PENGUKUR LAMA WAKTU KERJA ALAT ( HOUR METER )

(1)

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

I WAYAN SANTRA

00 5114 006

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

(2)

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Disusun oleh:

I WAYAN SANTRA

00 5114 006

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

(3)

Final Project

Presented as Partial Fulfillment of the Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Electrical Engineering Study Program

By:

I WAYAN SANTRA

00 5114 006

Electrical Engineering Study Program

Electrical Engineering Department

Faculty of Engineering

Sanata Dharma University

Yogyakarta

2007

(4)

(5)

(6)

(7)

KEGAGALAN ADALAH PROSES

UNTUK

MENUJU KEBERHASILAN

(8)

Dengan rasa syukur kepada Tuhan, sekripsi ini

saya persembahkan untuk:

Kedua orang tuaku tercinta

Adik-adikku tersayang

Kekasihku yang aku sayangi

Sahabat – sahabatku yang terbaik

(9)

INTISARI

Hour meter

adalah alat yang dapat digunakan untuk mengetahui berapa

lama kerja suatu peralatan. Alat ini secara khusus digunakan untuk peralatan

elektronika yang menggunakan catu daya AC (

Alternating Current

) 5 sampai

500 Watt 220 Volt.

Dalam penelitian ini

hour meter

dikendalikan dengan sebuah

mikrokontroler MC68HC908QY4 buatan Motorola, antarmuka I

2

C (

Inter

Integrated Circuit

)

dengan RTC (

Real Time Clock

) DS1307 sebagai sumber

informasi waktu. Data hasil pengukuran ditampilkan dengan sebuah modul LCD (

Liquid Crystal Display

) M1632 16x2.

Hour meter

juga dilengkapi dengan 2 buah

tombol

push button

untuk pengaturan waktu dan memilih menu yang hendak

ditampilkan pada LCD.

Hour meter

ini sudah dicoba dan dapat bekerja pada beban resistif 5 Watt,

10 Watt, 25 Watt, 35 Watt, 40 Watt, 50 Watt, 65 Watt, 100 Watt, 150 Watt, 200

Watt, 300, Watt, 400 Watt dan 500 Watt AC 220 Volt, juga pada beban induktif

72 Watt AC 220 Volt. Data yang ditampilkan berupa informasi tanggal peralatan

pertama dan terakhir digunakan, lama penggunaan peralatan terakhir serta total

penggunaan dari awal sampai akhir.

Kata kunci :

Hour meter

, MC68HC908QY4.

(10)

ABSTRACT

Hour meter is appliance which can be used to know how long work an

equipments. This appliance peculiarly to be used at electronics equipments using

power supply AC 5 until 500 Watt 220 Volt.

In this research is hour meter controlled with a microcontroller

MC68HC908QY4 made in Motorola, with Inter Integrated Circuit ( I

2

C ) interface

Real Time Clock ( RTC ) DS1307 as source of time information. Result of

measurement presented with a module Liquid Crystal Display ( LCD ) M1632

16x2. Hour meter also provided by 2 tactile switch for the arrangement of time

and chosen the menu which will be presented at LCD.

This hour meter have been tried and can put hand to the 5 Watt, 10 Watt,

25 Watt, 35 Watt, 40 Watt, 50 Watt, 65 Watt, 100 Watt, 150 Watt, 200 Watt, 300,

Watt, 400 Watt and 500 Watt AC 220 Volt resistive load, also at 72 Watt AC 220

Volt inductive load.

Data presented by the form of information date of used last

and first equipments, how long last equipments use and also totalize the use from

early to the last.

Keyword : hour meter, MC68HC908QY4.

(11)

anugerah dan rahmatNya yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi dengan judul

“Hour Meter

” guna memperoleh gelar

Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sanata

Dharma.

Penulis menyadari bahwa selesainya laporan ini tidak terlepas dari adanya

bantuan dari berbagai pihak baik moril ataupun material, untuk itu penulis

menyampaikan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada:

1.

Bapak Djoko Untoro Suwarno, S.Si, MT selaku dosen pembimbing

dengan penuh kesabaran membimbing dan mengarahkan penulis sehingga

dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

2.

Bapak Martanto, ST, MT, Bapak Damar Wijaya, ST, MT dan Ir. Th.

Prima Ari Setiyani, MT selaku dosen penguji yang telah banyak memberi

masukan yang bermanfaat bagi penulis.

3.

Seluruh staf dosen teknik elektro yang tidak bisa saya sebutkan satu per

satu yang telah menbimbing penulis selama menempuh perkuliahan.

4.

Seluruh staf sekretariat serta laboran teknik elektro yang tidak bisa saya

tulis satu per satu terima kasih atas bantuan dan pelayanannya.

5.

Kedua orang tua, I Wayan Samah dan Ni Nyoman Apti, dengan ketabahan

dan kasih sayangnya selalu memberikan dukungan moral serta materi

kepada penulis dalam menempuh pendidikan.

6.

Kedua adikku, Nengah Budiani dan Nyoman Suratni, seluruh keluarga

serta saudara – saudaraku tersayang yang telah memberi dukungan

semangat kepada penulis.

7.

Sayangku, Gst. Ayu Made Anita Dwi Damayanti dengan ketulusan cinta

dan sayangnya yang selalu sabar memberi dukungan semangat saat penulis

lemah serta ikut berbagi dalam suka maupun duka.

(12)

Putu Tina, D’Dwix, D’GABENG “selamat melanjutkan perjuangan

kawan!”.

9.

Bapak Raymond Weisling, Mas dodo, Mas Ikhwanto, Mas Yusuf dan Mas

Wijaya yang telah memberi masukan-masukan dan ide-ide sehingga

skripsi ini bisa diselesaikan.

10.

Rekan – rekan mahasiswa teknik elektro yang tidak bisa disebutkan satu

per satu telah memberikan dukungan selama kuliah dan pengerjaan tugas

akhir ini.

11.

Semua pihak yang turut berperan dalam memberi dorongan dan arahan

kepada penulis.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena

terbatasnya pengetahuan dan kemampuan penulis. Oleh karena itu penulis

mengharapkan saran dan kritik pembaca yang bersifat membangun guna

kelengkapan tugas akhir ini.

Yogyakarta, Januari 2007

Penulis

(13)

HALAMAN JUDUL (INDONESIA) ... i

HALAMAN JUDUL (INGGRIS)... ii

LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... iii

LEMBAR PENGESAHAN PENGUJI ... iv

LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v

MOTTO ... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii

INTISARI... viii

ABSTRACT

... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI... xii

DAFTAR GAMBAR ... xv

DAFTAR TABEL... xvii

BAB I PENDAHULUAN

... 1

1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan ... 3

1.5 Manfaat ... 4

1.6 Metodologi Penelitian... 4

1.7 Sistematika Penulisan ... 5

BAB II DASAR TEORI

... 6

2.1 Komunikasi IIC ... 6

2.2 Hour Meter... 8

2.3 Real Time Clock (RTC) DS1307 ... 10

(14)

2.3.3 Peta Memori RTC... 13

2.3.4 Clock dan Kalender ... 14

2.4 Mikrokontroler Motorola MC68HC908QY4 ... 15

2.4.1 Penempatan Pin ... 17

2.4.2

Port A

... 18

2.4.2.1

Port A Data Register

... 18

2.4.2.2

Data Direction Port A

(DDRA) ... 19

2.4.2.3

Port A Input Pullup Enable Register

(PTAPUE) ... 20

2.4.3 Port B ... 21

2.4.3.1

Port B Data Register

... 21

2.4.3.2

Data Direction Register

B (DDRB) ... 22

2.4.3.3

Port B Input Pullup Enable Register

(PTBPUE) ... 22

2.4.4 Interupsi Eksternal (IRQ) ... 23

2.4.4.1

IRQ Status and Control Register

(ISCR) ... 24

2.5

Shift Register

74HC595 ... 25

2.5.1 Deskripsi Pin... 25

2.6 Modul LCD M1632 ... 26

2.6.1 Pin-pin Modul M1632 ... 27

2.7 Rangkaian Detektor Beban ... 28

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

... 31

3.1 Proses Perancangan ... 32

3.1.1 Spesifikasi perancangan ... 32

3.2 Perancangan Perangkat Keras... 35

3.2.1 Perancangan Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307... 36

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler dengan Tombol

Push Button

... 37

3.2.3 Perancangan Mikrokontroler dengan LCD M1632 ... 38

3.2.4 Perancangan Mikrokontroler Dengan Detektor Beban ... 39

3.3 Perancangan Perangkat Lunak... 42

(15)

3.3.5 Rutin Kirim Data ke RTC... 50

3.3.6 Subrutin Kondisi

Start

dan

Stop

serial ... 51

3.3.7 Subrutin Penampil ke LCD... 52

3.3.8 Subrutin IRQ... 55

3.3.9 Subrutin

Transmitter

Data ... 56

3.3.10 Subrutin

Receiver

Data ... 57

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

... 59

4.1 Hasil Perancangan Alat... 59

4.1.1 Data Hasil Pengamatan... 62

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

... 80

5.1 Kesimpulan ... 80

5.2 Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA

... 82

LAMPIRAN LISTING PROGRAM ... L1

LAMPIRAN DATASHEET ... L2

LAMPIRAN GAMBAR RANGKAIAN ... L3

(16)

Gambar 2.1 Sistem Bus I

2

C ... 6

Gambar 2.2 Transfer Data dalam Bus Serial I

2

C ... 8

Gambar 2.3 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307... 9

Gambar 2.4 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan LCD... 10

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin DS1307 ... 12

Gambar 2.6 Diagram Blok MC68HC908QY4 ... 16

Gambar 2.7 Penempatan Pin MC68HC908QY4 ... 17

Gambar 2.8

... 18

Gambar 2.9

A (DDRA) ... 19

Gambar 2.10

(PTAPUE)... 20

Gambar 2.11

(PTB) ... 21

Gambar 2.12

Data Direction Register B

(DDRB) ... 22

Gambar 2.13

(PTBPUE) ... 23

Gambar 2.14 IRQ

Status dan Control Register

(INTSCR) ... 24

Gambar 2.15 Penempatan pin 74HC595... 25

Gambar 2.16 Konfigurasi Kaki M1632 Hitachi... 28

Gambar 2.17 Rangkaian Detektor Beban ... 29

Gambar 2.18 Rangkaian Pengubah AC ke DC ... 30

Gambar 3.1

Layout Hour Meter

Tampak Depan ... 32

Gambar 3.2

Layout Hour Meter

Tampak Belakang... 33

Gambar 3.3 Diagram Blok Hour Meter ... 33

(17)

Gambar 3.7 Rangkaian Detektor Beban... 40

Gambar 3.8 Koneksi MikrokontrolerDetektor Beban... 42

Gambar 3.9 Diagram Alir Umum Program... 43

Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Program ... 44

Gambar 3.11

Layout

Mode Pengaturan ... 45

Gambar 3.12 Layout Mode Mulai Penggunaan ... 45

Gambar 3.13

Layout

Mode Akhir Penggunaan... 45

Gambar 3.14

Layout

Mode Lama Penggunaan... 46

Gambar 3.15

Layout

Mode Total Penggunaan ... 46

Gambar 3.16 Diagram Alir Program Inisialisasi... 47

Gambar 3.17 Diagram Alir Program Utama ... 48

Gambar 3.18 Diagram Alir Pengambilan Data RTC ... 50

Gambar 3.19 Diagram alir Subrutin Kirim Data ke RTC ... 51

Gambar 3. 20 Diagram Alir

Start

dan

Stop

Serial ... 52

Gambar 3.21 Diagram Alir Tampilkan Data ke LCD... 53

Gambar 3.22 Diagram Alir Kirim Data Serial ke

Shift

Register... 54

Gambar 3.23 Diagram Alir IRQ ... 55

Gambar 3.24 Diagram Alir

Transmitter

Data ... 56

Receiver

Data... 57

Gambar 4.1 Tampilan Alat Sebelum Digunakan untuk Pengukuran... 59

Gambar 4.2 Tampilan Alat Ketika Salah Satu Beban Dinyalakan ... 60

Gambar 4.3

Hour Meter

Tampak Depan ... 61

Gambar 4.4 Hasil Pengamatan dengan Osiloskop Digital ... 64

(18)

Tabel 2.1 Peta Alamat Untuk RTC DS1307 dan RAM ... 14

Tabel 4.1 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Stop Kontak

Beban

Pertama... 63

Tabel 4.2 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Stop Kontak

Beban

Kedua ... 64

Tabel 4.3 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Resistif 5 W

pada Stop Kontak Pertama...66

pada Stop Kontak Kedua...66

pada Stop Kontak Kedua...67

pada Stop Kontak Pertama...68

Tabel 4.9 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Induktif

Tabel 4.10 Data Lama Waktu Hasil Pengamatan Beban Induktif

pada Stop Kontak Kedua...70

Tabel 4.11 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Resistif

Tabel 4.12 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Resistif

Tabel 4.13 Data Tegangan Hasil Pengamatan untuk Beban Induktif

pada Stop Kontak Pertama dan Kedua...73

Tabel 4.14 Data Tegangan Hasil Pengamatan Beban dengan Kondisi

On

dan

off

otomatis...78

(19)

(20)

1.1 Latar

Belakang

Perkembangan teknologi sekarang sangat memegang peranan penting dalam

peradaban manusia. Seiring dengan perkembangan teknologi yang semakin modern,

banyak dijumpai beranekaragam peralatan elektronika yang tersedia di pasaran,

sehingga banyak pekerjaan dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknologi

terutama teknologi elektronika. Sekarang penggunaan mesin atau peralatan

elektronika sudah menjadi kebutuhan hampir setiap sudut kehidupan manusia.

Tentunya pemakaian suatu peralatan memerlukan perawatan, karena komponen

penyusun peralatan tersebut pasti memiliki batas waktu pemakaian. Selain itu

pemakaian yang tanpa memperhatikan lama waktu penggunaan secara langsung

akan merugikan pemakai. Menjadi hal yang menarik apabila setiap penggunaan suatu

peralatan dapat diketahui lama waktu penggunaannya. Hal ini bisa menjadi

pertimbangan berapa besar biaya yang akan diperlukan jika telah digunakan dalam

rentang waktu tertentu. Selain dapat mengetahui informasi lama penggunaan untuk

dijadikan pertimbangan biaya operasional, bisa juga dapat mengetahui berapa jam

umur dari peralatan tersebut.

Karena pada suatu mesin atau peralatan elektronik juga memiliki kemampuan

kerja yang dibatasi oleh waktu, menjadi dasar bagi penulis untuk mengangkat ide

(21)

tersebut menjadi topik penelitian

hour meter

jika

digunakan

untuk lampu atau

peralatan yang memakai tenaga listrik sebagai catu daya.

1.2 Perumusan Masalah

Karena masih terbatasnya mesin atau peralatan yang menggunakan tenaga

listrik sebagai catu daya memiliki sistem pewaktu (

timer

) yang secara otomatis

menyala pada saat peralatan tersebut digunakan. Selain itu juga untuk bisa diperoleh

informasi yang jelas tentang lama penggunaan dari suatu peralatan. Penulis mencoba

mengembangkan pewaktu (

timer)

yang telah ada menjadi sebuah alat ukur waktu

yang memiliki fungsi khusus yaitu

hour meter

. Sebuah mikrokontroler sebagai

pengendali utama dari alat dengan antarmuka

Real Time Clock

(RTC) yang dalam

bentuk satu kemasan rangkaian terintergrasi (

Integrated Circuit

). Selain itu juga

diperlukan rangkaian pendeteksi beban untuk mengetahui peralatan yang akan diukur

telah dinyalakan atau belum. Sementara informasi yang telah diolah akan ditampilkan

pada sebuah layar LCD (

). Yang menjadi pokok permasalahan

dari penelitian ini adalah bagaimana merancang dan menimplementasikan

mikrokontroler motorola MC68HC908QY4 sebagai pengendali utama dengan

antarmuka I

2

C (

Inter-Integrated Circuit

) serial DS1307 dan LCD matrik HD44780.

Selain itu mikrokontroler juga terhubung dengan beberapa piranti masukan lain yaitu

(22)

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini penulis akan mencoba merancang suatu alat, yaitu

hour

meter

dengan batasan-batasan sebagai berikut:

1.

Alat dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler motorola MC68HC908QY4

dengan antarmuka IC serial RTC DS1307 dan LCD sebagai penampil

informasi data waktu. Alat bisa menyimpan data waktu meskipun catu

daya primer diputus.

2.

Alat dapat digunakan untuk lampu atau piranti lain yang memakai catu

daya AC 220 Volt 50 Hz dan dibatasi hanya untuk pemakaian pada dua

peralatan yang berbeda dengan daya 5 VA sampai 500 VA. Nilai cacahan

total mulai dari 000000 sampai 999999 jam.

Data yang dapat ditampilkan berupa;

1.

Informasi tanggal, bulan dan tahun mulai alat digunakan.

2.

Informasi tanggal, bulan dan tahun digunakan terakhir.

3.

Informasi lama hidup total penggunaan hanya berupa jam.

4.

Informasi lama pengukuran terakhir berupa jam, menit, dan detik.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut;

(23)

2.

Menghasilkan suatu alat berupa

hour meter

yaitu sebuah alat ukur waktu

kerja sebuah peralatan yang menggunakan daya 5 VA sampai 500 VA

AC 220 Volt.

1.5 Manfaat

Penelitian ini sangat bermanfaat bagi penulis terutama dalam hal pemahaman

lebih jauh tentang pemrograman mikrokontroler dan aplikasinya. Selain itu juga dapat

menambah pemahaman tentang perangkat keras (

hardware

). Manfaat bagi dunia

pendidikan diharapkan bisa menjadi literatur baru tentang penggunaan

mikrokontroler, pengembangan

hour meter

dan akan memunculkan ide-ide baru

untuk pengembangan topik ini.

1.6

Metodologi Penelitian

Dalam penelitian ini penulis mulai dengan langkah-langkah untuk

menentukan arah penelitian. Adapun langkah-langkah tersebut adalah;

1.

Dengan mencari bahan pendukung baik berupa perangkat keras, perangkat

lunak serta literatur yang dapat mendukung penyelesaian masalah.

2.

Mempelajari literatur dan melakukan perencanaan penelitian. Kemudian

dilanjutkan dengan mulai melakukan perancangan.

3.

Perakitan perangkat keras dan perangkat lunak, dilanjutkan dengan

(24)

1.7

Sistematika Penulisan

Agar pembahasan pokok masalah dalam penulisan laporan tugas akhir ini

tidak menyimpang dari pokok permasalahan, maka ditetapkan sistematika penulisan

sebagai berikut;

BAB I PENDAHULUAN

, membahas latar belakang, perumusan masalah,

batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi penelitian serta sistematika penulisan.

BAB II DASAR TEORI

, membahas tentang teori yang mendukung dari

komponen yang dipakai dalam

hour meter

.

BAB III RANCANGAN PENELITIAN

, membahas tentang perancangan

perangkat keras dan perangkat lunak.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN,

membahas perihal hasil dari

perakitan, cara kerja alat serta hasil pengamatan dalam pengujian alat.

(25)

2.1

Komunikasi IIC

Komunikasi IIC adalah suatu konsep komunikasi dua arah antar IC (

Integrated Circuit

) yang dikembangkan oleh Philips Semiconductor, IIC atau biasa

ditulis I

2

C merupakan singkatan dari

Inter Intergrated Circuit

. Komunikasi I

2

C

hanya melibatkan 2 kabel yaitu SDA (

Serial Data Line

) dan SCL (

Serial Clock

Line

). Pada setiap IC yang terhubung dengan I

2

C memiliki alamat tertentu sehingga

dapat diakses secara

software

. Gambar 2.1 menunjukkan contoh sistem bus

komunikasi I

2

C.

Gambar 2.1 Sistem Bus I

2

C

Terdapat beberapa istilah dasar dalam komunikasi ini yaitu;

1.

Transmitter

yaitu

device

yang mengirim data ke dalam bus.

(26)

2.

Receiver

yaitu

device

yang menerima data dari bus.

3.

Master

yaitu

device

yang mengendalikan clock dan memiliki inisiatif

memulai dan mengakhiri pesan.

4.

Slave

yaitu

device

yang dikendalikan atau diakses oleh master.

Salah kelebihan komunikasi I

2

C adalah dalam suatu sistem I

2

C bisa terdapat

lebih dari satu master dan tidak akan menyebabkan terjadinya korupsi data. Data

dikirim atau diterima melalui jalur SDA sedangkan

clock

dikirim atau diterima

melalui jalur SCL. Kondisi-kondisi yang dipakai dalam sebuah komunikasi I

2

C.

1.

Bus not busy,

yaitu kondisi yang ditunjukkan dengan kedua jalur data

dan

clock

dalam keadaan

high

.

2.

Start,

yaitu kondisi berubahnya status logika jalur data dari

high

ke

low,

ketika jalur clock berstatus

high

.

3.

Stop,

yaitu kondisi berubahnya status logika jalur data dari

low

ke

high

, ketika jalur

clock

bersatus

high

.

4.

ACK

(

Acknowledge

)

,

yaitu kondisi receiver menarik SDA ke status

low selama 1 sinyal clock.

Terdapat 2 macam data yaitu

address byte

dan

data byte

. Data berukuran 8

bit dengan MSB (

Most Significant Bit

) ditransfer lebih dulu. Setelah kondisi

start

data akan dianggap valid jika SDA tetap stabil pada 1

clock high

dan data harus

berubah pada saat status

clock low

.

Secara umum transfer data pada bus serial

(27)

Gambar 2.2 Transfer Data dalam Bus Serial I

2

C

2.2

Hour Meter

Hour meter

merupakan salah satu alat penghitung waktu dimana secara

khusus untuk memberikan informasi berapa lama penggunaan suatu peralatan, yang

dapat dijadikan acuan seberapa lama kemampuan peralatan tersebut bisa bekerja dan

juga bisa dimanfaatkan sebagai pengingat untuk pengantian sebuah komponen

penyusun peralatan tersebut. Pada Gambar 2.3 diagram blok

hour meter

dengan

sebuah mikrokontroler MC68HC908QY4 antarmuka serial RTC (

Real Time Clock

)

DS1307. Mikrokontroler mengambil data jam, menit, detik dan data kalender dari

RTC DS1307. Komunikasi antara mikronkontroler dengan RTC DS1307

menggunakan sistem komunikasi serial antar IC dengan 2-kabel. Satu kabel untuk

jalur clock yang dibangkitkan oleh mikrokontroler dan satu kabel lagi untuk jalur

(28)

Clock

Data

Gambar 2.3 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307

Pada bagian penampil, dalam penelitian ini akan dipakai sebuah LCD

(

) matrik 16x2 dan sebuah IC

shift

register 74HC595 untuk

menghemat pin

input output

mikrokontroler. Dapat digambarkan dengan diagram

blok pada gambar 2.4 berikut;

Osilator dan

pembagi

frekuensi

Register jam,

kalender dan

RAM 56x8

RTC

Serial bus

interface

Address

register

Control Logic

(29)

Mikrokontroler

MC68HC908QY4

Shift

Register

74HC595

LCD 16x2

Gambar 2.4 Diagram Blok Antarmuka Mikrokontroler dengan LCD

Untuk mengurangi penggunaan I/O pada mikrokontroler dipakai sebuah IC

shift register

serial in parallel out

yang dihubungkan ke jalur data LCD dengan

antarmuka 8 bit.

2.3

Real Time Clock

(RTC) DS1307

Bagian ini merupakan sumber jam dan penanggalan digital, alat ini bisa

memberikan informasi detik, menit, jam ,hari, tanggal, bulan, dan tahun. Tanggal

terakhir pada akhir bulan disesuaikan secara otomatis untuk bulan yang lebih kecil

dari 31 hari, termasuk koreksi pada tahun kabisat. DS1307 berkomunikasi dengan

(30)

terbesar ( MSB ). Cara kerja dari DS1307 akan diatur oleh mikrokontroler. DS1307

Serial RTC (

Real Time Clock

) merupakan IC clock/kalender dengan 56 byte RAM.

Kemampuan DS1307

1.

Real Time Clock

detik , menit, jam, tanggal sebulan, bulan, hari

seminggu, dan tahun termasuk tahun kabisat, kebenarannya valid lebih

dari tahun 2100.

2.

56 byte

nonvolatile

RAM untuk menyimpan data.

3.

Antarmuka dengan I

2

C serial.

4.

Dapat memberikan sinyal keluaran gelombang kotak yang terprogram

5.

Secara otomatis dapat mendeteksi kegagalan daya dan memilki rangkaian

saklar yang bisa medeteksi kegagalan daya dan secara otomatis

berpindah ke mode baterai

backup

.

6.

Konsumsi arus kurang dari 500nA pada mode baterai

backup

dengan

osilator tetap aktif.

7.

Jangkauan temperatur kerja – 40 derajat celcius sampai + 85 derajat

celcius.

(31)

2.3.1 Deskripsi Pin

Gambar 2.5 Konfigurasi Pin DS1307

1.

Pin 1 (X1) dan pin 2 (X2) untuk dihubungkan dengan standar kristal kuarsa

32,768 KHz.

2.

Pin 3 (VBat) untuk masukan catu daya cadangan (

backup

) dengan standar

baterai lithium 3 V atau sumber energi lainnya.

3.

Pin 4 (GND) ground

4.

Pin 5 (SDA)

Serial Data Input/Output.

SDA merupakan pin input/output

untuk antarmuka IC serial, pin ini memerlukan sebuah resistor

pullup

.

5.

Pin 6 (SCL)

Serial Clock Input

.

6.

Serial Clock Input merupakan clock masukan data input/output untuk

hubungan antarmuka serial dan digunakan untuk mensinkronkan

perpindahan data dalam antarmuka serial.

7.

Pin 7 (SWQ/OUT)

Square Wave Output Driver

. Jika diaktifkan , SQWE bit

diset ‘1’, SQW/OUT pin dapat mengeluarkan salah satu dari empat frekuensi

(32)

sebuah resistor

pullup

untuk dapat mengalirkan data. SQW/OUT dapat

beroperasi dengan mengunakan salah satu dari dua catu daya Vcc atau VBat.

8.

Pin 8 (Vcc) Untuk catu daya primer, ketika tegangan ini dioperasikan secara

normal.

2.3.2 Osilator

Sesuai dengan data sheet DS1307 memerlukan sebuah eksternal kristal

32,768 KHz. Rangkaian osilator ini beroperasi tanpa memerlukan tambahan resistor

atau kapasitor eksternal.

2.3.3 Peta Memori RTC

Tabel 2.1 menunjukkan peta alamat register untuk RTC DS1307 dan alamat

RAM. Register RTC berlokasi pada lokasi alamat 00h sampai 07h. RAM berlokasi

pada lokasi alamat 08h sampai 3Fh. Selama akses multibyte, ketika pointer alamat

(33)

Tabel 2.1 Peta Alamat untuk RTC DS1307 dan RAM

2.3.4 Clock Dan Kalender

Informasi penanggalan dan waktu diperoleh dengan pembacaan

byte

register. Penanggalan dan waktu diseting atau diinisialisasi sesuai dengan penulisan

pada byte register. Isi dari register waktu dan kalender adalah dalam format BCD.

Register hari bertambah pada saat tengah malam. Nilai – nilai yang sesuai dengan

hari dalam seminggu harus ditentukan pemakai contohnya jika 1 sama dengan

minggu, kemudian 2 sama dengan senin dan seterusnya. Masukan waktu dan tanggal

yang tidak sesuai akan mengakibatkan operasi yang tidak diinginkan. Bit ke-7 dari

register 0 adalah bit penghentian

clock.

Jika bit ini diset ke logika 1, osilator akan

tidak aktif. Jika di

clear

menjadi 0, osilator diaktifkan.

DS1307 dapat berjalan pada mode 12 jam atau mode 24 jam. Bit ke-6 dari

register jam adalah untuk memilih mode 12 jam atau 24 jam. Jika dalam keadaan

(34)

bit AM/PM dengan logika tinggi menjadi PM. Dalam mode 24 jam, bit ke-5 adalah

bit sepuluh jam kedua.

2.4

Mikrokontroler Motorola MC68HC908QY4

Bagian ini merupakan pengendali utama dari setiap blok, yang terdiri dari

sebuah mikrokontroler MC68HC908QY4. Mikrokontroler menerima informasi telah

terjadi pemakaian alat dari sebuah detektor beban, dimana sensor ini akan

mengirimkan sinyal saat perangkat yang diukur dinyalakan. Kemudian

mikrokontroler mengambil data waktu dan penanggalan dari RTC setelah itu data

ditampilkan pada LCD berupa informasi lama penggunaan serta tanggal,bulan dan

tahun. Mikrokontroler juga terhubung dengan tiga buah tombol

push button

yang

berfungsi untuk masuk mode, pilih dan

reset

.

Mikrokontroler MC68HC908QY4 adalah mikrokontroler 8 bit yang

termasuk dalam keluarga motorola M68HC08. MC68HC908QY4 memiliki 4096

byte flash memory, 128 byte

Random Access Memory

(RAM), 2 saluran, 16 bit

Timer Interface Module

(TIM), 4 saluran

Analog to Digital Converter

(ADC) 8 bit

dan juga memiliki kemampuan

Auto Wakeup

dari intruksi stop. Secara umum

Mikrokontroler MC68HC908QY4 terdiri atas bagian – bagian yang digambarkan

(35)

Gambar 2.6 Diagram Blok MC68HC908QY4

CPU berperan sebagai otak dari mikrokontroler. Bagian ini bertanggung

jawab untuk mengambil dan mengeksekusi instruksi. M68HC08

Central Processor

Unit

(CPU) terhubung ke bagian-bagian mikrokontroler. MC68HC908QY4 terdiri

dari 2 buah

port

input/output

, ADC,

Random Access Memory

(RAM), osilator,

(36)

Module, Keyboard Interrupt Module, Timer Module, Computer Oprational Properly

(COP) dan

Monitor ROM.

2.4.1 Penempatan Pin

Gambar 2.7 menunjukan penempatan pin MC68HC908QY4.

Gambar 2.7 Penempatan Pin MC68HC908QY4

Mikrokontroler MC68HC908QY4 diproduksi dalam kemasan 16 pin PDIP

(Plastic Dual In Line)

dan 16 pin SO (

Small Outline

). Sedangkan yang dipakai

dalam penelitian ini adalah dalam kemasan PDIP. Terdiri dari 13 pin

input/output

yaitu PTA0-PTA5, PTB0-PTB7 dan PTA2 hanya untuk

input

, ada beberapa pin juga

(37)

ADC

(Analog to Digital Converter)

,

input

KBI

(Keyboard Interuppt)

,

timer

TCH0:1. dan 2 pin untuk catu daya (Vdd) dan

ground

(Vss).

2.4.2

Port A

adalah

port

6 bit yang juga keenam pinnya berbagi fungsi dengan

interupsi

keyboard

(KBI). Setiap pin

port A

juga memiliki sebuah piranti

pullup

resistor

yang dikonfigurasikan dengan perangkat lunak,

jika pin

port A

digunakan

sebagai masukan.

2.4.2.1

Gambar 2.8

Port

A

Data Register

Port

A

Data Register

(PTA) seperti Gambar 2.8, berisi sebuah pengunci data

(38)

bit diatur oleh bit yang sesuai pada

data direction register A

.

Reset

tidak memberi

berpengaruh pada data

port A

.

Auto Wakeup Latch Data Bit

(AWUL), merupakan bit baca yang berisi nilai

dari adanya permintaan

auto wakeup interrupt.

Sinyal permintaan

wakeup

dibangkitkan secara internal.

Port

A

Keyboard Interrupts

(KBI0-KBI5), bit ini untuk memperbolehkan

interupsi

keyboard,

KBIE0—KBIE5, dalam

Keyboard Interrupt Control Enable

Register

(KBIER) mengaktifkan pin

port

A

sebagai pin interupsi eksternal.

2.4.2.2

Data Direction Register A

(DDRA)

Data direction register

A (DDRA) menentukan apakah masing-masing pin

port

A

adalah sebagai input atau sebagai output. Menulis logika 1 pada bit DDRA

memperbolehkan

output

buffer

dihubungkan dengan pin

port A

, sedangkan menulis

logika 0 adalah sebaliknya. Gambar 2.9 menunjukkan register DDRA.

Gambar 2.9

A

(DDRA)

Bit

Data Direction Register A

(DDRA0 - DDRA5), merupakan bit baca/tulis yang

(39)

1 = Mengatur

port

A sebagai

output

0 = Mengatur

port

A sebagai

input

2.4.2.3

(PTAPUE)

(PTAPUE) dikendalikan dengan

perangkat lunak untuk mengatur

pullup device

pada masing-masing pin

port

A. Tiap

bit dapat dikonfigurasikan secara individual dan berhubungan dengan arah data pada

DDRA yang dikonfigurasikan sebagai

input

. Tiap

pullup device

secara otomatis

diputus ketika bit DDRAx dikonfigurasikan sebagai

output

. Gambar 2.10

menunjukkan register PTAPUE.

Gambar 2.10

(PTAPUE)

OSC2EN,

bit untuk mengaktifkan PTA4 sebagai pin OSC2. Merupakan bit

baca/tulis yang mengkonfigurasikan pin OSC2 ketika pilihan osilator dipilih.

1 = pin OSC2 sebagai osilator

(40)

Bit

Port A

Input Pullup Enable

(PTAPUE0 - PTAPUE5), bit baca/tulis yang

diatur dengan perangkat lunak untuk mengaktifkan

pullup device

pada pin

port A

.

1 = internal

pullup

diaktifkan

0 =

pullup device

tidak terhubung pada pin

port A

2.4.3

Port B

Port

B

yang tersedia pada MC68HC908QY4 adalah

port

8 bit

input/output.

2.4.3.1

(PTB) berisi sebuah data

latch

untuk masing-masing

dari 8 pin

port

B. Gambar 2.11 menunjukkan

(PTB)

Gambar 2.11

Port B

Data Register

(PTB)

Bit

Data Port B

(PTB0 - PTB7), merupakan bit baca/tulis yang diatur dengan

perangkat lunak. Arah data dari masing-masing bit dikendalikan oleh bit sesuai

dengan bit pada

.

Reset

tidak memberi pengaruh pada data

(41)

2.4.3.2

Data Direction Register B

(DDRB)

(DDRB) menentukan apakah setiap pin

port B

digunakan sebagai

input

atau

output.

Menulis logika 1 pada bit DDRB mengaktifkan

output

buffer

dihubungkan dengan pin

port

B

, sedangkan menulis logika 0 adalah

sebaliknya. Gambar 2.12 menunjukkan register DDRB

Gambar 2.12

(DDRB)

Bit

(DDRB0 – DDRB7), merupakan bit baca/tulis

yang mengendalikan arah data

port B

.

Reset

membuat bit DDRB0 – DDRB7

menjadi nol.

1 = Mengatur

port

B sebagai

output

0 = Mengatur

port

B sebagai

input

2.4.3.3

(PTBPUE)

Port B Input Pullup Enable Register

(PTBPUE) berisi sebuah perangkat

lunak yang mengatur

pullup device

untuk masing-masing pin

port B

. Tiap bit dapat

dikonfigurasikan secara individual dan berhubungan dengan arah data sesuai dengan

(42)

otomatis diputus ketika bit DDRBx dikonfigurasikan sebagai

output

. Gambar 2.13

menunjukkan register PTBPUE.

Gambar 2.13

(PTBPUE)

Bit

Port

B

Input Pullup Enable

(PTBPUE0 – PTBPUE7), bit baca/tulis yang

diprogram secara perangkat lunak untuk mengaktifkan

pullup device

pada pin

port

B

.

1 = internal pullup diaktifkan

0 = internal

pullup

tidak aktif

2.4.4 Interupsi Eksternal (IRQ)

Pin IRQ berbagi fungsi dengan PTA2, PTA2 yang berfungsi sebagai

general

input

pin dan pin

interupsi keyboard.

Kemampuan dari modul IRQ adalah terdapat

sebuah pin interupsi ekskternal, memiliki kontrol bit interupsi IRQ,

hysterisis buffer

,

(43)

2.4.4.1 IRQ

Status and Control Register

(ISCR)

IRQ

( INTSCR ) yang ditunjukkan pada Gambar

2.14, mengendalikan dan mengawasi operasi dari modul IRQ. INTSCR mempunyai

empat fungsi:

1.

Menunjukkan status dari

fla

g IRQ.

2.

Menghapus interupsi

latch

IRQ.

3.

Menutupi (

mask

) permintaan interupsi IRQ.

4.

Mengendalikan sensitivitas picuan dari pin IRQ.

Gambar 2.14 IRQ

(INTSCR)

IRQ

Flag

( IRQF ) merupakan bit status yang hanya bisa dibaca. IRQF akan

berlogika tinggi pada saat interupsi IRQ menunggu. Logika 1 menandakan adanya

interupsi IRQ yang menunggu dan logika 0 menandakan tidak ada interupsi IRQ

yang menunggu.

Bit

Interrupt Request Acknowledge

(ACK) dengan menulis logika 1 pada bit

yang hanya bisa ditulis ini akan membuat nol IRQ

lacth

. ACK selalu dibaca sebagai

logika 0. Kondisi

reset

akan membuat ACK menjadi nol.

Interrupt Mask

( IMASK ), dengan menulis logika 1 pada bit baca tulis ini

akan membuat interupsi IRQ tidak aktif. Kondisi

reset

membuat IMASK1 menjadi

nol. Logika 1 akan membuat permintaan interupsi IRQ tidak aktif dan logika 0 akan

(44)

Edge/Level Select

( MODE ), bit baca/tulis ini mengendalikan sensitivitas

picuan dari pin IRQ. Kondisi

reset

membuat MODE menjadi nol. Logika 1 membuat

permintaan interupsi IRQ pada tepi turun dan tingkat rendah dan logika 0 membuat

permintaan interupsi IRQ hanya pada tepian turun.

2.5

Shift Register

74HC595

Shift register 74HC595 merupakan IC shift register dengan 8 bit masukan

serial dengan 8 bit keluaran secara serial dan parallel. Untuk memasukkan data seri

diperlukan

shift clock,

dimana untuk 1 bit data diperlukan 1

clock

. Sedangkan untuk

mengeluarkan 8 bit data secara parallel diperlukan 1 clock pada pin

output enable

.

2.5.1 Deskripsi Pin 74HC595

Gambar 2.15 menunjukkan penempatan pin 74HC595

(45)

1.

Q0—Q7 merupakan pin untuk mengeluarkan 8 bit data secara parallel.

2.

Q7’ untuk mengeluarkan data serial.

3.

DS untuk masukan data serial.

4.

ST

CP

untuk

clock

masukan data serial.

5.

OE (

Output Enable

) mengaktifkan keluaran data parallel.

6.

SH

CP

untuk

clock

masukan data serial.

7.

MR (

Master Reset

) untuk

reset

pada

register

.

8.

VCC catu daya 5 Volt dan GND untuk

ground

.

2.6

Modul LCD M1632

Bagian ini terdiri dari sebuah modul LCD Hitachi M1632 yang bisa

menampilkan 2 baris dan 16 kolom karakter sekaligus. LCD akan menampilkan

menu dan informasi hasil pengukuran yang telah diolah oleh mikrokontroler. M1632

merupakan modul LCD HD44780 matrik dengan konfigurasi 16 karakter dan 2 baris

dengan setiap karakternya dibentuk oleh 8 baris pixel dan 5 kolom pixel. Modul ini

dilengkapi dengan mikrokontroler yang didisain khusus untuk mengendalikan LCD.

Mikrokontroler HD44780 buatan Hitachi yang berfungsi sebagai pengendali LCD

ini mempunyai CGROM (

Character Generator Read Only Memory

), CGRAM

(

Character Generator Random Access Memory

) dan DDRAM (

Display Data

(46)

2.6.1 Pin –Pin Modul M1632

Untuk keperluan antarmuka dengan komponen elektronika lain, perlu diketahui

fungsi dari setiap kaki yang ada pada modul LCD M1632. Konfigurasi kaki modul

LCD M1632 seperti Gambar 2.16.

1.

Pin 1 (Vcc): Kaki ini berhubungan dengan tegangan +5 volt yang merupakan

tegangan untuk sumber daya dari HD44780.

2.

Pin 2 (GND): Kaki ini berhubungan dengan tegangan 0 volt (Ground) dari

modul LCD.

3.

Pin 3 (VEE/VLCD): Tegangan pengatur kontras LCD, kontras mencapai

nilai maksimum pada saat kondisi kaki ini pada tegangan 0 volt.

4.

Pin 4 (RS):

Register Select

, kaki pemilih register yang akan diakses. Untuk

akses ke Register Data, logika dari kaki ini adalah 1 dan untuk akses ke

Register Perintah, logika dari kaki ini adalah 0.

5.

Pin 5 (R/W): Logika 1 pada ini menunjukkan bahwa modul LCD sedang

pada mode pembacaan dan logika 0 menunjukkan bahwa modul LCD sedang

pada mode penulisan.

6.

Pin 6 (E):

Enable Clock

LCD, kaki untuk mengaktifkan

clock

LCD. Logika 1

pada kaki ini diberikan pada saat penulisan atau pembacaan data.

7.

Pin 7-14 (D0-D7): Kedelapan kaki modul LCD ini adalah jalur Data Bus,

dimana data sebanyak 4 bit atau 8 bit saat proses penulisan maupun

(47)

8.

Pin 15 (Anoda): Terhubung dengan kabel coklat berfungsi untuk tegangan

positif

backlight

.

9.

Pin 16 (Katoda): tegangan negatif

backlight.

Gambar 2.16 Konfigurasi Kaki M1632 Hitachi

2.7

Rangkaian Detektor Beban

Dalam perancangan ini diperlukan dua buah rangkaian untuk mendeteksi

beban yang diukur telah dinyalakan atau tidak. Secara umum pedeteksi beban terdiri

dari 2 unit rangkaian yaitu detektor beban dan rangkaian pengubah AC ke DC.

Gambar 2.17 menunjukkan rangkaian detektor beban. Tegangan pada dioda D1 dan

D2 atau dioda D3 dan D4 diharapkan bisa menjadi tegangan masukan untuk

gate

triac. Beberapa parameter triac yang perlu diperhatikan antara lain, I

GT

(

Gate

(48)

aktif. Dari kedua parameter tersebut dapat dihitung tegangan Vin yang diperlukan

agar triac dapat aktif sebesar:

Vin = (I

GT

x R

GT

) + V

GT

... (2-1)

220 Vac

D3

RGT D4

D2

AC ke DC

D1

T1

BEBAN

TRIAC

T2

Gambar 2.17 Rangkaian Detektor Beban

Rangkaian pengubah AC (

Alternating Current

) ke DC (

Direct Current

)

diperlukan karena untuk sinyal masukan mikrokontroler dari detektor beban yang

dalam bentuk tegangan searah. Keluaran dari pedeteksi beban yang masih berupa

tegangan tinggi diturunkan dengan trafo, kemudian disearahkan, kemudian difilter

agar dapat menjadi tegangan searah. Selain difilter juga terhubung dengan regulator

tegangan LM7805. Rangkaian pengubah tegangan bolak-balik menjadi tegangan

(49)

7805

1

3

2

VIN

GN

D

VOUT

C2

- +

1

2

3

4

DETEKTOR BEBAN

Keluaran 5 V

0

C1 T1

220 12

(50)

RANCANGAN PENELITIAN

Bab ini berisikan tentang bagaimana cara merancang sebuah pewaktu (

timer

)

yang akan diaplikasikan sebagai

hour meter

yaitu alat ukur lama penggunaan suatu

peralatan. Dalam perancangan ini

hour meter

dikhususkan untuk perangkat

elektronika. Alat ini dikendalikan oleh sebuah mikrokontroler motorola

MC68HC908QY4 dengan antarmuka I

2

C RTC (

Real Time Clock

) DS1307 sebagai

sumber detik, menit, jam dan kalender. Kemudian data akan ditampilkan dengan

sebuah LCD (

) matrik 16x2. Rangkaian pendeteksi beban

diperlukan untuk mengetahui beban yang diukur telah dinyalakan atau tidak, juga

tombol

push button

sebagai piranti masukan yaitu untuk mode dan pilih. Selain

perancangan perangkat keras (

hardware

) juga diperlukan perancangan perangkat

lunak (

software

) yang berupa bahasa rakitan (

assembly)

untuk mikrokontroler

motorola MC68HC908QY4.

(51)

3.1 Proses Perancangan

3.1.1 Spesifikasi Perancangan

Spesifikasi

dari

hour meter

yang diharapkan adalah bisa memberikan

informasi lama pemakaian sebuah peralatan elektronika. Informasi yang ditampilkan

pada layar LCD berupa;

1.

Informasi tanggal, bulan dan tahun mulai alat digunakan.

2.

Informasi tanggal, bulan dan tahun penggunaan terakhir.

3.

Informasi lama pengukuran terakhir berupa jam, menit, detik.

4.

Informasi lama pengukuran total hanya berupa jam.

Dan beberapa sepesifikasi lain seperti yang sudah dicantumkan pada Bab I. Secara

fisik dirancang bentuk berupa

layout

dari

hour meter

seperti Gambar 3.1 dan Gambar

3.2.

LCD 16x2

Switch

power

Tombol

pengaturan

(52)

Stop

kontak

untuk

beban

Gambar 3.2

Layout Hour Meter

Tampak Belakang

Diagram blok dari

hour meter

dapat ditunjukkan pada Gambar 3.3

Detektor

beban

Detektor

beban

Tombol

mode

Tombol

pilih

Real Time Clock

MC68HC908QY4

(RTC)

Shift Register

74HC595

Gambar 3.3 Diagram Blok

Hour Meter

LCD

(53)

1.

Blok IC

Real Time Clock

(RTC) DS1307

Bagian ini merupakan sumber jam dan penanggalan digital, alat ini bisa

memberikan informasi detik, menit, jam ,hari, tanggal, bulan, dan tahun. Tanggal

terakhir pada akhir bulan disesuaikan secara otomatis untuk bulan yang lebih kecil

dari 31 hari, termasuk koreksi pada tahun kabisat. DS1307 berkomunikasi dengan

mikrokontroler melalui jalur 2-kabel, diantaranya 1 untuk data dan satu untuk clock.

Data yang dikirim mulai dari bit terbesar (MSB). Cara kerja dari DS1307 akan diatur

oleh mikrokontroler.

2.

Blok Mikrokontroler

Bagian ini merupakan pengendali utama dari setiap blok, yang terdiri dari

sebuah mikronkontroler MC68HC908QY4. Mikrokontroler menerima informasi telah

terjadi pemakaian alat dari sebuah sensor arus, dimana sensor ini akan mengirimkan

sinyal saat perangkat yang diukur dinyalakan. Kemudian mikrokontroler mengambil

data waktu dan penanggalan dari RTC setelah itu data ditampilkan pada LCD berupa

informasi lama penggunaan serta tanggal,bulan dan tahun. Mikrokontroler juga

terhubung dengan tiga buah tombol

push button

yang berfungsi untuk masuk

mode,seting dan

reset

.

3.

Blok Detektor Beban

Bagian ini terdiri dari rangkaian detektor beban, yaitu piranti yang

(54)

dinyalakan atau tidak. Sinyal keluaran dari detektor beban hanya berupa sinyal

on-off

.

4.

Tombol

Push Button

Dalam perancangan ini terdapat 2 buah tombol

push button

yang masing –

masing memiliki fungsi berbeda. Fungsi dari masing – masing tombol tersebut

adalah;

a.

Tombol mode berfungsi untuk memilih jenis pengaturan dan jenis data

yang akan ditampilkan pada layar LCD.

b.

Tombol pilih berfungsi untuk menyesuaikan data yang akan

ditampilkan.

5.

Blok Penampil

Bagian ini terdiri dari sebuah modul LCD Hitachi M1632 yang bisa

menampilkan 2 baris dan 16 kolom karakter sekaligus dan sebuah

shift register

. LCD

akan menampilkan menu dan informasi hasil pengukuran yang telah diolah oleh

mikrokontroler. Data dikirim oleh mikrokontroler secara serial ke

shift register

kemudian diteruskan secara paralel ke LCD.

3.2 Perancangan Perangkat Keras

Dalam perancangan ini akan dibangun sebuah system yang berbasiskan

(55)

bekerja sesuai dengan tujuan penelitian ini. Proses perancangan ini dibagi dalam

beberapa langkah

3.2.1 Perancangan Antarmuka Mikrokontroler dengan DS1307

Real Time Clock

DS1307 merupakan perangkat keras yang memberikan

informasi jam dan kalender serta menyediakan memori 56 byte. Untuk bisa bekerja

pin X1 dan X2 DS1307 dihubungkan dengan kristal 32,768 KHz. Baterai 3 Volt

dihubungkan dengan pin Vbat DS1307 untuk catu daya cadangan supaya pada saat

catu daya utama terputus sistem jam, kalender dan data pada memori tidak hilang.

Komunikasi antara mikrokontroler dengan DS1307 melalui 2-kabel yaitu 1 kabel

untuk jalur data dan 1 kabel untuk

clock

. Mikronkontroler mengirim dan mengambil

data melalui pin PTB0 yang terhubung dengan pin SDA DS1307. Resistor

dihubungkan dengan tegangan VCC digunakan sebagai

pullup

eksternal pada jalur

SDA,SCL dan SQW. Jika diharapkan arus yang diserap mikrokontroler pada setiap

pin maksimal 0.5 mA pada VCC = 5 V, maka perhitungan R

pullup

adalah :

Ω

=

10000

5

.

0

5

mA

V

I

Vcc

R

_pullup

Pada saat pembacaan dan penulisan data DS1307 memerlukan sinyal

clock

melalui pin SCL, oleh karena itu mikrokontroler harus menyediakan sinyal

clock

. Pin

PTB1 mikrokontroler difungsikan untuk mengeluarkan sinyal

clock

yang diatur

melalui perangkat lunak dan dihubungkan dengan pin SCL DS1307. Koneksi

(56)

XTAL 32.768 KHZ

VCC

10K U1

MC68HC908QY 4

15 14 1

16

9

PTB0 PTB1 VDD

VSS

IRQ/TCLK

0

VCC

VCC 3 V

0

10K 10K

0

DS1307

1 2 3 4

8 6 5 7

X1 X2 Vbat GND

VDD SCL SDA SQW/OUT

Gambar 3.4 Koneksi Mikrokontroler dengan DS1307

Pin IRQ/TCLK mikrokontroler dihubungkan dengan pin SQW/OUT DS1307 yang

diatur secara software untuk mengeluarkan sinyal 1 Hz dan digunakan sebagai

sumber interupsi eksternal.

3.2.2 Rangkaian Mikrokontroler Dengan Tombol

Push Button

Dalam perancangan ini terdapat 2 buah tombol

push button

yang dihubungkan

dengan 2 pin

port A

mikrokontroler. Tombol pertama dihubungkan dengan pin PTA0

dan

ground

yang akan difungsikan untuk masuk mode seting dalam proses

pengaturan waktu. Tombol kedua dihubungkan dengan pin PTA1 dan

ground

(57)

dan PTA1 dengan catu tegangan 5 V berfungsi untuk

pullup

eksternal. Rangkaian

mikrokontroler dengan tombol

push button

ditunjukkan pada Gambar 3.5

SW1

10K

VCC

MC68HC908QY 4

13 12 PTA0

PTA1

0

10K

SW2

MODE

Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler dengan Tombol

Push Button

3.2.3 Perancangan Mikrokontroler Dengan LCD M1632

Sistem penampil yang digunakan dalam perancangan alat ini adalah modul

LCD M1632 dengan menggunakan

driver

HD47780. LCD ini dapat digunakan untuk

menampilkan 2 baris 16 karakter sekaligus. Data ASCII dikirim secara serial oleh

mikrokontroler melalui pin PTB4 ke

shift register

74HC595 kemudian diteruskan ke

LCD secara parallel dengan antarmuka 8 bit data. Pin PTB2 berfungsi untuk

clock

data

storage

dihubungkan dengan pin STcp dan pin PTB3 berfungsi untuk

clock

data

serial dihubungkan dengan pin SHcp. Pin PTB5 dihubungkan dengan pin E (

Enable

Clock

LCD) untuk clock pengiriman data. Pin PTB6 langsung dihubungkan dengan

pin RS (

Register Select

) untuk pemilihan jenis data yang dikirim ke LCD. Pin VEE

(58)

memperoleh tampilan kontras yang maksimal. Karena mikrokontroler tidak dipakai

untuk membaca data dari LCD maka pin R/W LCD langsung dihubungkan ke

ground

. Koneksi mikrokontroler dengan LCD ditunjukkan pada Gambar 3.6

0 RS D2 VEE 74HC595 12 10 11 14 15 1 2 3 4 5 6 7 9 13 STcp MR SHcp DS Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q7' OE 0 VCC VCC D4 D3 D5

E D0D1 D7

MC68HC908QY 4 11 10 7 6 3 1 16 PTB2 PTB3 PTB4 PTB5 PTB6 Vdd Vss GND Vcc R/W D6

LCD 16 X 2

Gambar 3.6 Koneksi Mikrokontroler dengan LCD

3.2.4 Perancangan Mikrokontroler Dengan Detektor Beban

Detektor beban merupakan rangkaian yang dipakai untuk mendeteksi

peralatan yang akan diukur telah dinyalakan atau tidak dinyalakan. Rangkaian ini

akan memberikan sinyal

on-off

kepada mikrokontroler seperti fungsi sebuah saklar

on-off

biasa tetapi bekerja secara otomatis mengikuti perubahan keadaan beban. Pada

(59)

beban dinyalakan rangkaian detektor beban akan memberikan sinyal berlogika tinggi

pada mikrokontroler. Keluaran rangkaian detektor beban dihubungkan dengan pin

PTA3 dan PTA4 mikrokontroler. Dengan adanya logika tinggi dari detektor beban

maka mikrokontroler akan memulai proses pencacahan dan pengambilan data dari

RTC. Rangkaian detektor beban ditunjukkan pada Gambar 3.7

D2 1N5408

Q1 600V 4 A

D3 1N5408

AC ke DC

BEBAN

T2

220 Vac

T1

RGT 280 D4

1N5408 D1

1N5408

Gambar 3.7 Rangkaian Detektor Beban

Rangkaian seri 2 buah dioda dipasang bolak-balik selain menjadi jalur arus ke

beban juga menjadi pembatas tegangan gerbang triac. Dari

datasheet

diketahui

tegangan bias dioda 1N5408 sebesar 1,2 Volt pada saat arus maju 3

Ampere

jadi

diharapkan tegangan masukan gerbang triac pada saat beban penuh sama dengan;

(60)

Dari

datasheet

jika diinginkan tegangan

trigger

pada

gate

(V

GT

) sebesar 1 V

dan arus

gate trigger

(I

GT

)

sebesar 5 mA, dengan persamaan (2-1) dapat dihitung nilai

R

GT

yaitu;

Ω

=

−

280

5

1

4

,

2

mA

V

I

V

GT

GT in

R

Terminal 2 triac akan menghasilkan tegangan jika beban yang diukur telah

dinyalakan, karena besarnya tegangan sama dengan tegangan sumber sekitar 220 Volt

AC maka sebelum masuk penyearah diturunkan terlebih dahulu dengan menggunakan

trafo. Untuk mengurangi

ripple

dan menjaga tegangan agar tetap stabil ditambahkan

sebuah kapasitor dan sebuah regulator tegangan LM7805. Rangkaian detektor beban

(61)

T1 47uF 0 220 Vac T1 500 mA 1 5 4 8 47uF 330 T2 D6 1N5408 330 LED 0 D2 1N5408 T1 T1 500 mA 1 5 4 8 RGT2 280 0 47uF BEBAN 2 D4 1N5408

600V 4 A

0 0 7805 1 2 3 VIN GN D VOUT 10K - + 1 2 3 4 D8 1N5408 10K 600V 4 A

7805 1 2 3 VIN GN D VOUT PTA3 BEBAN 1 - + 1 2 3 4 RGT1 280 MC68HC908QY4 D5 1N5408 _PTA4 0 D3 1N5408 47uF LED T2 D1 1N5408 D7 1N5408

Gambar 3.8 Koneksi Mikrokontroler Detektor Beban

Sinyal dari kedua detektor beban yang sudah disesuaikan dengan kemanpuan

masukan mikrokontroler akan mendeteksi salah satu beban yang dinyalakan.

3.3 Perancangan Perangkat Lunak

Perancangan perangkat lunak mikrokontroler dimulai dengan proses inisialisasi

yang berisi perintah-perintah inisialisasi RAM juga menghapus isi RAM,

menginisialisasi perangkat keras dan register seperti mengatur fungsi

port

sebagai

masukan atau keluaran., inisialisasi interupsi

timer

dan interupsi eksternal, interupsi

keyboard,

serta menginisialisasi perangkat keras yang menjadi antarmuka

mikrokontroler antara lain inisialisasi LCD dan RTC. Setelah proses inisialisasi

(62)

yang berfungsi sebagai pengatur dari keseluruhan rutin yang masing-masing rutin

memiliki tugas untuk mengerjakan sesuatu. Selain rutin program utama juga terdapat

rutin interupsi yang bisa dikerjakan secara mendadak oleh mikrokontroler bila

terdapat sinyal interupsi dari interupsi

timer

, interupsi eksternal dan interupsi

keyboard

. Diagram alir umum program ditunjukkan pada Gambar 3.9

Gambar 3.9 Diagram Alir Umum Program

3.3.1 Perancangan Sistem Secara Umum

Perancangan ini untuk mengarahkan program bila terjadi sebuah interupsi,

penekanan tombol dan adanya sinyal dari pedektsi beban akan menyebabkan masuk

ke dalam rutin interupsi. Jika terjadi penekanan tombol

reset

, rutin intrupsi akan

mengecek interupsi mana yang aktif, kemudian akan mengahapus isi memori RTC.

Jika tombol mode ditekan maka akan masuk ke mode pengaturan waktu (mode1),

(63)

dan total penggunaan (mode 5). Diagram blok sistem secara umum ditunjukkan pada

Gambar 3.10

Gambar 3.10 Diagram Blok Sistem Program

Berikut beberapa rancangan

layout

tampilan bila program masuk ke sistem mode;

a.

Pengaturan Waktu (mode 1)

Mode pengaturan berfungsi untuk mengatur data waktu pada register RTC ,

penekanan tombol mode pertama akan menampilkan mode pengaturan pada layar

LCD 16 x 2. pada mode ini terdapat alur program untuk pengaturan jam, menit,

tanggal, bulan dan tahun.

Layout

mode pengaturan ditunjukkan pada Gambar 3.11.

p

e n

g

a t u

r a n

?

(64)

b.

Mulai Penggunaan (mode 2)

Mode mulai penggunaan untuk menampilkan data 1 atau data awal pengukuran, data

tersebut berupa tanggal, bulan dan tahun. Layout mode 2 ditunjukkan pada Gambar

3.12. misalnya mulai pengukuran peralatan pertama tanggal 12 April 2006. Mulai

pengukuran peralatan kedua tanggal 10 Maret 2006

m

u l a i 1 : 1 2 - 0 4 - 0 6

m

u l a i 2 : 1 0 - 0 3 - 0 6

Gambar 3.12

Layout

Mode Mulai Menggunaan

c.

Akhir Penggunaan (mode 3)

Mode akhir penggunaan untuk menampilkan data 2 atau data akhir pengukuran, data

tersebut berupa tanggal, bulan dan tahun.

Layout

mode 2 ditunjukkan pada gambar

3.13. Misalnya akhir pengukuran peralatan pertama tanggal 13 April 2006. Akhir

pengukuran peralatan kedua tanggal 10 Maret 2006.

a k h i r 1 : 1 3 - 0 4 - 0 6

a k h i r 2 : 1 0 - 0 3 - 0 6

(65)

d.

Lama Penggunaan (mode 4)

Mode lama penggunaan untuk menampilkan data 3 atau data lama pengukuran, data

tersebut berupa jam, menit dan detik.

Layout

mode 3 ditunjukkan pada gambar 3.14.

Misalnya lama pengukuran peralatan pertama 1 jam, 30 menit, 11 detik.

l

a m

a 1

0 0 0 0 0 1 : 3 0 : 1 1

l

a m

a 2

0 0 0 0 0 1 : 0 5 : 0 2

Gambar 3.14

Layout

Mode Lama Penggunaan

e.

Total Penggunaan (mode 5)

Mode total penggunaan untuk menampilkan data 4 atau data total pengukuran dari

awal sampai akhir sebelum di

reset

, data tersebut hanya berupa jam, data maksimal

sampai 999999 jam .

Layout

mode 5 ditunjukkan pada gambar 3.15. Misalnya total

penggunaan pertama adalah 1 jam dan total penggunaan peralatan kedua adalah 103

jam.

t o t a l 1 : 0 0 0 0 0 1

t o t a l 2 : 0 0 0 1 0 3

(66)

3.3.2 Rutin Inisialisasi

Secara umum program pada mikrokontroler berisi subrutin-subrutin yang

mempunyai tugas tertentu. Subrutin tersebut digabung menjadi satu kesatuan

membentuk suatu rangkaian program yang diharapkan bisa berjalan sesuai dengan

tujuan. Sebelum program utama terdapat sebuah rutin program untuk inisialisasi

perangkat keras mikrokontroler beserta antarmukanya. Gambar 3.16 menunjukkan

diagram alir program inisialisasi.

(67)

Rutin inisialisasi dimulai dari

reset stack

pointer, menghapus isi register,

menonaktifkan LVI dan COP

timer

dan menghapus isi RAM. Kemudian dilanjutkan

dengan inisialisasi I/O, RTC dan LCD. Setelah itu diakhiri dengan mengaktifkan

semua interupsi yang dipakai.

3.3.3 Rutin Program Utama

(68)

Rutin program utama dimulai dari pembacaan memori RTC, data yang

disimpan apakah sudah maksimal, jika belum maka ke proses pengambilan data

waktu, jika data sudah maksimal akan ditampilkan pilihan

reset

pada LCD, pada reset

semua data pada RAM RTC akan terhapus. Proses selanjutnya adalah pengecekan

beban apakah ada beban yang dinyalakan atau tidak, pada saat tidak ada beban yang

menyala maka program akan menampilkan jam digital. Secara umum rutin program

utama ditunjukkan dengan diagram alir Gambar 3.17. Selain rutin utama juga terdapat

beberapa subrutin program yang memiliki peranan penting dalam program

mikrokontroler ini.

3.3.4

Subrutin Ambil Data dari RTC

Rutin program ini berperan saat mikrokontroler mengambil data dari RTC,

diawali dengan pengambilan alamat, kemudian memulai komunikasi dengan

mengirimkan kondisi sinyal

start

serial, hal ini dilakukan setiap mulai berkomunikasi

dengan RTC dan selalu diakhiri dengan kondisi stop serial. Ini merupakan kondisi

yang dipakai dalam komunikasi I

2

C. Subrutin ambil data dari RTC ditunjukkan

(69)

Gambar 3.18 Diagram Alir Pengambilan Data RTC

3.3.5

Rutin Kirim Data ke RTC

Subrutin kirim data berisi perintah-perintah untuk mengirimkan data dari

(70)

juga diawali dengan kondisi

start

serial dan diakhiri dengan stop serial. Subrutin

kirim data ditunjukkan pada diagram alir Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Diagram Alir Subrutin Kirim Data ke RTC

3.3.6

Subrutin Kondisi

Start

dan

Stop

Serial.

Subrutin ini merupakan bagian penting dari komunikasi mikrokontroler

dengan RTC dan selalu dipakai setiap berkomunikasi dengan RTC. Subrutin

start

dan

(71)

Start

dan

Stop

Serial

3.3.7

Subrutin Penampil ke LCD

Subrutin ini berisi perintah-perintah untuk menampilkan data ke layar LCD.

Data dikirim secara serial dari mikrokontroler ke

shift register

kemudian dikeluarkan

secara paralel ke modul LCD. Data di simpan pada Accumulator kemudian dengan

memberi logika 1 pada RS yang berarti pengiriman karakter, clock LCD juga

diberikan logika 1 untuk mengirim data. Diagram alirnya ditunjukkan dengan

(72)

Gambar 3.21 Diagram Alir Tampilkan Data ke LCD

Pada proses menampilkan data ke LCD terdapat sebuah subrutin untuk

memasukkan data serial menuju shift register kemudian data dikirim paralel ke modul

LCD. Mikrokontroler mengirim 8 bit data secara serial menuju IC

shift

register

74HC595 jika data yang digeser sudah 8 bit kemudian dengan memberi sebuah sinyal

clock

maka data akan dikirim secara serentak ke modul LCD. Proses tersebut dapat

(73)

(74)

3.3.8

Subrutin IRQ

Dalam subrutin IRQ jika salah satu beban dinyalakan program akan masuk ke

d