalau tidak kita akan ketinggalan. Dalam tugas akhir ini penulis akan membahas tentang peralatan elektronika yaitu alat penghitung orang masuk dalam gedung, fungsi alat ini adalah menghitung setiap orang yang masuk dalam gedung ataupun yang keluar gedung. Alat ini dapat digunakan didalam kapal, gedung pertunjukan, atau stadion dan lain – lain. Alat ini dapat memperkecil atau mengantisipasi manakala terjadi keributan dalam memilih tempat duduk. Karena alat ini membatasi jumlah orang yang masuk.
Penggunaan komponen mikrokontroller itu saat ini dapat dipastikan telah dapat diaplikasikan hampir pada semua peralatan-peralatan yang menggunakan sistem kontrol. Aplikasi kontrol dapat berguna bagi kehidupan manusia maupun dalam bidang industri, dan memungkinkan untuk menciptakan perangkat yang mendukung kinerja manusia lebih praktis atau sebagai alat bantu kerja yang efisien. Salah satunya adalah istem pendeteksi pengunjung yang keluar masuk gedung secara otomatis yang dikontrol oleh mikrokontroller.
Mikrokontroller ini merupakan bagian dari suatu system mikroprosesor yang berorientasi kontrol dengan rangkaian pendetak (clock generator) yang dipaket
menjadi satu chip tunggal yang dapat di program dan didalamnya sudah memiliki rangkaian - rangkaian pendukung sebagai mikrokomputer.
(Didin Wahyudin; 2006)
Berdasarkan pemikiran diatas pada kesempatan ini penulis mencoba merancang sistem kerja sebuah alat yang dapat mendeteksi jumlah orang yang keluar masuk gedung dengan menggunakan Mikrokontroller AT89S51. Mikrokontroller ini mudah didapat dipasaran dan juga dari segi kapasitas karakteristik komponen mendukung untuk aplikasi kerja sistem yang dirancang.
B. Perumusan masalah
Berdasarkan latar belakang perumusan yang dikemukakan adalah:
1. Bagaimana cara membuat simulator alat yang dapat menghitung jumlah orang yang
keluar masuk gedung dan perangkat lunak sebagai pengendalinya.
2. Bagaimana prinsip kerja dari simulator penghitung pintu otomatis menggunakan rangkaian sensor LDR.
C. Tujuan
Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Merancang-bangun suatu simulator yang dapat menghitung jumlah orang dalam suatu gedung atau ruangan apabila ia melintas dan melewati LDR yang dipasang di pintu masuk dan pintu keluar gedung.
2. Mengetahui bagaimana caranya prinsip kerja dari sistem simulator penghitung tersebut.
D. Manfaat
Adapun manfaat yang ingin diberikan dari pembuatan Tugas Akhir ini adalah :
1. Memberikan manfaat teknologi dalam bidang mikrokontroller.
2. Sebagai sumber pembelajaran bagi mahasiswa teknik elektro Universitas Negeri Semarang.
3. Manfaat dari pembuatan alat tersebut adalah bisa menentukan jumlah/kapasitas orang yang masuk dalam suatu gedung atau ruangan.
4. Memberikan kemudahan bagi penglola gedung untuk menghitung jumlah orang.
E. Batasan Masalah
Untuk memfokuskan permasalahan dan menghindari salah pengertian tentang perancangan alat, permasalah dibatasi sebagai berikut:
1. Fungsi alat yang dirancang sebagai penghitung jumlah orang dalam gedung dengan menggunakan sistem kontrol mikrokontroller AT89S51, maksimal jumlah yang dihitung 50.
2. Sistem pengujian menggunakan simulasi dengan miniature gedung dua pintu, keluar atau masuk gedung.
F. Sistematika Penulisan 1. Bagian awal
Bagian ini terdiri dari halaman judul, halaman pengesahan, motto, persembahan abstrak, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, gambar, dan daftar lampiran.
2. Bagian isi terdiri dari:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan latar belakang, tujuan, manfaat, batasan masalah, perumusan masalah, sistematika penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Pada bab ini membahas tentang teori – teori yang berhubungan dengan alat yang dirancang, diantaranya teori tentang mikrokontroller, LDR, Decoder seven segment.
BAB III PERANCANGAN ALAT
Bab ini berisi tahap – tahap perancangan alat mulai dari tujuan, perancangan, percobaan, sampai ketahap perakitan alat.
BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini membahas tentang hasil dari perancangan dan pengujian alat serta menganalisa prinsip kerja alat tersebut.
3. Bagian akhir terdiri dari: BAB V PENUTUP
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran.
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Sistem Mikrokontroler
Mikrokontoller merupakan sebuah sistem komputer yang seluruh atau sebagian besar elemenya dikemas dalam suatu chip IC, sehingga sering disebut single chip mikrokomputer. Lebih lanjut, mikrokontroler merupakan sistem komputer yang mempunyai satu atau beberapa tugas yang sangat spesifik, berbeda dengan PC yang memiliki beragam fungsi. Perbedaan lainnya adalah perbandingan RAM dan ROM yang sangat berbeda antar komputer dengan mikrokontroler. Dalam mikrokontroler, ROM jauh lebih besar dibanding RAM, sedangkan dalam komputer PC RAM jauh lebih besar dibanding ROM.
Mikrokontroler umunnya dikelompokkan dalam suatu keluarga. Berikut adalah contoh-contoh keluarga mikrokontroler:
1. Kelurga MCS-51 2. Keluarga MC68HC05 3. Keluarga MC68H11 4. Keluarga AVR 5. Keluarga PIC 8
Sedangkan keluarga MCS-51 dikelompokkan menjadi: 1. AT89C51/52/53
2. AT89C1051/2051/4051 3. AT89S51/52/53
B. Perbedaan antara MCS-51 versi C dan S
Generasi awal MCS-51 adalah mikrokontroler generasi C, yaitu AT89C51 dan AT89C52. Mikrokontroler hanya dapat diprogram secara parallel, sehingga untuk memprogramnya kita membutuhkan pemrogram khusus. Sistem seperti demikian memiliki kelemahan yaitu:
1. IC mudah rusak karena sering dicabut-pasang dan kerusakan yang paling sering adalah patah kaki IC.
2. Kemungkinan terjadinya salah posisi dalam pemasangan IC sangat besar, sehingga IC mudah rusak.
3. Tidak praktis karena harus selalu mercabut pasang IC.
4. Downloader-nya agak sulit untuk dibuat sendiri, terutama didaerah yang fasilitasnya kurang, tetapi jika membeli harganya relative mahal.
C. Bahasa Pemrograman Mikrokontroler
Secara umum, bahasa yang digunakan untuk pemrogramannya adalah bahasa tingkat rendah, yaitu bahasa assembly. Setiap mikrokontroler memiliki bahasa-bahasa pemrograman yang berbeda. Karena banyak hambatan dalam penggunaan bahasa assembly, banyak berkembang komputer atau penerjemah untuk bahasa tingkat tinggi. Untuk MCS-51, bahasa tingkat tinggi yang banyak dikembangkan antara lain BASIC, Pascal, dan bahasa C.
D. Mikrokontroler AT89S51
Mikrokontroler AT89S51 memiliki fitur, diantaranya: 1. Kompatibel dengan produk MCS-51
2. 8 kbyte in system programmable flash memory
3. Dapat deprogram sampai 1000 kali pemrograman 4. Tegangan kerja 4.0 – 5.5 v
5. Beroperasi antara 0.33 Mhz
6. Tiga tingkatan program memori lock 7. 256 x 8 bit RAM internal
8. 32 saluran I/O
9. Tiga buah timer / counter 16 bit 10.Delapan buah sumber interupsi 11.Saluran UART serial Full Duplex 12.Mode low-power Idle dan power-down 13.Interupt recovery dari mode power-dow 14.Wtchdog timer
E. Konfigurasi Pin AT89S51
AT89S51 mempunyai 40 kaki digunakan untuk keperluan port parallel. Setiap port terdiri atas 8 pin, sehingga terdapat 4 port, yaitu port 0, port 1, port 2, dan port 3. Konfigurasi pin akan ditunjukan pada gambar dibawah ini.
Gambar 1. Konfigurasi Pin AT89S51
Fungsi bebrapa pin AT89S51 1. VCC
Dihubungkan ke sumber tegangan +5V. 2. GND
Dihubungkan ke Ground 3. RST
Mengembalikan kondisi kerja mikrokontroler pada posisi awal. Pin ini harus diberi logika 1 selama 2 siklus mesin untuk mengaktifkannya.
4. ALE /PROG
Pulsa output ALE akan low byt eselama mikrokontroler melakukan pengaksesan ke memori eksternal. Pin ini berfungsi pula sebagai input pulsa program selama Flash Programing. Pada operasi normal, ALE megelurkan nilai konstan 1/16 frekuensi osilator. Satu pulsa ALE dilewati setiap akses ke memori data eksternal. Jika mengoperasikan ALE, mikrokontroler dapat di-sable oleh setting bit 0 dari SFR dengan lokasi BEH.
5. EA/ Vpp
External Access Enable atau EA harus dihubungkan ke Vcc untuk mengeksekusi program internal. Untuk mengakses memori eksternal, EA harus dihubungkan ke ground.
6. PSEN
Program Store Enable adalah membaca strobe ke memori program eksternal. Ketika AT89S51 mengeksekusi kode dari program memori eksternal. PSEN diaktifkan dua kali setiap mesin bekerja.
7. XTAL1
Input kepenguat inverting ocilator dan masukan ke rangkain clock ineternal. 8. XTAL 2
Out put dari penguat inverting osilator.
F. Pengorganisasian Memori
Semua perangkat MCS-51 memiliki ruang alamat tersendiri untuk memrogram memori dan data memori. Pemisahan program dan data memori memungkinkan pengaksesan data memori dan pengalamtan 8 bit, sehingga dapat langsung disimpan dan dimanipulasi oleh mikrokontroler dengan kapasitas akses 8 bit. Namun, untuk pengaksesan data memori dengan alamat 16 bit, kita harus terlebih dahulu register DPTR(Data Pointer).
Program memori hanya dapat dibaca (diletakan pada ROM / EPROM).
Untuk membaca program memori eksternal, mikrokontroler akan mengirimkan sinyal PSEN (Program Stoer Enable). Sebagai data memori eksternal, kita dapat mnenggunakan RAM eksternal (maksimun 64 Kbyte).
Dalam pengaksesan, mikrokontroller akan mengirimkan sinyal RD (Read yaitu melakukan pembacaan penulisan data ) WR (Write yaitu opoerasi penulisan data ). Bila memerlukan, program memori dan eksternal data dapat dikombinasikan dengan menyatukan sinyal RD dan PSEN ke dalam input gerbang AND dan menggunakan output dari gerbang sebagai sinyal read (baca) untuk program memori atau eksternal data.
11 EKSTERNAL
MEMORI PROGRAM (HANYA DI BACA)
EA = C
EKSTERNAL EKSTERNAL 0000H
PS
E
N
MEMORI DATA (BACA /
TULIS) INTERNAL FFH
00H
EKSTERNAL FFFFH
0000H FFFFH
RD WR
reset LOKASI INTERUPSI Timer 2
Port Serial Timer 1 Interupsi Eksternal Timer 0
Interupsi 0 0000H0003H
0006H 0013H 0018H 0023H (0033H) 0028H
8 BITS
G. Memori Program
CPU akan memulia eksekusi program dari lokasi alamat 0000H setelah reset. Seperti terlihat pada gambar ini , setiap instruksi mnendapatkan lokasi sendiri pada memori program (aturan dikenal sebagai interrupt vektor). Sebuah interupsi akan menyebabkan CPU melompat ke lokasi interupsi yang bersangkutan, yaitu letak subrutin layanan interupsi, kemudian mengeksekusinya.
Gambar 3. Memori Program (Didin Wahyudin, 2006: 12)
Lokasi layanan interupsi menempati lokasi-lokasi dengan jarak 8 byte: 0003H untuk interupsi eksterenal, 000BH untuk timer 0, 0013H untuk inbterupsi eksternal 1, 001BH untuk timer 1, dan seterusnya. Jika suatu rutin layaman interupsi sangat pendek (kurang datri 8 byte ), maka seluruh rutin akan bisa disimpan pada lokasi interupsi, tetapi jiuka lebih dari 8 byte, maka harus digunakan suatu perintah lompat kelokasi rutin interupsi yang terletak pada lokasi yang telah ditentukan.
Alamat-alamat yang paling bawah dari memori program dapat berada dalam flash on chip maupun memori eksternal, tergantung pada pengkabelan pada pin EA atau eksternal akses ke Vcc (akses internal) atau Gnd (akses eksternal). Pada Mikrokontroler AT89S51 (dengan flash sebesar 8 K byte ), jika EA = Vcc, maka lokasi 000H hingga 1FFFH menempati memori internal, sedangkan lokasi 200H hingga FFFH menempati memori eksternal.
Jika EA = Gnd, maka semua pengambilan instruksi langsung dilakukan pada memori eksternal. Untuk pengambilan program eksternal, kita dapat menggunakan tanda baca PSEN , sedangkan pengaksesan instruksi pada memori internal tidak menggunakan PSEN.
Gambar di bawah ini memperlihatkan suatu konfigurasi perangkat keras yang menggunakan EPROM eksternal. Port 0 dan port 2 dihubungkan dengan EPROM sebagai bus data dan bus alamat. Port 0 menjadi multipleks untuk alamat dan data. Port 0 mengirimkan byte bawah program COUNTER sebagai suatu alamat, kemudian, port akan berada pada keadaan mengambang (floating) karena menunggu kode byte dari memori program. Selama waktu byte bawah program COUNTER valid (benar) pada port 0, sinyal ALE dikirimkan , sehingga byte bawah program COUNTER akan dikunci (latch). Sementara itu, port 2 mengirimkan byte atas program counter. Kemudian, PSEN mengirimkan sinyal ke EPROM dan mikrokontroler unruk membaca byte kode. Panjang alamat memori program selalu 16 bit, tetapi jum;ah memori yang digunakan bisa kurang dari 64 K byte.
14
MCS-51
P1 P0
EA
ALE
PSEN
ADDR MEMORI PROGRAM EKSTERNAL
INSTR
OE LATCH
Gambar 4. Eksekusi Memori Program Eksternal
(Didin Wahyudin, 2006: 13) H. Memori Data
MCS-51
P1 P0
EA
ALE
RD
ADDR MEMORI PROGRAM EKSTERNAL DATA
WE LATCH
VCC
OE PAGE BITS
WR P3
P2
I/O
Gambar 5. Pengaksesan Memori Data Eksternal (Didin Wahyudin, 2006: 14)
Data memori eksternal dapat mencapai 64 KB. Pengalamatan data memori eksternal ada yang memerlukan lebar cukup 1 byte atau dengan 2 byte. Pengalamatan dengan 1 byte sering digunakan asalkan satu atau lebih jalur I / O digunakan untuk memilih RAM page, seperti yang terlihat pada gambar. Sebaliknya, pengalamatan 2 byte digunakan dengan catatan port 2 digunakan untuk mengirim high address byte (byte alamat atas).
16
Gambar 6. Data Memori Internal (Agfianto Eko Putra;2002: 6)
Data memori internal dibagi menjadi beberapa bagian seperti pada gambar. Memori internal dibagi menjadi 3 blok yang secara umum dibedakan menjadi lower 128, upper 128 dan ruang Special Fucntion Register (SFR).
17
Gambar 7. Blok Lower 128 (Didin Wahyudin, 2006: 16)
BIT NOT ADDRESSABLE
Dapat digunakan sebagai ruang STACK pada piranti dengan RAM
256 byte
80H
FFH
Gambar 8. Blok Upper 128 (Didin Wahyudin, 2006: 17)
16 byte berikutnya di atas bank register adalah ruang memori yang bersifat bit-addressable (dapat dialamati per bit). Pada instruktion Set MCS-51 terdapat instruksi-instruksi yang dapat mengolah bit tunggal dan sebanyak 128 bit pada area dapat diakses secara langsung dengan menggunakan instruction set. Bit yang dapat diakses langsung adalah daerah dari 00H sampai 7FH. Semua daerah dalam lower 128 dapat diakses secara direct maupun indirect addressing (pengalamatan langsung maupun tidak langsung). Sebaliknya, upper 128 dari RAM tidak digunakan pada 8051, tetapi menggunakan RAM lain dengan kapasitas 256 byte.
Tabel di bawah ini menunjukkan ruang SFR (Spesial Function Register). Dalam ruang SFR, ada port latch, timer, kontrol peripheral dan lain-lain. Kita dapat mengakses register-register hanya dengan menggunakan dirrect addressing. Secara umum, seluruh keluarga MCS-51 memiliki ruang SFR sama dengan 8051. kemudian SFR diletakkan pada alamat yang sama. Kita dapat melakukan pengalamatan sebanyak 16 alamat pada ruang SFR, baik pengalamatan bit
maupun byte. SFR yang bersifat bit addressable adalah alamat-alamat yang berakhir dengan 000B. Bit yang dialamatkan pada daerah ini mulai 80H sampai FFH.
I. SFR (Special Function Register)
SFR pada mikrokontoler dapat dibagi menjadi beberapa bagian. Setiap FSR pada mikrokontoler AT89S51mempunyai alamat masing-masing sebagai berikut :
Tabel 1. Special Function Register
Macam SFR Alamat Fungsi
Accumulator E0H Menyimpan data sementara
Register B F0H Operasi perkalian dan pembagian Program Status
Word (PSW)
D0H Informasi statuus program
Stack Pointer 81H Menyimpan dan mengambil data dari atau ke stack
Data Pointer 83 H dan 82H Menampung data 16 bit
Port 0, 1, 2 dan 3 80H, 90H, A0H Menyimpan data yang akan dibaca atau ditulis dari atau ke port
Serial Data Buffer 99H Sebagai register penyangga penerima atau pengirim
Timer Register 8CH dan 8AH Merupakan register-register pencacah 16 bit untuk masing-masing timer 0, 1 dan 2
Capture Register CBH dan CAH Menyimpan nilai isi ulang
J. Mode-mode Pengalamatan
1. Pengalamatan Langsung (Direct Addressing)
Dalam pengalamatan langsung pemindahan-pemindahan data ditentukan berdasarkan alamat 8 bit (1 byte) dalam suatu intruksi. Hanya RAM data SFR yang dapat diakses secara langsung.
2. Pengalamatan Langsung (Indirect Addressing)
Dalam pengalamatan tidak langsung, instruijsi menentukan suatu register yanag digunakan untuk menyimpan alamat operan. RAM internal maupun eksternaal dapat diakses secrara tidak langsung. Register alamt untuk alamat-alamat 8 bit bisa menggunakan Stackm Pointer atau R 0 atau R1 dari bank register yang dipilih. Sebaliknyan alamat 16 bit hanya bisa menggunakan register pointer data 16 bit atau DPTR.
K. Port Parallel 1. Port 0
Port 0 adalah port I/O 8 bit jalur bidirectional terbuka. Sebagai sebuah port out put, masing-masing pin dapatr memasukan 8 bit input TTL. ‘1’ ditulis ke pin port 0, maka pin dapat digunakan sebagai input impendansi tinggi.
Port 0 bisa pula dikonfigurasikan pada multiplexed low oeder adrress/data bus sealama akses ke program eksternal dan memori data. Pada mode demikian, P 0 mempunyai Pull up internal.
Port 0 menerima kode byte selama Flash Programing dan memerlukan Pull up eksternal selama program Vertification.
2. Port 1
P 1 adalah port I/O 8 bit bidirectional dengan pull up ineternal. Port 1 output buffer dapat menjadi sumber 4 TTL input. Ketika ‘1’ ditulis ke port 1, pin di-pull high oleh pull up internal dan dapat digunakan sebagai input. Sebagai input, pin port 1 yang secara eksternal di-pull low akan menjadi sumber arus (Iµ) karena berasal dari pull up internal. Port 1 pun menerima low order addres byte selama Flash Programing dan Verification.
Port 1 memiliki pula fungsi lain yaitu: a. P1.0 : external input counter/timer 2
b. P1.1 : T2EX (Timer/conter 2 capture/reload tringger/direction control) c. P1.5 : MOSI (digunakan untuk in system programing )
d. P1.6 : MISO (digunakan untuk in system programing) e. P1.7 : SCLK (digunakan untuk in system programing) 3. Port 2
Port 2 adalah port I/O 8 bit bidirectional dengan pull up internal. Out put buffer port 2 dapat menjadi 4 sumber TTL input. Ketika ‘1’ ditulis ke port 2, pin dapat di-pull high oleh pull up internaldan dapat digunakan sebagai input. Sebagai in put, pin port 2 yang secara eksternal di-pull low akan menjadi sumbver (Iµ) karena berasal dari pullup internal.
Keluaran port 2 high order addres byte selama pengambilan memori program eksternal dan selama akses ke memori data eksternal menggunakan 16 bit addres
(MOVX@DPTR). Pada aplikasi ini, port menggunakan pull up internal yang kuat ketika mengeluarkan ’1’. Selama akses ke memori data eksternal yang menggunakan 8 bit addres (MOVX@R1), port 2 mengeluarkan isi port 2 Special Finction Register. Port 2 pun selama Flash Programming dan Verification.
4. Port 3
Port 3 adalah port I/O 8 bit bidirectional dengan internal pull up. Out put buffer port 3 dapat menjadi sumber 4 TTL input. Ketika ’1’ ditulis ke port 3, pin di-pull high oleh internal pull up dan dapat digunakan sebagai input. Sebagai input, pin port 3 yang di-pull low sumber arus (Iµ) karena adanya pull up internal.
Port 3 menyediakan keistimewaan berbagai fungsi spesial yaitu: a. P3.0 : RXD (Serial Input Port)
b. P3.1 : TXD (Serial Output Port) c. P3.2 : 1NT0(Eksternal Interupt 0) d. P3.3 : 1NT1(Eksternal Interupt 1) e. P3.4 : T0 (Timer 0 Eksternal Input) f. P3.5 : T1 (Temer 1 Eksternal Input)
g. P3.6 : WR(Eksternal Data Memori Write Strobe) h. P3.7 : RD(Eksternal Data Memori Read Strobe)
Port 3 menerima pula beberapa sinyal control untuk Flash Programming dan Verification.
L. Port Serial
Mikrocontroler AT89X51 telah dilengkapi perangkat komunikasi serial. Untuk mengaktifkan dan mengkofigurasikannya, pemrogram harus mengakses register SCON dan bit SMOD (bit ke 7 pada register PCON).
1. Mode 0
Bekerja sebagai sarana komunikasi data seri sinkron, data seri dikirim dan
diterima melalui kaki RxD, sedangkan kaki TxD dapat dipakai untuk menyalurkan clock yang diperlukan komunikasi data sinkron. Data ditransmisikan per 8 bit dengan kecepatan transmisi data(baud rate) tetap sebesar ½ frekuensi kerja AT 89X51.
2. Mode 1
Mode 1 dan 2 mode berikutnya merupakan sarana komunikasi seri asinkron. Data seri dikirim melalui kaki TxD dan diterima kaki RxD. Data ditransmisikan per 10 bit yang terdiri atas 1 bit start (’0’), 8 bit data, dan 1 bit stop (’1’). Kecepatan transmisi data (baud rate) ditentukan lewat timmer 1 yang bisa diatur untuk berbagai kaecepatan.
3. Mode 2
Data seri dikirim melalui kaki TxD dan diterima dari kaki RxD. Data ditransmisikan per 11 bit, terdiri atas 1 bit start (’0’), 8 bit data, 1 bit data
tambahan (bit ke-9), dan 1 bit stop (’1’). Kecepatan transmisikan data (baud rate) hanya dapat dipilih 1/32 atau 1/64 frekuensi AT89X51.
4. Mode 3
Data seri dikirim melalui kaki TxD dan diterima dari kaki RxD. Data
ditransmisikan per 11 bit pula. Sesungguhnya, mode 2 dan mode 3 sama persis. Perbedaannya adalah kecepatan transmisi data (baud rate) mode 3 ditentukan lewat timmer 1, yang bisa diatur untuk berbagai kecepatan, persis sama dengan mode 1.
Fasilitas Timer / Counter
Alamat T2CON = 0C8H nilai reset = 0000 000B Bit addressable
TF2 EXF2 RCL:K TCLK EXEN TR2 C/T2 CP/RC2
7 6 5 4 3 2 1 0
Tabel 2. T2 CON Timer / Counter 2 Control Register
Simbol Fungsi TF2 Timer2 overflow flag: aktif jika timer 2 overflow dan harus di-reset
melalui softwere. TF 2 tidak akan set jika RCLK atau TCLK = 1
EXF2 Timer2 external flag akan set jika ada transisi negative pada T2EX dan EXEN = 1. Jika interupsi timer2 diaktifkan, maka EXF2 =1 akan menyebabkan CPU menjalankan rutin interupsi. EXF2 harus di-clear secara software.
RCLK Receive clock enable. Jika set, maka akan menyebabkan serial port menggunakan pulsa overflow timer2 sebagai sumberclock
penerimannya pada mode 1dan 3. Jika tidak, maka serial port menggunakan timer 1.
TCLK Transmit clock enable. Jika set, maka akan menyebabkan port serial menggunakan pulsa overflow timer2 sebagai sumber clock pengirimannya pada mode 1 dan 3. Jika tidak, maka port serial menggunakan timer 1.
EXEN2 Timer2 external enable. Jika set, maka memperbolehkan capture atau reload sebagai hasil transsi negatif pada pin T2EX jika timer2 tidak di gunakan sebagai sumber clock di port serial.
TR2 Start / stop kontrol untuk timer2, TR2=1 start timer
C/T2 Pilihan Timer/Counter pada timer2. C/T2=0 sebagai fungsi timer, sedangkan C/T2=1 sebagai external counter (aktif sis rendah).
CP/ RC2 Pilihan Capture / Reload. CP / RC2 =1 menyebabkan capture terjadi jika ada transisi negatif di T2EX jika EXEN 2=1.
Timer2 adalah Timer / Counter 16 bit yang dapat beroperasi sebagai timer maupun counter. Pemilihan mode Counter / Timer dengan mengatur bit C / T2 pada register T2CON. Timer 2 mempunyai tiga mode operasi, yaitu : Capture, Reload (up/ down counting), dan baud rate generator. Peilihan modenya dengan mengatur Register T2 CON pada table dibawah ini.
Tabel 3. Pemilihan Mode Timer2
RCLK+TCLK CP/ RL2 TR2 Mode
0 0 1 16 bit auto-reload
0 1 1 16 bit capture
1 X 1 Baud rate generator
X X 0 Off
M.Light Dependent Resistor (LDR)
Light Dependent Resistor atau Photoconductive adalah suatu elemen yang konduktivitasnya berubah-ubah tergantung dari intensitas berkas cahaya yang diterima permukaan elemen tersebut merupakan sejenis yang peka cahaya. Apabila LDR mendapat sorotan sinar, maka akan terlepas sejumlah elektron dari lintasan-lintasan atomnya elektron bebas. Penambahan jumlah elektron bebas dalam resistor meningkatkan konduktivitasnya, maka harga tahanannya akan menurun. Semakin kuat sorotan sinar terhadap LDR semakin kecil pula harga tahanannya. Dalam rangkaian pintu otomatis, LDR ini dipakai sebagai sensor cahaya. LDR merupakan sel fotoresistif.
Sel-sel fotoresistif adalah elemen-elemen yang daya hantarnya merupakan fungsi dari radiasi elektromagnetik (cahaya) yang masuk. Beberapa bahan jika disinari atau dikenakan cahaya akan mengalami perubahan tahanan. Biasanya bahan itu adalah semikonduktor, karena sebagian besar tahanan semikoduktor sensitive terhadap radiasi elektromagnetik. Pada umumnya jika ada rangkaian cahaya atau iluminasi akan menyebabkan penurunan harga tahanannya sebaliknya
penurunan iluminasi akan menyebabkan kenaikan harga tahanan. Banyak bahan bersifat fotoresistif sampai tingkat tertentu, akan tetapi yang terpenting secara komersial adalah cadmium sulfide, germanium dan silicon. Respon spectral dari sel ini sering digunakan dalam pemakaian dimana penglihatan manusia merupakan suatu faktor, seperti selaput pelangi otomatis pada alat potret kamera.
Gambar 9. Simbol LDR.
Gambar 10. Kontruksi LDR.
(Dedi Rusmadi, 1995: 71)
Elemen-elemen dasar dari sebuah sel fotoresistif adalah subtract keramik, lapisan bahan fotoresistif, electrodametalik untuk menghubungkan alat kesebuah rangkaian dan sebuah penutup tahan uap atau pembungkus yang melindungi LDR dari kelembaban.
N. Dekoder Dan Seven Segment
Dalam perancangan alat ini penulis menggunakan Dekoder dan seven segment untuk menampilkan hasil dari penghitungan. Decoder adalah suatu rangkaian logika yang dapat dipergunakan untuk merubah bilangan Biner menjadi bilangan Desimal. Berdasarkan kegunaannya Dekoder dapat digolongkan atas:
1. BCD to Decimal Dekoder 2. BCD to Seven Segment Dekoder
Yang akan dijelaskan pada pembahasan disini yaitu tentang BCD to Seven Segment Dekoder. Dekoder jenis ini dapat dipergunakan untuk mengubah bilangan Biner dalam Sandi BCD 8421 ke dalam bilangan Desimal yang akan ditampilkan oleh sebuah penampil Seven Segment (Seven Segment Display). Penampil Seven Segment ini terdiri dari 7 buah segment yang disusun sedemikian rupa membentuk angka 8. Tiap- tiap segment tersebut diberi tanda dengan hurup a, b, c, d, e, f, dan g. Segmen-segmen yang banyak dipakai adalah yang menggunakan prinsip lampu LED seperti pada gambar dibawah ini.
Gambar 11. Light Emitting Dioda
Gambar 12. Decoder BCD to Seven Segment
Seperti terlihat pada gambar diatas, Decoder BCD to Seven Segment mempunyai empat buah input DCBA dan 7 buah output yang diberikan tanda a, b, c, d, e, f dan g. keempat input DCBA mendapatkam signal yang berasal dari Counter, sedangkan ketujuh output dihubungkan dengan display Seven Segment melalui tahanan sebesar 150 Ohm.
BAB III
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
A.
Umum
Didalam merancang alat penulis menginginkan ketika ada orang yang melintas melewati pintu yang dipasangi sensor LDR maka sensor akan mengirimkan sinyal ke rangkaian mikrokontroller. Sinyal yang berupa pulsa-pulsa ini kemudian dicacah oleh mikrokontroller AT89S51 dan dikonversikan menjadi BCD, sehingga dapat diproses oleh decoder BCD to seven segment. Bit-bit yang telah dikonversikan kemudian ditampilkan pada seven segment
Sebelum melakukan pembuatan alat maka langkah awal adalah membuat suatu rancangan dimana pada perancangan dilakukan pembuatan diagram blok dan sketsa rangkaian untuk setiap blok dengan fungsi tertentu sesuai dengan spesifikasi alat yang diharapkan. Kemudian setiap blok dihubungkan sehingga membentuk sistem dari alat yang diharapkan. Pada perancangan dilakukan juga pemilihan komponen dan perhitungan nilai komponen agar alat dapat bekerja dengan baik.
.
SENSOR M ASUK
SEVEN SEGM EN
M OTOR 1
CONTROLLER M CS - 51
M OTOR 2
SENSOR KELUAR
CATU DAYA
B. Langkah - langkah Pembuatan Alat
Dalam merancang/membuat alat, terlebih dahulu membuat diagram blok alat tersebut. Dibawah ini adalah gambar diagram blok
Gambar 14. Diagram Blok Alat Keterangan Diagram:
1. Board controller MCS-51 memakai IC AT89S51, berfungsi sebagai pengendali logika dan pengolah data.
2. Sensor 1 (Pintu masuk) untuk mendeteksi gerakan sebagai tanda ada yang lewat pada Pintu masuk
3. Sensor 2 (Pintu keluar) untuk mendeteksi gerakan sebagai tanda ada yang lewat pada pintu keluar.
4. Motor 1 untuk menggerakkan pada pintu masuk. 5. Motor 2 untuk menggerakkan pada pintu keluar.
6. Peraga 3 x 7 Segment berfungsi untuk melihat berapa jumlah orang yang lewat atau terdeteksi. Batas maximum yang lewat 50.
7. Catu Daya.
Setelah merancang alat tersebut selanjutnya membuat alur proses pembuatan alat/alur pembuatan alat. Untuk lebih mudah megetahui proses pembautan, perhatikan alur gambar dibawah ini.
Alur Manufakturing
Studi Pustaka
Persiapan Perancangan
Hardware
Persiapan Perancangan
Software
Koneksi Rangkaian Ke Port
Mi ll
Pembuatan Rangkaian
Microcontrol
Download Program ke dalam Rangkaian Pembuatan Software dengan menggunakan
Program Bahasa C
Pengujian
Gambar 15. Diagram alur perancangan alat
23 cm
40 cm
42 cm
10 cm 6,5 cm
C. Pembuatan Miniatur Gedung
Miniatur gedung terbuat dari triplek, yang dibentuk persegi panjang dengan diatas terbuka. Replikasi gedung itu terdiri dari dua pintu, pintu masuk dan keluar. Pintu yang digunakan adalah pintu geser. Sensor 1 dipasang pada pintu masuk, dan sensor 2 dipasang pada pintu keluar dan diatas kanan dipasang tampilan seven segment untuk mengatahui berapa yang jumlah orang. Ukuran gedung panjang: 42 cm, lebar: 40cm, tinggi: 23cm. Sedangkan ukuran pintu masuk dan keluar sama adalah yaitu panjang lebar: 6,5 cm, tinggi: 10 cm
Gambar. 16 Miniatur Gedung D. Pembuatan Catu Daya
Proses pembuatan catu daya dilakukan awal biar labih mudah merangkaianya. Kebutuhan catu daya untuk keseluruhan rangkaian adalah sekitar 5 VDC karena rangkaian bekerja pada format TTL sehingga catu daya yang dibuat harus mempunyai tegangan output 5 VDC. Adapun rangkaian catu daya ditunjukkan seperti pada gambar berikut
C1
12VDC UNREG
D2
1N4001
IC1 LM7805C /TO220
1 3
2
IN OUT
GND
VCC 5VDC
D3
LED D1
1N4001
J2 AC IN
1 2
3 R1
Gambar 17. Rangkaian Catu Daya
Karena mikrokontroler AT89S51 dan komponen lainnya terutama IC membutuhkan catu daya yang stabil pada 5 VDC maka digunakan IC regulator yang akan menstabilkan tegangan keluaran pada 5 VDC yaitu IC 7805 yang banyak tersedia dipasaran dengan harga yang cukup murah. D1 dan D2 berfungsi sebagai penyearah sementara C1 sebagai filter untuk menekan ripple yang terjadi. Sementara sebagai indikator catu daya sedang aktif maka dipasang LED D3 dengan pembatas arus LED oleh R1 yang akan menyala jika catu daya aktif.
5VDC
E. Rangkaian Sensor LDR
Sensor LDR ini dipasang pada pintu masuk dan pintu keluar gedung. Rangkaian ini berfungsi untuk mendeteksi orang yang lewat dimana cara kerja rangkaian ini adalah dengan memancarkan cahaya kemudian diterima oleh penerima dan jika ada yang melewati antara pemancar dan penerima maka cahaya LDR akan terhalang sehingga tidak sampai di penerima.
Gambar 18. Gambar Driver LDR
Didalam rangkaian LDR dari sensor cahaya diubah menjadi logic, logic terbagi menjadi 2 yauitu logic 0 dan logic 1, setelah itu disalurkan ke microcontroller diolah dan di tampilkan diseven segment. Pada alat penghitung orang masuk diatas sensor LDRnya ada dua, yaitu di pintu masuk dan pintu keluar. Untuk lebih jelas nya gambar dibawah ini.
PINTU MASUK SENSOR
PINTU KELUAR SENSOR
RUANGAN
Gambar 19. Ruangan yang di pasang sensor F. Seven Segment
Seven segmen yang digunakan disini adalah seven segment 3 digit. Tapi yang di tampilkan hanya 2 digit. Karena maksimal orang yang masuk hanya 50 orang. Dalam perancangan alat ini penulis menggunakan Dekoder dan seven segment untuk menampilkan hasil dari penghitungan. Tampilan seven segment terpasang pada kanan atas. Terlihat pada gambar dibawah ini.
Seven Segment 3 digit
Sensor LDR 6,5 cm
10 cm
Gambar.20 Gedung tampak dari depan. G. Rangkaian Mikrokontroler AT 89S51
Rangkaian ini merupakan jantung rangkaian keseluruhan yang akan mengolah data dari 10 sinyal yang masuk secara bergantian kemudian data tersebut dikirimkan ke PC. Sebagai pengendali digunakan IC mikrokontroller AT89C51 yang mempunyai banyak kemudahan antara lain bahasa pemrograman yang mudah dipelajari, sudah mengandung 4 Kbyte flash memori, RAM 128 byte, 32 jalur I/O, dua timer 16 bit, 5 vektor interupsi 2 level, port serial 2 arah, rangkaian detak (clock).Disamping itu harga IC tersebut cukup murah dan banyak tersedia dipasaran. Rangkaian lengkap mikrokontroller AT89S51 ditunjukkan pada gambar.
39
BUZZER
C
R array 10K
1
Gambar 21. Rangkaian Mikrokontroller AT89S51
Data dari port 0 akan diolah lebih lanjut dengan mengelompokannya untuk jalur tertentu ( 10 jalur ), kemudian data terswbut dikirimkan secara serial melalui pin TXD dan akan menerima sinyal dari PC bahwa data telah sampai melalui pin RXD.
C9 ( Power On Reset ). Dengan cara ini maka reset akan berlangsung secara otomatis, namun demikian reset manual tetap diperlukan untuk keadaan tertentu misalnya untuk memulai kembali program dari awal tanpa harus mematikan catu daya. Prinsip kerja dari reset otomatis ini adalah proses pengisian dan pengosongan C8 dimana pin reset membutuhkan logika high. Pada saat catu daya dihidupkan maka C8 mulai diisi sementara pada pin reset belum ada tegangan. Setelah C8 penuh maka tegangan dari C8 akan menyulut pin reset high sehingga terjadi reset. Pada saat catu dimatikan maka akan berlangsung pengosongan C8 melalui R9 sehingga saat catu dihidupkan kembali maka akan terjadi lagi proses pengisian sehingga terjadi reset kembali
Agar mikrokontroller dapat bekerja maka dibutuhkan suatu rangkaian osilator sebagai sumber clock dan dalam hal ini digunakan osilator internal yang sudah ada dalam mikrokontroller AT89S51, tinggal dihubungkan dengan sebuah kristal Dalam hal ini kristal yang digunakan adalah 11.0592MHz agar mikrokontroller bekerja dengan kecepatan maksimum. C9 dan C10 merupakan penstabil clock dan merupakan saran atau rekomendasi dari pabrik pembuat ATMEL Prinsip kerja dari mikrokontroller ini sesuai dengan program yang dibuat sehingga penjelasan menyeluruh dijelaskan bersama dengan diagram alir atau flowchart program yang dibuat pada sub pembahasan perancangan software.
Gambar 22. Rangkaian Lengkap Simulator Penghitung Orang H. Prinsip Kerja
Pada dasarnya alat yang dibuat merupakan sebuah alat penghitung jumlah orang yang memasuki suatu gedung. Pada saat catu daya dihidupkan maka sensor LDR akan mendeteksi orang yang masuk gedung, kemudian sensor akan mengirimkan sinyal ke mikro untuk diproses dan menjumlahkan setiap pendeteksian orang yang masuk. Sebaliknya jika sensor yang ditempatkan pada pintu keluar, maka akan mengirimkan sinyal ke mikro untuk diproses dan
LED
R array 10K
42
mengurangi hasil penjumlahan orang yang masuk. Apabila ruangan sudah penuh atau seven segmen menunjukan angka 50 maka tanda alarm akan berbunyi. Alarm tersebut berupa buzeer yang terpasang pada sebelah kanan atas. Hasil pendeteksian orang yang ada digedung akan ditampilkan pada seven segmen. Untuk lebih lanjut perhatikan diagram bolck dibawah ini.
LDR Ada Sinyal
MCS- 51
Limit I Open
Motor
Limit II Close Seven Segment
Pembalik Putaran Motor
1 2
3 4
5 6
7 8
9
10 (+1)
43
L D R A d a S in y al
M C S - 5 1
L im it I O p en
M o to r
L im it II C lo se S ev en S eg m en t
P em b alik P u taran M o to r
1 2
3 4
5 6
7 8
9
1 0 (-1 )
Gambar. 23 Diagram Proses Kerja Sistem Alat pada Pintu 2
Keterangan
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN ANALISIS
Setelah tahap perancangan hingga terciptanya sebuah alat maka tahap selanjutnya adalah pengukuran dan pengujian. Langkah ini ditempuh agar dapat diketahui karakteristik tiap blok rangkaian dan fungsi alat secara keseluruhan.
A. PENGUJIAN ALAT
Setelah merancang alat dan mempelajari cara kerjanya, maka dilakukan pengujian dan beberapa pengukuran yang merupakan bagian dari suatu proses perancangan, hal ini dilakukan untuk mengetahui kerja dari alat yang telah dirancang. Pengujian dilakukan berdasarkan blok diagram dari alat tersebut agar dapat diketahui kerja dari setiap bagian.
Didalam melaksanakan pengujian maupun pengukuran diperlukan beberapa peralatan, diantaranya untuk melihat bentuk gelombang yang keluar, juga besarnya nilai tegangan dan lain sebagainya. Adapun peralatan pendukung yang digunakan adalah :
1. Osciloscope berfungsi untuk melihat bentuk gelombang disetiap titik yang telah di tentukan. Dengan adanya Osciloscope dapat diketahui adanya penyimpangan-penyimpangan, juga dapat dihitung besarnya tegangan dan frekuensi dari setiap titik. Jenis Osciloscope.
2. Voltmeter Heles untuk melihat nilai tegangan dari bagian penguat ( Driver ). 3. Frekuensi counter untuk mengukur nilai frekuensi pada bagian yang perlu
diketahui nilai frekuensimya.
4. Multimeter Digital untuk mengukur tegangan catu daya.
B. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51.
Untuk Pengujian Rangkaian Microcontroler ini ada beberapa titik yang perlu diuji diantaranya :
1. Pengujian Bentuk Gelombang Reset.
a. Pengujian ini bertujuan mengamati atau mengetahui lamanya waktu reset yang dibutuhkan oleh Microcontroler.
b. Jalannya Percobaan : Kabel positip osiloskop dihubungkan diantara kapasitor dan resistor pada rangkaian Microcontroler.
c. Hasil Pengamatan : Dari hasil pengamatan didapat bahwa lamanya waktu reset pada Microcontroler yaitu sebesar 0,0940 s.
d. Analisa : Dari hasil pengamatan dapat diambil kesimpulan bahwa pada saat power dihidupkan maka Microcontroler akan mendapat reset dengan waktu selama 0,0940 s.
Gambar 22. Pengujian bentuk gelombang Reset 2. Pengujian Osilator.
a. Tujuan : Mengamati besarnya frekuensi osilator pada rangkaian Microcontroler.
b. Jalannya Percobaan: Kabel Positip Osciloscope dihubungkan pada kaki input osilator dan kabel negatif dihubungkan pada ground.
c. Hasil pengamatan : Dari hasil pengamatan didapat besarnya frekuensi yang dihasilkan oleh kristal atau osilator adalah sebesar 11,04 MHz.
d. Analisa : Dari hasil pengamatan terdapat perbedaan dari nilai sebenarnya yaitu sebesar 11,59 MHz, perbedaan ini disebabkan oleh ketidak akurasian alat ukur atau faktor kesalahan mata.
AD2
DATA ADC INPUT
AD2
DATA ADC INPUT
1
C. Pengujian Rangkaian LDR
LDR disini dipasang seri dengan R 10K berfungsi sebagai pembagi tegangan. Intensitas cahaya yang mengenai permukaan LDR akan mempengaruhi output dari pembagi tegangan tersebut. Adapun hasil pengukuran dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4. Pengukuran LDR
LDR V-OUT Terbuka
Tertutup
0 V 5 V
Pengujian seperti yang terlihat pada kondisi sensor LDR pada saat tidak terhalang antara pemancar dan penerima tegangannya 0 V atau sama dengan logika “0”, sedangkan pada saat terhalang antara pemancar dan penerima tegangannya 5 V atau sama dengan logika “1”. Hal ini sesuai dengan karakteristik LDR dimana nilai resistansinya akan bertambah pada saat cahaya berkurang. Dengan demikian rangkaian LDR yang dibuat sudah sesuai dengan perancangan.
D. Pengujian Rangkaian Catu Daya
Rangkaian catu daya adalah hal pertama yang harus mendapat perhatian mengingat catu daya merupakan sumber daya alat sehingga jika catu daya tidak bekerja maka alatpun tidak akan bekerja. Pengukuran catu daya dapat diperlihatkan dengan menggunakan blok diagram sebagai berikut:
Multimeter Digital
Rangkaian Catu daya.
Gambar 24. Diagram blok pengukuran catudaya
Pengukuran dilakukan berulang – ulang dengan tujuan untuk meyakinkan apakah data yang diukur telah memenuhi standar rangkaian atau tidak. Catu daya sesuai perancangan adalah mempunyai tegangan keluaran 12 VDC untuk bagian relay dan 5 VDC untuk rangkaian digital.
Berdasarkan pengukuran diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 5. Hasil pengukuran Tegangan Output Catu Daya
Pengukuran Vout 12VDC Vout 5 VDC
1 11.90 5.01
2 11.92 5.04
3 11.93 5.03
4 11.93 5.03
5 11.95 5.03
Tegangan keluaran dari rangkaian catu daya nampak sudah sesuai dengan perancangan yaitu sekitar 12 VDC dan 5 VDC, meskipun ada sedikit perubahan namun rata-rata Vout catu daya sudah memadai untuk digunakan.
E. PEMBAHASAN
Pembahasan dari rancangan alat yang dibuat disusun atas beberapa bagian pembahasan, dan dibahas menurut fungsinya masing-masing, sehingga lebih mudah untuk di pahami. Adapun pembahasan yang akan dijelaskan disini hanya bagian-bagian intinya saja yang mendukung sistem kerja dari alat yang telah dirancang.
F. Sensor LDR
Fungsi dari sensor LDR pada prinsipnya yaitu sebagai detector yang mendeteksi setiap gerakkan objek atau orang yang melintas didepannya. Bila ada objek atau orang yang melintas maka cahaya yang dipancarkan oleh pemancar LDR pada saat catu daya dihidupkan akan terhalang dan tidak sampai ke penerima LDR. Pemancar ini adalah sebuah LED LDR dan penerima LDR adalah sebuah Photo dioda.
Cahaya yang terhalang dan tidak sampai ke Photo dioda menyebabkan Photo dioda tidak aktif, sehingga pada transisitor Q2 menjadi off seperti LDR yang telah dijelaskan pada Bab Perancangan Rangkaian LDR Transistor Q2 off karena pada basis tidak ada bias tegangan, dan arus yang mengalir pada Photo dioda dibias
reverse sehingga arus pada basis adalah nol, bila dioda dibias reverse maka arus yang mengalir pada dioda kecil sekali.
Pada saat transistor Q2 off dan pada basis tidak ada bias tegangan akibatnya kolektor dan emitter menjadi terbuka, sehingga tegangan keluaran Vout sensor akan berlogika high, dan bernilai sesuai dengan tegangan sumber (Vcc).
Jika transistor beroperasi dan bekerja dalam daerah titik sumbat (Cut Off), tidak ada arus kolektor yang mengalir, dan semua tegangan sumber muncul pada terminal kolektor – emitter dan dapat dirumuskan dengan persamaan berikut ini.
Persamaan pendekatan tegangan kolektor – emitter pada daerah Cut Off transistor adalah :
Vce (Cut Off) = Vcc Dimana:
Vce = Tegangan kolektor – emitter Vcc = Tegangan sumber kolektor
Pada saat Vout sensor berlogika high, maka pulsa high inilah yang diterima oleh mikrokontroller sebagai tanda atau sinyal yang dikirimkan oleh sensor infra merah yang menandakan ada orang yang melintas didepannya, dan mikrokontroller AT89S51 ini akan memproses dan menjumlahkan setiap pendeteksian orang yang masuk dan menampilkannya pada display seven segment.
G. Unit Pusat Kontrol
Pusat kontrol secara keseluruhan adalah pada mikrokontroler AT89S51 dimana keseluruhan proses dilaksanakan oleh prosesor tersebut, baik proses
pengolahan data, proses menampilkan data maupun proses kontrol perlengkapan luar sebagaimana telah dibahas sebelumnya , sehingga ia dapat dikatakan sebagai pusat semua kontrol. Fungsi utama dari mikrokontroller AT89S51 ini adalah sebagai pencacah atau penghitung, setelah sensor LDR mengirimkan sinyal yang telah dideteksi sebagai tanda ada orang yang melewati sensor LDR tersebut.
Sinyal yang berupa pulsa – pulsa inilah kemudian dicacah oleh Mikrokontroller AT89S51 dan dikonversikan menjadi BCD, sehingga dapat diproses oleh decoder BCD to seven segment. Bit – bit yang telah dikonversikan tadi kemudian ditampilkan pada seven segment sebagai tampilan. Pada rancangan alat ini digunakan tiga buah seven segment sehingga batas maksimum yang ditampilkan adalah 999.
H. Display
Pada pembahasan tentang display ini sangat berhubungan erat dengan teknik multiplek, decoder BCD ke seven segment dan penggunaan saklar transistor emitter follower, dimana ketiga hal tersebut merupakan inti dari penayangan data ke tampilan seven segment. Seperti telah diketahui sebelumnya bahwa teknik multiplek dilaksanakan dan diolah dalam mikrokontroller, mikrokontroller mengirimkan data BCD ke decoder sekali dalam satu waktu dan di terjemahkan oleh decoder menjadi bit – bit yang sesuai dan mengirimnya ke seven segment dan sesaat kemudian mikrokontroller juga mengirimkan bit – bit khusus ke transistor emitter follower sebagai bit pe-multipleks sehingga seven segment dapat menampilkan data yang dikirimkan satu setiap saat, kejadian tersebut juga
dinamakan teknik berbagi waktu atau Time Sharing yang berlangsung terus sampai seven segment yang terakhir dan kembali lagi melakukan scanning dari segment yang paling awal kembali.
Kecepatan scanning dari segment yang satu ke segment yang lain menentukan performa dari tampilan, jika frekuensi pengaktif saklar transistor emiter follower rendah tampilan akan tampak berkedip dan apabila frekuensinya tinggi maka tampilan akan saling tumpang tindih, sehingga tampilan seven segment akan menunjukan data yang salah, agar tampilan tak berkedip dan tidak saling tumpang tindih kita dapat mengatur waktu tunda yang tepat dengan memerintahkan mikrokontroller agar menunda pengiriman bit – bit data pe-multiplek atau bit pengaktif segment sehingga tampilan tampak jelas.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan uraian dari pembahasan bab-bab sebelumnya , maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :
1. Simulator ini akurat mendeteksi dan menghitung setiap pengunjung yang masuk dan keluar gedung dengan kontrol mikrokontroller AT89S51 dengan persentase kesalahan 0%.
2. Simulator juga berfungsi sebagai penghitung obyek atau barang pada jalur conveyer pada suatu industri.
3. Kelemahan dari simulator ini ketika ada orang yang masuk secara bersamaan sensor hanya mendeteksi satu. Dan tidak disertai sensor unuk mengetahui apakah ruangan itu penuh atau tidak seperti halnya sistem control yang ada di lift.
B. Saran
Berdasarkan dari hasil perancangan alat tersebut maka untuk menambah fungsi dan kehandalan alat disarankan agar :
1. Alat ini dapat dimodifikasi dan dikombinasikan dengan komputer sehingga lebih bagus dan proses kerja lebih cepat
2. Program yang ada dapat dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan.
DAFTAR PUSTAKA
Eko Putra, Agfianto, 2002, Belajar Mikrokontroller AT89C51/52/55 ( Teori dan Aplkasi ), Gava Media, Yogyakarta.
Insap Santoso. P, 1996, Semi Konduktor, Erlangga, Jakarta
JP. Holman. 1985. Metode Pengukuran Teknik Edisi Ke 4. Jakarta. Erlangga. Malvino, A.P, 1996, Prinsip – Prinsip Elektronika Edisi ke 3, Erlangga, Jakarta. Petruzella, frank.D.2001, Elektronik Industri, Yogyakarta
Tim Gramedia, 1991, Rangkaian – Rangkaian Elektronika, PT. Elex Media Komputindo, Jakarta.
Wahyudin, Didin, 2007, Belajar Mudah Mikrokontroller AT 89S52 dengan bahasa Basic Menggunakan BASCOM-8051, C.V Andi Offset, Yogyakarta.
Zuhal, 1992, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, PT.Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
I. Hasil Pengujian dan Pembahasan pada Alat
Jumlah Orang yang ditentukan didalam
ruangan
Keluar Masuk Jumlah / maksimal
50 1 1 50 50 2 2 50 50 3 3 50 50 4 4 50 50 5 5 50
50 6 6 50 50 7 7 50 50 8 8 50 50 9 9 50 50 10 10 50 50 11 11 50 50 12 12 50
50 13 13 50 50 14 14 50
50 15 15 50 50 16 16 50 50 17 17 50
50 18 18 50 50 19 19 50 50 20 20 50 50 21 21 50 50 22 22 50 50 23 23 50 50 24 24 50
50 25 25 50 50 26 26 50 50 27 27 50 50 28 28 50 50 29 29 50 50 30 30 50 50 31 31 50
50 32 32 50 50 33 33 50 50 34 34 50 50 35 35 50
50 36 36 50 50 37 37 50 50 38 38 50
50 39 39 50 50 40 40 50 50 41 41 50 50 42 42 50 50 43 43 50 50 44 44 50 50 45 45 50
50 46 46 50 50 47 47 50 50 48 48 50 50 49 49 50 50 50 50 50
Pembahasan
Pada dasarnya alat yang dibuat merupakan sebuah alat penghitung jumlah orang yang memasuki suatu gedung. Apabila dalam gedung sudah di tentukan jumlah 50 orang maka pintu akan menutup dan tidak akan membuka kecuali ada orang yang keluar di pintu keluar. Apabila yang keluar 5 maka yang masuk 5 dan seterusnya.
Pada saat catu daya dihidupkan maka sensor LDR akan mendeteksi orang yang masuk gedung, kemudian sensor akan mengirimkan sinyal ke mikro untuk diproses dan menjumlahkan setiap pendeteksian orang yang masuk. Apabila Sebaliknya jika sensor yang ditempatkan pada pintu keluar, maka akan mengirimkan sinyal ke mikro untuk diproses dan mengurangi hasil penjumlahan orang yang masuk. Apabila ruangan sudah penuh atau seven segmen menunjukan angka 50 maka tanda alarm akan berbunyi. Alarm tersebut berupa buzeer yang terpasang pada sebelah kanan atas. Hasil pendeteksian orang yang ada digedung akan ditampilkan pada seven segment.
