ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA(CO) PADA RUANGAN BERBASIS ATMEGA 8535 DENGAN
SENSOR MQ-7 DAN INDIKATOR BUZZER
TUGAS AKHIR
ISMAIL HAKIM 142411092
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA(CO) PADA RUANGAN BERBASIS ATMEGA 8535 DENGAN
SENSOR MQ-7 DAN INDIKATOR BUZZER
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
ISMAIL HAKIM 142411092
PROGRAM STUDI D3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2017
PERSETUJUAN
Judul : Alat Ukur Konsentrasi Karbon Monoksida(CO) Pada Ruangan Berbasis ATMega 8535 Dengan Sensor MQ-7 Dan Indikator Buzzer
Kategori : Tugas Akhir
Nama : Ismail Hakim
NIM : 142411092
Program Studi ; Diploma (D3) Metrologi Dan Instrumentasi Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juli 2017
Disetujui Oleh
Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Dosen Pembimbing, Ketua,
Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc Dr. Syahrul Humaidi, M.Sc NIP.196607291992032002 NIP. 196505171993031009
PERNYATAAN
ALAT UKUR KONSENTRASI KARBON MONOKSIDA(CO) PADA RUANGAN BERBASIS ATMEGA 8535 DENGAN
SENSOR MQ-7 DAN INDIKATOR BUZZER
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil karya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juli 2017
ISMAIL HAKIM 142411092
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah Subhanahuwata’ala, atas segala karuniaNya yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Shalawat dan Salam kepada Nabi Muhammad SAW semoga kita mendapatkan safa’atnya di kemudian hari. Amin
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada keluarga tercinta yang telah memberi ridhoNya kepada saya untuk menyesaikan segala sesuatunya dengan baik, terima kasih Ayah dan Ibu saya atas kasih sayang dan kepercayaan yang telah kalian berikan kepada anak kalian ini, serta kakakku tercintaAbang Sepupuku Edy Sahputra Harahap, Saddam Hidayat, Kak Misna Doharni Hrp, dan Adik Perempuan saya Sheila Febrina Dalimunthe terimakasih buat dukungannya.Doa dan motivasi yang diberikan dari awal mulai perkuliahan sampai penulisan Tugas Akhir ini serta buat seluruh keluarga yang telah membantu, mendukung dan memberikan kelonggaran serta support terhadap pendidikan saya hingga bisa berkembang seperti sekarang.
Serta Orang-orang yang mendukung sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek Tugas Akhir ini. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada :
1. Yth.Bapak Dekan Dr. Kerista Sebayang beserta jajarannya di lingkungan FMIPA USU
2. Ibu Dr. Diana Alemin Barus M.Sc, selaku Ketua Program Studi D3 Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam .
3. Bapak Dr. Syahrul Humaidi M.Sc, selaku dosen pembimbing penulis dalam penyelesaiantugas akhir ini. Penulissangat berterima kasih untuk setiap bimbingan,masukan ,saran bahkan waktu yang senantiasa diberikan kepada penulis sampai pada akhir penyelesaian tugas akhir ini.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi D-3 Metrologi Dan Instrumentasi Departemen Fisika FMIPA USU
5. Kepada kak Juliana dan kak Julianiyang sudah membantu memberikan ilmunya untuk pelajaran program yang membuat kepala saya pusingdan meluangkan waktunya untuk mengerjakan projek akhir ini. Terima kasih atas support, kesabaran, ilmu, motivasi, yang begitu luar biasa kepada abang sampai pada akhir Tugas akhir ini.
6. Kepada Fauzi Ahamad Tjg, Reinhard Simanjuntak, Subhan Fahmi Nst, Siti Zahrine Jasmin dan semua teman-teman yang sudah mensupport saya dalam pengerjaan projek akhir ini.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan tugas akhir ini ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan tugas akhir ini.
Semoga laporan tugas akhr ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, 20 Juli 2017 Penulis,
Ismail Hakim
ABSTRAK
Karbon monoksida merupakan komponen yang ada dalam udara, dan setiap manusia sangat membutuhkan udara dalam proses bernapas, namun kita tidak mengetahui berapa tingkat karbon monoksida (CO) dalam udara yang kita butuhkan. Maka dari itu dengan perlu monitoring kadar karbon monoksida (CO) di udara dengan alat ukur konsentrasi kadar karbon monoksida(CO) berbasis ATMega 8535 dengan sensor MQ-7, dengan alat ukur ini kita dapat mengetahui tingkat kadar karbon monoksida (CO) dengan menggunakan MQ-7 sebagai sensor tingkat karbon monoksida (CO), basis ATMega 8535 sebagai mikrokontroler yang sudah di program yang dapat memproses tingkat kadar karbon monoksida (CO) di udara. Output atau keluaran dari pada tingkat karbon monoksida (CO) akan ditampailkan pada LCD serta Buzzer dan LED sebagai indikator. Dengan alat ini kita dengan mudah mengetahui tingkat kadar karbon monoksida(CO) pada suatu daerah atau pun dalam suatu ruangan dan dapat menanggulangi nya jika tingakat gas ini melebihi ambang batas yang telah ditentukan. Dengan alat ini penulis dapat melaksanakan tugas akhir sebagai salah satu parameter kelulusan mahasiswa.
Kata Kunci : Karbon Monoksida (CO), MQ-7, ATMega 8535, LCD, LED, Buzzer.
ABSTRACT
Carbon monoxide is a component that is in the air, and every human being desperately needs air in the breathing process, but we do not know what level of carbon monoxide (CO) in the air we need. Hence the need to monitor the levels of carbon monoxide (CO) in the air by means of measuring the concentration of carbon monoxide (CO) -based ATMega 8535 with sensor MQ-7, with this measure we can determine the level of carbon monoxide (CO) using MQ -7 as sensor levels of carbon monoxide (CO), base ATMega 8535 as a microcontroller that has been in the program that can process the level of carbon monoxide (CO) in the air. Output or output of the levels of carbon monoxide (CO) will be in show on the LCD. With this tool we can easily determine the level of carbon monoxide (CO) in a region or in a room and can cope with it if level of gas exceeds a predetermined threshold limit level. With this tool the author can implement the last project as one of the parameters graduation.
Keywords: carbon monoxide (CO), MQ-7, ATMega 8535, LCD, LED, Buzzer.
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN...i
PERNYATAAN...ii
PENGHARGAAN...iii
ABSTRAK...v
ABSTRACT...vi
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang...1
1.2 Rumusan Masalah...2
1.3 Tujuan Penulisan...3
1.4 Batasan Masalah...3
1.5 Manfaat Penelitian...3
1.6 Sistematika Penulisan...4
BAB IILANDASAN TEORI...6
2.1 Karbon Monoksida...6
2.1.1 Metode Produksi CO...7
2.1.2 Emisi Gas Karbon Monoksida (CO)...8
2.2 Mikrokontroller ATMega 8535...8
2.2.1 Arsitektur ATMega 8535...8
2.2.2 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroller ATMega 8535...11
2.2.3 Peta Memori ATMega 8535...15
2.2.4 Register Serba Guna (General Purpose Register)...17
2.2.5 USART(Universal Synchronous and Asynchronous Serial Receiver and Transmitter...17
2.2.6 Status Register (SREG)...18
2.3 MQ-7 Sensor Gas CO...20
2.4 LCD 16x2 Karakter...24
2.5 Power Supply...29
2.6 Buzzer...30
BAB III PERANCANGAN SISTEM DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN...31
3.2 Rangkaian Lengkap Alat Pendeteksi Karbon Monoksida Berbasis ATMega 8535
dengan Sensor MQ-7...32
3.3 PCB Layout...33
3.4 Rangkaian Power Supply...34
3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535...35
3.6 Rangkaian Skematik LCD (Liquid Crystal Display)...36
3.7 Rangkaian Sensor MQ-7...37
3.8 Flowchart...38
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA...40
4.1 Tempat dan Waktu Pengujian...40
4.2 Pengujian Mikrokontroller dan Port...40
4.3 Pengujian Power Supply...41
4.4 Pengujian LCD...42
4.5 Pengujian Udara di Beberapa Tempat...43
4.6 Analisa Data...46
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN...48
5.1 Kesimpulan...48
5.2 Saran...49 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Arsitektur ATMega...9
Gambar 2.2 Pin ATMega 8535...10
Gambar 2.3 Organisasi Memori ATMega 8535...15
Gambar 2.4 Registor I/O Sebagai memori Data...16
Gambar 2.5 Register Serba Guna...17
Gambar 2.6 Status Register...19
Gambar 2.7 Sensor MQ-7...21
Gambar2.8 Konfigurasi MQ-7...24
Gambar 2.9 LCD 16x2 Karakter...25
Gambar 2.10 Buzzer...30
Gambar 3.1Blok Diagram...31
Gambar 3.2 Rangkaian Lengkap...33
Gambar 3.3 PCB Layout...34
Gambar 3.4 Power Supply...34
Gambar 3.5 Rangkaian ATMega 8535...35
Gambar 3.6 Rangkaian LCD...36
Gambar 3.7 Sensor MQ-7...37
Gambar 3.8 Flowchart...38
Gambar 4.1 Uji Power Supply...41
Gambar 4.2 Uji LCD...42
Gambar 4.3 Proses Pengujian...43
Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Hasil Uji CO dengan Referensi...46
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1Kadar CO dan Kategori Indeks Standar Pencemaran Udara untuk Gas Karbon
Monoksida...8
Tabel 2.2 Komponen Sensor MQ-7...23
Tabel 2.3 Pin-Pin konfigurasi pada LCD...27
Tabel 4.1 Data Hasil Power Supply...41
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran CO di Beberapa Tempat...45
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam keberlangsungan hidup manusia, bernapas merupakan proses yang sangat penting bagi manusia, dan udara merupakan bagian penting dalam proses bernapas, namun kita perlu mengetahui kandungan gas apa saja yang ada pada udara dan setiap kandungan pada udara kandungan mana kah yang sangat penting untuk proses pernapasasan. Dan di zaman ini di mana zaman tingkat kamajuan perindustrian sangat maju pesat ini dapat kita lihat dari pabrik-pabrik yang sudah banyak di bangun di berbagi wilayah-wilayah di indonesia. Teknologi juga merupakan bidang yang sangat pesat maju di zaman modern ini, buktinya dapat kita lihat penggunaan alat-alat yang sudah sangat praktis dan tidak memerlukan tenaga unutk pengopersiannya ini merupakan suatu kemajuan di bidang teknologi, namun dalam setiap pertumbuhan bidang-bidang tersebut tentu memiliki efek positif dan negatif. Di bidang perindustrian pembangunan pabrik – pabrik merupakan bentuk kemajuan bidang industri unutk dapat mengahsilkan kebutuhan – kebutuhan kehidupan manusia mulai dari kebutuhan primer hinnga kebutuhan tersier ini merupakan efek postif dalam bidang indsutri, namun kita harus sadari dalam pembangunan ini juga memilki efek negatif yaitu mulai pembuangan limbah yang dihasilkan oleh pabrik yang dilepaskan ke udara.
Udara merupakan bagian penting dalam proses pernapasan manusia namun keberadaan di zaman modern ini dengan tingkat polutan udara yang dihasilkan oleh pabrik ke udara merupakan masalah yang harus dapat dicegah dan
ditanggulangi. Dimulai dengan mengetahui tingkat kadar kandungan gas dalam udara seperti gas karbon monoksida (CO). Gas ini merupakan senyawa kimia yang ada pada udara namun jika tingkat gas karbon monoksida (CO) di udara tidak seimbang atau berlebih akan memberikan dampak-dampak yang sanagat merugikan manusia dan bumi sebagai tempat tinggal manusia. Dengan alat ukur konsentrasi kadar karbon monoksida (CO) di udara kita dengan cepat dan mudah mengetahui tingkat kadar gas ini dengan langkah awal ini kita dapat melakukan pencegahan pencemaran udara dengan sensor MQ-7 sebagai sensor yang peka terhadap gas karbon monoksida (CO) dan basis ATMega 8535sebagai mikrokontroller yang memproses hasil sensor MQ-7 dengan ouput atau keluaran menggunakan LCD tingkat kadar karbon monoksida (CO) di udara dapat kita ketahui.
1.2 Rumusan Masalah
Laporan projek akhir 1 ini merancang alat ukur untuk mengetahui kadar karbon monoksida (CO) yang di kandung oleh udara pada sebuah tempat atau ruangan dengan menggunakan sensor MQ-7 yang peka terhadap perubahan gas karbon monoksida (CO) ,berbasis ATMega 8535 sebagai mikrokontroler dengan perancangan perangkat lunak (software) dengan menggunakan bahasa C. Dan penggunaan LCD untuk output nya tau keluaran tampilan.
1.3 Tujuan Penulisan
Penulisan laporan projek 1 ini adalah :
1. Untuk membangun sistem darialat alat ukur kualitas udara yang mengandung gas karbon monoksida (CO)
2. Untuk mengetahui penggunaan bahasa C dalam mikrokontroler ATMega 8535
3. Untuk mengetahuikadar gas Karbon Monoksida (CO) di udara 4. Untuk mengetahui prinsip kerja dari alat.
1.4 Batasan Masalah
Dalam laporan ini dibuat batasan-batasan untuk memudahkan analisa masalah. Adapan batasannya adalah
1. Penggunaan sensor MQ-7 perubahan terhadap gas karbon monoksida (CO) pada udara
2. Bahasa pemrograman C yang digunakan dalam penggunaan mikrokontroler
3. ATMega 8535 sebagai mikrokontroler
4. LCD sebagai penampil data yang telah di proses.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Sebagai langkah awal dalam pencegahan dan penaggulangan pencemaran udara.
2. Sebagai informasi tingkat kadar gas karbon monoksida (CO) yang dikandung oleh udara pada suatu daerah, area, dan ruangan.
3. Penelitian ini diharapkan dapat menjadi referensi berbagai pihak terkait dalam pencemaran udara.
1.6 Sistematika Penulisan
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja alat pendeteksi CO menggunkan tampilan LCD berbasis ATMega 8535, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut:
BAB I PENDAHULUAN
Pada bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini berisi tentang teori dasar yang digunakan sebagai bahan acuan proyek akhir I, serta komponen yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam memahami sistem kerja alat ini.
BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN
Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke ATMega 8535.
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA
Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, pengujian komponen yang dihubungkan pada ATMega 8535 dan data-data hasil pengujian.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Bab inimerupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Karbon Monoksida (CO)
Karbon monoksida, rumus kimia CO, adalah gas yang tak berwarna, tak berbau, dan tak berasa. Ia terdiri dari satu atom karbon yang secara kovalen berikatan dengan satu atom oksigen. Dalam ikatan ini, terdapat dua ikatan kovalen dan satu ikatan kovalen koordinasi antara atom karbon dan oksigen.
Senyawa karbon monoksida (CO) mempunyai potensi bersifat racun yang berbahaya karena mampu membentuk ikatan yang kuat dengan pigmen darah yaitu hemoglobin.[1]
Karbon monoksida (CO) diketahui dapat mempengaruhi kerja jantung (sistem kardiovaskuler), sistem syaraf pusat, janin, dan semua organ tubuh yang peka terhadap kekurangan oksigen.
Gejala dari keracunan ringan meliputi sakit kepala dan mual-mual pada konsentrasi kurang dari 100 ppm. Konsentrasi karbon monoksida sebesar 667 ppm dapat menyebabkan 50% hemoglobin tubuh berubah menjadi karboksi hemoglobin (COHb). Karboksi hemoglobin cukup stabil, namun perubahan ini reversibel. Karboksi hemoglobin tidaklah efektif dalam menghantarkan oksigen mengakibatkan beberapa bagian tubuh tidak mendapatkan oksigen yang cukup sehingga hal tersebut sangatlah berbahaya.
2.1.1 Metode Produksi CO
Karbon monoksida dihasilkan dari pembakaran tdak sempurna dari senyawa karbon, sering terjadi pada mesin pembakaran dalam. Karbon monoksida terbentuk apabila terdapat kekurangan oksigen dalam proses pembakaran. Karbon monoksida mudah terbakar dan menghasilkan lidah api berwarna biru, menghasilkan karbon dioksida. Walaupun ia bersifat racun, CO memainkan peran yang penting dalam teknologi modern, yakni merupakan prekursor banyak senyawa karbon.
Karbon monoksida merupakan senyawa yang sangat penting, sehingga banyak metode yang telah dikembangkan untuk produksinya.
Gas produser adalah salah satu metode untuk produksi CO, gas produser dibentuk dari pembakaran karbon di oksigen pada temperatur tinggi ketika terdapat karbon yang berlebih. Dalam sebuah oven, udara dialirkan melalui kokas. CO2 yang pertama kali dihasilkan akan mengalami kesetimbangan dengan karbon panas, menghasilkan CO. Reaksi O2 dengan karbon membentuk CO disebut sebagai kesetimbangan Boudouard. Di atas 800 °C, CO adalah produk yang predominan:
O2 + 2 C → 2 CO ΔH = -221 kJ/mol
2.1.2 Emisi Gas Karbon Monoksida (CO)
Sesuai dengan ISPU (Indeks Standar Pencemaran Udara) Nomor KEP- 107/KABAPEDAL/11/1997 pasal 9 menyatakan bahwa angka dan kategori indeks standar pencemaran udara untuk gas karbon monoksida adalah sebagai berikut.
Tabel 2.1 Kadar CO dan Kategori Indeks Standar Pencemaran Udara Untuk Gas Karbon Monoksida
Kategori Kadar CO (dalam ppm)
Baik 0-50 ppm
Sedang 51-100 ppm
Tidak sehat 101-199 ppm Sangat tidak sehat 200-299 ppm
Berbahaya >300 ppm
2.2 Mikrokontroler ATMega8535
Kemampuannya yang programmable,fitur yang lengkap seperti ADC internal, EEPROM internal, port I/O, komunikasi serial. Juga harga yang terjangkau memungkinkan mikrokontroller digunakan pada berbagai sistem elektronis,seperti pada robot, automasi industri, sistem alarm, peralatan telekomunikasi, hingga sistem keamanan.
2.2.1 Arsitektur ATMega 8535
Berikut arsitektur komponen ATMega8535
1. Saluran I/O sebanyak 32 buah,yaitu Port A, Port B, Port C, dan PortD.
2. ADC 10 bit sebanyak 8saluran.
3. Tiga buah Timer/ Counter dengan kemampuanpembandingan.
4. CPU yang terdiri atas 32 buahregister.
5. Watchdog Timer dengan osilatorinterna.
6. SRAM sebesar 512byte.
7. Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read WhileWrite.
8. Unit interupsi internal daneksternal.
9. Port antarmukaSPI.
10. EEPROM sebesar 8 kb dengan kemampuan Read WhileWrite.
11. Antarmuka komparatoranalog.
12. Port USART untuk komunikasiserial.
Gambar 2.1Arsitektur Atmega8535
Adapun fitur dari ATMega8535 adalah sebagai berikut :
1. Sistem mikroprosesor 8 bit berbasis RISC dengan kecepatan maksimal 16 MHz.
2. Kapabilitas memori flash 8 KB, SRAM sebesar 512 byte, dan EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) sebesar 512byte.
3. ADC internal dengan fidelitas 10 bit sebanyak 8channel.
4. Portal komunikasi serial (USART) dengan kecepatan maksimal 2.5Mbps.
5. Enam pilihan mode sleep menghemat penggunaan dayalistrik.
Gambar 2.2 Pin ATMega 8535
Dari gambar 2.2,tersebut dapat dijelaskan secara fungsional konfigurasi pin ATMega8535 sebagai berikut:
1. VCC merupakan pin yang berfungsi sebagai pin masukan catudaya.
2. GND merupakan pinground.
3. Port A (PA0..PA7) merupakan pin I/O dua arah dan pin masukanADC.
4. Port B (PB0..PB7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan TimerOscilator.
5. PortC (PC0..PC7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungsi khusus, yaitu TWI, komparator analog, dan TimeOscilator.
6. Port D (PD0..PD7) merupakan pin I/O dua arah dan pin fungs khusus yaitu komparator analog, interupsieksternal,dan komunikasiserial.
7. RESET merupakan pin yang digunakanuntukmereset mikrokontroler.
8. XTAL1 dan XTAL2 merupakan pin masukan clockeksternal.
9. AVCC merupakan pin masukan tegangan untukADC.
10. AREF merupakan pin masukan tegangan referensiADC.
2.2.2 Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler ATMega8535 : 1. Port A
Merupakan 8-bit dua arah bi-directional port I/O,dengan menggunakan resistor pull-up internal dimana setiap pinnya dapat diatur per bit. Output buffer Port A dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port A (DDRA) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port A digunakan. Bit- bit DDRA diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port A yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, kedelapan pin port A juga digunakan untuk masukan8 channel ADC.
2. Port B
Merupakan 8-bit dua arah(bi-directional) port I/O. Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port B dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port B (DDRB) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port B digunakan. Bit-bit DDRB diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port B yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output.Selain sebagai port I/O 8 bit port B juga dapat difungsikan secara individu sebagai berikut:
1. PB7: SCK ( SPI Bus Serial Clock)
2. PB6: MISO( SPI Bus Master Input/ Slave Out put) 3. PB5: MOSI( SPI Bus Master Output/Slave Input).
4. PB4: SS (SPI Slave Select Input)
5. PB3: AIN1(Analog Comparator Negatif Input) OC0 (Out put Compare Timer/counter 0)
6. .PB2: AIN0 (Analog Comparator Positif Input) INT2 (External Interrupt 2 Inpt)
7. PB1:T1 (Timer/Counter 1 External Counter Input)
8. PB0:T0 (Timer/Counter 0 External Counter Input) XCK (USART External Clock Input/Output)
3. Port C
Merupakan port I/O 8-bit dua arah (bi-directional). Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port C dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port C (DDRC) harus
disetting terlebih dahulu sebelum Port C digunakan. Bit-bit DDRC diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port C yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, Port C juga difungsikan secara individu sebagai berikut:
1. PC7: TOSC2 (Timer Oscillator 2) 2. PC6: TOSC1 (Timer Oscillator 1) 3. PC1: SDA (Serial Data Input/Output) 4. PC0: SCI (Serial Clock)
4. Port D
Merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) . Setiap pinnya dapat menyediakan internal pull-up resistor (dapat diatur per bit). Output buffer Port D dapat memberi arus 20 mA dan dapat mengendalikan display LED secara langsung. Data Direction Register port D (DDRD) harus disetting terlebih dahulu sebelum Port D digunakan. Bit-bit DDRD diisi 0 jika ingin memfungsikan pin-pin port D yang bersesuaian sebagai input, atau diisi 1 jika sebagai output. Selain itu, pin-pin port D juga memiliki untuk fungsi-fungsi alternatif khusus sebagai berikut:
1. PD7: OC2 ( Ouput Compare Timer/Counter 1) 2. PD6: ICP1 ( Timer Counter 1 input capture)
3. PD5: OC1A ( Output Compare A Timer /Counter1) 4. PD4: OC1B ( Output Compare B Timer/Counter 1) 5. PD3: INT1 ( External Interrupt 1 Input)
6. PD2: INT0 ( External interrupt 0 Input)
7. PD1: TXD ( USART Transmit) 8. PD0: RXD ( USART Receive)
5. RESET
RST pada pin 9 merupakan pin reset yang akan bekerja bira diberi pulsa rendah (aktif Low) selama minimal 1,5us.
6. XTAL2
Merupakan out put dari penguat dari osilator pembalik 7. XTAL1
Merupakan input ke penguat osilator pembalik dan input ke internal clock.
8. AVCC
Avcc adalah pin masukan catu daya yang digunakan untuk masukan analog ADC yang terhubung ke Port A. Kaki ini harus secara eksternal terhubung ke Vcc melalui lowpass filter.
9. AREF
AREF adalah pin masukan referensi analog untuk ADC. Untuk operasionalisasi ADC, suatu level tegangan antara AGND dan Avcc harus dibeikan ke kaki ini.
10. AGND
AGND adalah kaki untuk analog ground. Hubungkan kaki ini ke GND, kecuali jika board memiliki anlaog ground yang terpisah.
2.2.3 Peta Memori ATMega8535
Mikrokontroller ATMega8535 memiliki 3 jenis memori yaitu memori program, memori data dan memori EEPROM.Ketigannya memiliki ruang-ruang tersendiri dan terpisah seperti terlihat pada gambar 2.3
Gambar 2.3 Organisasi memori ATMega8535
1. Memori Program
ATMega8535 memiliki kapasitas memori program sebesar 8 Kbyte yang terpetakan dari alamat 0000h – 0FFFh dimana masing-masing alamat memiliki lebar data sebesar 16 bit.Sehingga organisasi memori program seperti ini sering dituliskan dengan 4K x 16 bit.Memori program ini juga terbagi menjadi dua yaitu program boot dan juga bagian program aplikasi.
2. Memori Data
ATMega8535 memiliki kapasitas memori data sebesar 608 byte yang terbagi menjadi 3 bagian yaitu register serba guna,register I/O dan
SRAM. 32 byte alamat terendah digunakan untuk register serbaguna yaitu R0 – R31. 64 byte berikut nya digunakan untuk register I/O yang
digunakan untuk mengatur fasilitas timer
/counter,interrupsi,ADC,USART,SPI,EEPROM dan port I/O seperti Port A, Port B, Port C, dan Port D. Selanjutnya 512 byte diatasnya digunakan untuk memory data SRAM .
Jika register-register I/O diatas diakses seperti mengakses data pada memori ( Jika kita menggunakan instruksi LD atau ST ) maka register I/O diatas menempati alamat 0020-005F. Tetapi jika register- register I/O diakses seperti mengakses I/O pada umumnya ( menggunakan instruksi IN/ IOUT) maka register I/O diatas menempati alamat memori 0000h – 003Fh.
32 Register 64 I/O Register
Internal SRAM (512 x 8)
$0000 - $001F
$0020 - $005F
$0060
$025F 64 I/O Register
$0000
$003F
(a)
(b)
Gambar 2.4 (a) Register I/O Sebagai Memori Data, (b) Register I/O sebagai I/O
3. Memori EEPROM
ATMega8535 memiliki memori EEPROM sebesar 512 byte yang terpisah dari memori program maupun dari memori data. Memori
EEPROM ini hanaya dapat diakses dengan menggunakan register-register I/O yaitu register EEPROM Addres ( EEARH-EEARL),register EEPROM Data (EEDR) dan register EEPROM control ( EECR). Untuk megakses memory EEPROM ini diperlakukan sperti mengakses data eksternal sehingga waktu dari eksekusi relatif lebih lama dibadingkan jika kita mengakses data dari SRAM.
2.2.4 Register Serba guna ( General Purpose Register)
ATMega8535 memiliki 32 byte register serbaguna yang terletak pada awal alamat RAM. Dari 32 byte register serba guna 6 byte terakhir juga digunakan sebagai register pointer yaitu register pointer X,register pointer Y dan Register pointer Z.
Gambar 2.5 Register Serba guna
2.2.5 USART (Universal Synchronous and Asynchoronous Serial Receiver And Transmitter)
Universal Synchronous Serial Receiver and Transmitter (USART) juga merupakan salah satu metode komunikasi serial yang dimiliki oleh ATMega8535.
USART merupakan komunikasi yang memiliki fleksibilitas yang tinggi, yang dapat kita gunakan untuk melakukan transfer data baik antara mikrokontroler maupun dengan modul-modul eksternal termasuk PC yang memiliki fitur UART.
USART memungkinkan transmisi data baik secara synchronous maupun asynchronous sehingga dengan demikian USART pasti kompatibel dengan UART.
Pada ATMega8535,pengaturan secara umum pengaturan mode komunikasi baik Synchronous maupun Asynchronous adalah sama, perbedaannya hanya terletak pada sumber clocknya saja. Pada mode Asynchronous masing -masing Peripheral memiliki sumber clock sendiri sedang kan pada mode Synchronous hanya ada satu sumber clock yang digunakan secra bersama- sama. Dengan demikian secara hardware untuk mode Asynchronous hanya membutuhkan 2 pin yaitu TXD dan RXD sedangkan untuk mode Synchronous harus 3 pin yaitu TXD,RXD dan XCK.
2.2.6 Status Register (SREG)
Register SREG digunakan untuk menyimpan informasi dari hasil operasi aritmatika yang terakhir . Informasi-informasi dari register SREG dapat digunakan untuk mengubah alur program, yang sedang dijalankan dengan mengunakan instruksi percabangan . Data SREG akan selalu berubah jika setiap instruksi atau operasi padaALU dan datanya tidak otomatis tersimpan apabila terjadi instruksi percabangan baik karena instruksi maupun lompatan.
Gambar 2.6 Status Register
Status Register ATMega8535 :
Bit 7 – I : Global Interrupt Enable
Bit I digunakan untuk mengaktifkan interrupsi secara umum ( interrupsi global). Jika bit I benilai “1” maka interrupsi secara umum akan aktif , tetapi jika bernilai “0” maka tidak ada satupun interrupsi yang aktif.Pengaturan jenis- jenis interrupsi apa sja yang akan aktif dilakukan dengan mengatur register kontrol yang sesuai dengan jenis interrupsi tersebut, dengan terlebih dahulu mengaktifkan interupsi global,yaitu bit I diset‟1‟.
Bit 6 – T : Bit Copy Storage
Bit T digunakan untuk mementukan bit sumber atau bit tujuan pada instruksi bit copy. Pada instruksi BST, data akan dicopy dari register ke bit T( Bit T sebagai tujuan) sedangkan pada instruksi BLD, bit T akan di copy ke register ( Bit T Sebagai Sumber).
Bit 5 – H : Half carry Flag
Bit H digunakan untuk menunjukkan ada tidaknya setengah carry pada operasi aritmatika BCD,yaitu membagi satu byte data menjadi dua bagian (masing-masing 4 bit) dan masing-masing bagian dianggap sebagai 1 digit desimal.
Bit 4 – S: Sign bit
Bit S merupakan kombinasi antara bit V dan bit N, yaitu dengan meng- XOR-kan bit V dan bit N.
Bit 3 – V : Two‟s Complement over flow flag
Bit V digunakan untuk mendukun operasi aritmatika komplemen 2.Jika terjadi luapan pada operasi aritmatika bilangan komplemen 2 maka akan menyebabkan bit V bernilai “1”.
Bit 2 - N : Negative Flag
Bit N digunakan untuk menunjukkan apakah hasil sebuah operasi aritmatika ataupun operasi logika bernilai negatif atau tidak.Jika hasilnya negatif maka bit N bernilai “1” dan jika hasilnya bernilai positif maka bit N bernila ‟0”.
Bit 1 - Z : Zero Flag
Bit Z digunakan untuk menunjukkan hasil operasi aritmatika ataupun operasi logika apakah bernilai nol atau tidak.Jika hasilnya nol maka bit Z bernilai
“1” dan jika hasilnya tidak nol maka bit Z bernilai‟0”.
Bit 0 – C : Carry flag
Bit C digunakan untuk menunjukkan hasil operasi aritmatika ataupun logika apakah ada carry atau tidak.Jika ada carry maka bit C bernilai ‟1” dan jikatidak ada carry maka bit C akan bernilai “0”.
2.3 MQ-7 Sensor Gas CO
Sensor MQ-7 merupakan sensor gas karbon monoksida (CO) yang berfungsi untuk mengukurkonsentrasi gas karbon monoksida (CO). Sensor ini memiliki sensitivitas tinggi dan waktu respon yang cepat. Keluaran yang dihasilkan oleh sensor ini adalah berupa sinyal analog. Sensor ini juga
membutuhkan tegangan direct current (DC) sebesar 5V. Pada sensor ini terdapat nilai resistansi sensor (Rs) yang dapat berubah bila mendeteksi gas dan juga sebuah pemanas yang digunakan sebagai pembersih sensor dari kontaminasi udara dari luar. Sensor ini mampu mendeteksi kadar nilai karbon monoksida dalam udara dengan cakupan antara 20-2000 ppm.
Sensor ini digunakan untuk mendeteksi keberadaan gas CO (karbon monoksida) yang merupakan hasil pembakaran pada kendaraan. Sensor ini terdiri dari keramik Al2O2 , lapisan tipis SnO2, elektroda serta heater yang digabungkan dalam suatu lapisan kerak yang terbuat dari plastik dan stainless. Apabila terdeteksi gas CO maka tegangan output pada sensor akan naik, sehingga konsentrasi gas akan menurun dan terjadi proses deoksidasi. Akibatnya permukaan dari muatan negatif oksigen akan berkurang, ketinggian permukaan sambungan penghalang pun akan ikut terjadi. Hal ini mengakibatkan penurunan resistansi sensor yang juga memiliki sebuah heater sebagai pembersih udara.
Sensor ini memerlukan tegangan pemanas (power heater) sebesar 5V, resistansi beban (load resistance), dan keluaran sensor dihubungkan ke pin ADC (pengubah nilai analog ke digital), sehingga keluaran dapat ditampilkan dalam bentuk sinyal digital. Maka nilai digital yang berupa keluaran sensor ini dapat ditampilkan pada penampil cairan kristal penampil.
Gambar 2.7 Sensor MQ-7
MQ-7 digunakan dalam peralatan untuk mendeteksi gas karbon monoksida (CO) dalam kehidupan sehari-hari, industri, atau mobil. Fitur dari sensor gas MQ7 ini adalah mempunyai sensitivitas yang tinggi terhadap karbon monoksida (CO), stabil, dan berumur panjang. Sensor ini menggunakan catu daya heater : 5V AC/DC dan menggunakan catu daya rangkaian : 5VDC, jarak pengukuran : 20 - 2000ppm untuk ampu mengukur gas karbonmonoksida.
Bentuk sensor ini mirip dengan sensor MQ-3 yang digunakan untuk mendeteksi alkohol. Kemasan sensor MQ-7 tersedia dalam dua macam yaitu dari bahan metal dan plastic. Sensor ini memiliki sensitivitas yang tinggi dan waktu respon yang cepat. Output sensor berupa resistansi analog. Rangkaian driver pun sangat sederhana, yang dibutuhkan hanya suplai daya 5V untuk heater coil, menambahkan resistansi beban (RL), dan menghubungkan output ke ADC.
Struktur dan konfigurasi sensor gas MQ-7 Pertama adalah material sensor yaitu tin dioxide (SnO2). MQ-7 memiliki 6 pin, 4 pin yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 pin digunakan untuk memberikan pemanasan material sensor.
Hambatan permukaan sensor Rs diperoleh melalui dipengaruhi sinyal output tegangan dari resistansi beban RL yang seri.). Lapisan sensitif dari MQ-7 komponen gas sensitif terbuat dari SnO2 dengan stabilitas.
Jadiia memiliki stabilitas jangka panjang yang sangat baik.
Nilai resistansi MQ-7 adalah perbedaan untuk berbagai jenis dan berbagai gas.
Jadi, Bila menggunakan komponen ini, penyesuaian sensitivitas sangat diperlukan. Penulis sarankan pembaca mengkalibrasi detektor untuk CO 200ppm di udara dan menggunakan nilai resistansi beban itu (RL) sekitar 10 KΩ (5KΩ sampai 47 KΩ).
a) Ketika secara akurat mengukur, titik alarm yang tepat untuk detektor gas harus ditentukan setelah mempertimbangkan pengaruh suhu dan kelembaban.Sensitivitas Program menyesuaikan, hubungkan sensor ke rangkaian aplikasi
b) Menghidupkan daya, terus pemanasan melalui listrik lebih dari 48 jam.
c) Sesuaikan beban perlawanan RL sampai Anda mendapatkan nilai sinyal yang menanggapi konsentrasi karbon monoksida tertentu pada titik akhir dari 90 detik.
d) Sesuaikan lain beban resistansi RL sampai Anda mendapatkan nilai sinyal yang menanggapi konsentrasi CO di titik akhir dari 60 detik.
Tabel 2.2. Komponen Sensor MQ-7
No Parts Materials
1 Gas sensing layer SnO2
2 Electrode Au
3 Electrode line Pt
4 Heater coil Ni-cralloy
5 Tubular ceramic Al2O3
6 Anti-explosion network
Stainless steel gauze (sus316 100- mesh)
7 Clamp ring Copper plating Ni
8 Resin bane Bakelite
9 Tube pin Copper plating Ni
Struktur dan konfigurasi MQ-7 sensor gas ditunjukkan pada gambar. 2.8.
(Konfigurasi A atau B), sensor disusun oleh mikro AL2O3 tabung keramik, Tin Dioksida (SnO2) lapisan sensitif, elektroda pengukuran dan pemanas adalah tetap menjadi kerak yang dibuat oleh plastik dan stainless steel bersih. Pemanas menyediakan kondisi kerja yang diperlukan untuk pekerjaan komponen sensitif.
MQ-7 dibuat dengan 6 pin, 4 dari mereka yang digunakan untuk mengambil sinyal, dan 2 lainnya digunakan untuk menyediakan arus pemanasan.
Gambar 2.8 Konfigurasi MQ-7
2.4 LCD 16x2 karakter
Sebagai antar muka pada tangki pemanas ini menggunakan LCD 16x2 karakter.
LCD akan menampilkan keadaan yang terjadi pada tangki.
Gambar 2.9 LCD 16x2 Karakter
Display elektronik adalah salah satu komponen elektronika yang berfungsi sebagai tampilan suatu data, baik karakter, huruf ataupun grafik. LCD (Liquid Cristal Display) adalah salah satu jenis display elektronik yang dibuat dengan
teknologi CMOS logic yang bekerja dengan tidak menghasilkan cahaya tetapi memantulkan cahaya yang ada di sekelilingnya terhadap front-lit atau mentransmisikan cahaya dari back-lit. LCD (Liquid Cristal Display) berfungsi sebagai penampil data baik dalam bentuk karakter, huruf, angka ataupun grafik.
LCD adalah lapisan dari campuran organik antara lapisan kaca bening dengan elektroda transparan indium oksida dalam bentuk tampilan seven-segment dan lapisan elektroda pada kaca belakang. Ketika elektroda diaktifkan dengan medan listrik (tegangan), molekul organik yang panjang dan silindris menyesuaikan diri dengan elektroda dari segmen. Lapisan sandwich memiliki polarizer cahaya vertikal depan dan polarizer cahaya horisontal belakang yang diikuti dengan lapisan reflektor. Cahaya yang dipantulkan tidak dapat melewati molekul-molekul yang telah menyesuaikan diri dan segmen yang diaktifkan terlihat menjadi gelap dan membentuk karakter data yang ingin ditampilkan.
Dalam modul LCD (Liquid Cristal Display) terdapat microcontroller yang berfungsi sebagai pengendali tampilan karakter LCD (Liquid Cristal Display). Microntroller pada suatu LCD (Liquid Cristal Display) dilengkapi
dengan memori dan register. Memori yang digunakan microcontroler internal LCD adalah :
DDRAM (Display Data Random Access Memory) merupakan memori tempat karakter yang akan ditampilkan berada.
CGRAM (Character Generator Random Access Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana bentuk dari karakter dapat diubah-ubah sesuai dengan keinginan.
CGROM (Character Generator Read Only Memory) merupakan memori untuk menggambarkan pola sebuah karakter dimana pola tersebut merupakan karakter dasar yang sudah ditentukan secara permanen oleh pabrikan pembuat LCD (Liquid Cristal Display) tersebut sehingga pengguna tinggal mangambilnya sesuai alamat memorinya dan tidak dapat merubah karakter dasar yang ada dalam CGROM.
Register control yang terdapat dalam suatu LCD diantaranya adalah.
Register perintah yaitu register yang berisi perintah-perintah dari mikrokontroler ke panel LCD (Liquid Cristal Display) pada saat proses penulisan data atau tempat status dari panel LCD (Liquid Cristal Display) dapat dibaca pada saat pembacaan data.
Register data yaitu register untuk menuliskan atau membaca data dari atau keDDRAM. Penulisan data pada register akan menempatkan data tersebut keDDRAM sesuai dengan alamat yang telah diatur sebelumnya.
Pin, kaki atau jalur input dan kontrol dalam suatu LCD (Liquid Cristal Display) diantaranya adalah :
Pin data adalah jalur untuk memberikan data karakter yang ingin ditampilkan menggunakan LCD (Liquid Cristal Display) dapat dihubungkan dengan bus data dari rangkaian lain seperti mikrokontroler dengan lebar data 8 bit.
Pin RS (Register Select) berfungsi sebagai indikator atau yang menentukan jenis data yang masuk, apakah data atau perintah. Logika low menunjukan yang masuk adalah perintah, sedangkan logika high menunjukan data.
Pin R/W (Read Write) berfungsi sebagai instruksi pada modul jika low tulis data, sedangkan high baca data.
Pin E (Enable) digunakan untuk memegang data baik masuk atau keluar.
Pin VLCD berfungsi mengatur kecerahan tampilan (kontras) dimana pin ini dihubungkan dengan trimpot 5 Kohm, jika tidak digunakan dihubungkan ke ground, sedangkan tegangan catu daya ke LCD sebesar 5 Volt.
Tabel 2.3 Pin –Pin Konfigurasi Pada LCD
Pin Simbol dan Fungsi
1 GND
2 VCC (+5v)
3 Pengatur Kontras
4 (RS) ==>> 0 = Instruction input / 1 = Data input
5 (R/W) ==>> 0 = Write to LCD Module / 1= Read from LCD module
6 (E) ==>>Enable Signal
7 (DB0) ==>> Data Pin 0
8 (DB1) ==>> Data Pin 1
9 (DB2) ==>> Data Pin 2
10 (DB3) ==>> Data Pin 3
11 (DB4) ==>> Data Pin 4
12 (DB5) ==>> Data Pin 5
13 (DB6) ==>> Data Pin 6
14 (DB7) ==>> Data Pin 7
15 (VB+) ==>> back light (+5v)
16 (VB-) ==>> back light (GND)
Adapun konfigurasi dan deskripsi dari pin-pin LCD antara lain:
1. Pin 1 dihubungkan ke Gnd 2. Pin 2 dihubungkan ke Vcc +5V
3. Pin 3 dihubungkan ke bagian tegangan potensiometer 10 kΩ sebagai pengatur kontras.
4. Pin 4 untuk membritahukan LCD bahwa sinyal yang dikirim adalah data, jika Pin 4 ini diset ke logika 1 (high, +5V), atau memberitahukan bahwa sinyal yang dikirim adalah perintah jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V).
5. Pin 5 digunakan untuk mengatur fungsi LCD. Jika di set ke logika 1 (high, +5V) maka LCD berfungsi untuk menerima data (membaca data). Dan fungsi untuk mengeluarkan data, jika pin ini di set ke logika 0 (low, 0V). Namun
kebanyakan aplikasi hanya digunakan untuk menerima data, sehingga pin 5 ini selalu dihubungkan ke Gnd.
6. Pin 6 adalah terminal enable. Berlogika 1 setiap kali pengiriman atau pembaca data.
7. Pin 7 – Pin 14 adalah data 8 bit data bus (Aplikasi ini menggunakan 4 bit MSB saja, sehingga pin data yang digunkan hanya Pin 11 – Pin 14).
8. Pin 15 dan Pin 16 adalah tegangan untuk menyalakan lampu LCD.
2.5 Power Supply
ATMega 8535 dapat diaktifkanmelalui koneksiUSBataudengan satu daya eksternal. Sumberdayadipilih secara otomatis.Eksternal(non-USB) dapat di ambil baik berasaldari AC ke adaptor DC ataubaterai. Adaptor ini dapat dihubungkan dengan menancapkan plug jack pusat-positif ukuran 2.1mm konektor POWER.
Ujung kepala dari baterai dapat dimasukkan kedalam Gnd dan Vin pin header dari konektor POWER.Kisaran kebutuhan daya yang disarankan untuk board ATMega 8535 adalah7 sampai dengan 12 volt, jika diberi daya kurang dari 7 volt kemungkinan pin 5v ATMega 8535 dapat beroperasi tetapi tidak stabil kemudian jikadiberi daya lebih dari 12V, regulator tegangan bisa panas dan dapat merusak board ATMega 8535.
VIN. Tegangan masukan kepada board ATMega 8535 ketika itu menggunakan sumber daya eksternal (sebagai pengganti dari 5 volt koneksi USB atau sumber daya lainnya) 5V. Catu daya digunakan untuk daya mikrokontroler dan komponen lainnya. Sebuah pasokan 3,3Volt dihasilkan oleh regulator on- board. GND. Ground pin.
2.6 Buzzer
Buzzer adalah sebuah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengubah getaran listrik menjadi getaran suara. Pada dasarnya prinsip kerja buzzer hampir sama dengan loud speaker, jadi buzzer juga terdiri dari kumparan yang terpasang pada diafragma dan kemudian kumparan tersebut dialiri arus sehingga menjadi elektromagnet, kumparan tadi akan tertarik ke dalam atau keluar, tergantung dari arah arus dan polaritas magnetnya, karena kumparan dipasang pada diafragma maka setiap gerakan kumparan akan menggerakkan diafragma secara bolak-balik sehingga membuat udara bergetar yang akan menghasilkan suara. Buzzer biasa digunakan sebagai indikator bahwa proses telah selesai atau terjadi suatu kesalahan pada sebuah alat (alarm).
Gambar 2.10 Buzzer
BAB III
PERANCANGAN SISTEM DAN SISTEM KERJA RANGKAIAN
3.1 Blok Diagram
TAMPILAN LCD 16X2 PSA 5 V
SIGNAL CONDITIONING
(OP-AMP)
SENSOR MQ7 ATMEG 8535
Gambar 3.1 Blok Diagram
Dari gambar 3.1, Perancangan suatu alat yang akan dibuat merupakan suatu tahapan yang sangat penting dalam membuat satu program ataupun melanjutkan kelangkah selanjutnya karena dengan perancanaan kita akan mendapatkan hasil yang lebih maksimal, seperti alat ukur konsentrasi Karbon Monoksida (CO) ini.
Fungsi Setiap Blok
Power Suplay : Sebagai Sumber Tegangan
Sensor MQ-7 : Sebagai Pendteksi Gas Karbon Monoksida (CO)
ATMaga8535 : Sebagai media pengkonversi waktu, dan mengkonversi data menjadi adc
LCD 16X2 : Sebagai output tampilan instruksi dari ATMega 8535.
3.2 Rangkaian Lengkap Alat Pendeteksi Karbon Monoksida Berbasis ATMega 8535
Dengan Sensor MQ-7
Dari gambar 3.2, Rangkaian tersebut berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem yang ada. Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC Mikrokontroler ATMega8535. Semua program diisikan pada memori dari IC ini sehingga rangkaian dapat berjalan sesuai dengan yang dikehendaki.
Gambar 3.2 Rangkaian lengkap
Untuk men-download file heksadesimal kemikrokontroler, Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd dari kaki mikrokontroler dihubungkan ke USB via programmer. Kaki Mosi, Miso, Sck, Reset, Vcc dan Gnd pada mikrokontroler terletak pada kaki 17, 18, 19, 20 dan 1. Apabila terjadi keterbalikan pemasangan jalur ke ISP Programmer, maka pemrograman mikrokontroler tidak dapat dilakukan karena mikrokontroler tidak akan bias merespon.
3.3 Rangkaian PCB Layout
Gambar 3.3 PCB Layout
3.4 Rangkaian Power Suply
Power Supply sebagai sumber tegangan listrik. Rangkaian power supplay pada alat ini berfungsi sebagai sumber daya untuk menghidupkaan sistem.
Gambar 3.4 Power Suply
Dalam rangkaian ini peneliti memakai IC regulator 7805 digunakan untuk menurunkaan tegangan 12 volt menjadi 5 volt. Dimana masukan rangkaian ini adalah dari baterai sebesar 12 volt dan keluaran rangkaian ini sebesar 5 volt dan akan di pergunakan untuk menghidupkan sistem dalam penelitian ini.
3.5 Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535
Sebagai pengontrol rangkaian elektronik dan menjalankan program.
Gambar 3.5 ATMega 8535
3.6 Rangkaian Skematik LCD (Liquid Crystal Display)
Pada alat ini, display yang digunakan adalah LCD (Liquid Crystal Display) 20 x 4. Untuk blok ini tidak ada komponen tambahan karena mikrokontroler dapat memberi data langsung ke LCD, pada LCD Hitachi - M1632 sudah terdapat driver untuk mengubah data ASCII output mikrokontroler menjadi tampilan karakter. Pemasangan potensio sebesar 5 KΩ untuk mengatur kontras karakter yang tampil. Gambar 3.4 berikut merupakan gambar rangkaian LCD yang dihubungkan ke mikrokontroler.
LCD berfungsi sebagai penampil hasil pengukuran berupa karakter. Dari gambar dibawah port yang dipakai untuk menghubungkan LCD dengan ATMega 8535.
Gambar 3.6 LCD 16x2
Dari gambar 3.6, rangkaian ini terhubung ke PC.0... PC.5, yang merupakan pin I/O dua arah dan SPI mempunyai fungsi khusus sebagai pengiriman data secara serial. Sehingga nilai yang akan tampil pada LCD display akan dapat dikendalikan oleh Mikrokontroller ATMega8535.
3.7 Rangkaian Sensor MQ-7
Sensor MQ-7 untuk mendeteksi kadar CO di udara.
Perancangan rangkaian ini berfungsi sebagai pendeteksi tingkat karbondioksida yang terdapat pada udara ataupun udara yang akan di uji. Menurut datasheet, output yang ikeluarkan sensor MQ7 berupa tegangan dalam bentuk nilai bit yang kemudian diubah menjadi nilai vcc oleh pin AtMega 8535 yang mana mengindikasikan suatu nilai kadar CO tertentu.
Agar bagian data pada sensor MQ-7 dapat membaca keadaan karbondioksida, maka diperlukan catu ke bagian power dan op amp nya sebagai penguat si sensor.
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada gambar di bawah ini.
Gambar 3.7 Sensor MQ-7
3.8 Flowchart
Mulai
Inisialisasi LCD
Inisialisasi MQ
Inisialisasi Mikrokontroller
ATMEGA 8535
Baca Sensor
Op AMP
Tebaca
Tidak
ATMEGA 8535
Sesuai batas aman
Hidupkan Indikator buzzer dan LED
Matikan Indikator buzzer dan LED Kalibrasi
Tampilkan keadaan Di LCD
END
Gambar 3.8 Flowchart
Keterangan Flowchart
1. Mulai dengan menginisiasi LCD, dimna saat power on maka LCD akan hidup dan menampilkan program yang sudah dibuat seperti tampilan nama dan NIM.
2. Inisialisasi Sensor (Sensor Warm-Up)
Pada saat power on maka rangkaian akan berada dalam kondisi warm up dengan waktu kurang lebih 3-5 menit untuk menstabilkan tegangan dan kondisi sensor.
3. Arus akan dikuatkan oleh OP/AMP untuk menghasilkan arus yang dibutuhkan oleh rangkaian.
4. Pembacaan Sensor
Pada pembacaan sensor pada LCD telah diubah ke dalam bentuk tegangan. Pada saat pembacaan LCD menunjukkan kadar CO dalam satuan ppm, maka alat berarti berfungsi. Jika pembacaan di LCD tidak ada, maka ulangi ke inisiasi LCDnya.
5. Kalibrasi sensor
Saat sesuai dengan batas aman, maka buzzer tidak akan hidup. Apabila melewati batas aman, maka indicator nya akan hidup. Indicator akan sesuai dengan tiga tahapan, yakni batas aman, sedang, dan bahaya yang ditandai dengan lampu LED dan buzzer.
BAB IV
HASIL DAN ANALISA DATA
4.1 Tempat Dan Waktu Pengujian
Pengujian pengukuran dilakukan terhadap beberapa sampel, dimana hasil pengukuran yang terbaca berupa hasil yang acak. Pengujian ini dilakukan di :
Tempat : Fakultas MIPA Tanggal : 18 Juni 2017 Waktu / Pukul : 15.00 – 16.20 WIB
Pengujian dilakukan dengan metode pengukuran langsung pada udara dan sumber gas CO yang akan diuji dengan penunjukan pada alat ukur.
4.2 Pengujian Mikrokontroller dan Port
Pengujian pada rangkaian mikrokontroler ATMega 8535 ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian power supply sebagai sumber tegangan. Kaki 10 dan 30 dihubungkan dengan sumber tegangan 5 volt, sedangkan kaki 11 dan 31 dihubungkan dengan ground. Kemudian tegangan pada kaki 10 diukur dengan menggunakan Voltmeter. Dari hasil pengujian didapatkan tegangan pada kaki 10 sebesar 4,9 volt. Langkah selanjutnya adalah memberikan program sederhana pada mikrokontroler ATMega 8535 untuk menguji port port yang terdapat pada AtMega8535, program yang diberikan adalah sebagai berikut:
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
#include <alcd.h>
void main() { lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_putsf("Ismail Hakim");
DDRA=0xFF;
PORTA = 0xFF;
DDRB = 0xFF;
PORTB = 0xFF;
DDRC=0xFF;
PORTC = 0xFF;
DDRD = 0xFF;
PORTD = 0xFF;
}
4.3 Pengujian Power Supply
Power supply berfungsi untuk menyuplai tegangan ke alat tersebut. Tegangan yang dibutuhkan alat adalah 5 volt. Pengujian power supply dilakukan untuk mengetahui apakah tegangan yang masuk ke alat tersebut bernilai 5 volt.
Tabel 4.1 Data Hasil Uji Power Suply
Vin Vout
11,47 4,98
Gambar 4.1 Uji Power Suply 4.4 Pengujian LCD
LCD dot matriks 16 x 2 karekater dapat dihubungkan langsung dengan mikrokontroler ATMega8535, disini fungsi LCD adalah sebagai tampilah hasil pengukuran dan diberi beberapa keterangan. Pada penelitian ini LCD dihubungkan kemikrokontroler melalui PortC.0 ~ PortC.5 yang berfungsi bus data. Adapaun data yang dikirimkan oleh mikrokontroler merupakan kode ASCIIdata dalam bentuk bilangan biner, dimana data tersebut dapat diterjemahkan oleh LCD ke bentuk karakter.
Pengiriman data yang dari mikrokontroler diatur oleh pin EN, RS dan RW.
Jalur EN dinamakan Enable. Jalur ini digunakan untuk memberi tahu LCD bahwa ada data yang sedang dikirimkan. Untuk mengirim data ke LCD, maka melalui program EN harus dibuat berlogika “low” dan set (high) pada dua jalur kontrol yang lain (RS dan RW). Jalur RW adalah jalur kontrol Read/write. Ketika RW berlogika low (0), maka informasi pada bus akan dituliskan pada LCD. Ketika RW berlogika high (1), maka program melakukan pembacaan memori dari LCD.
Dalam penelitian ini umumnya pin RW selalu diberikan logika low(0)
Dengan mengikuti keterangan diatas kita dapat membuat program untuk menampilkan karakter pada LCD. Program yang diisikan ke mikrokontroler untuk menampilkan karakter pada LCD adalah sebagai berikut :
Gambar 4.2 Uji LCD
// program tes LCD
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
#include <alcd.h>
void main()
{ lcd_init(16);
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_putsf("Ismail Hakim");
lcd_gotoxy(0, 1);
lcd_putsf("142411092");
}
4.5 Pengujian Udara di Beberapa Tempat No Jenis
1 Udarabebas 104 – 115 ppm
2 Hembusan napas 116 – 132 ppm
3 Asap rokok 152 –
268 ppm
4 Asap anti nyamuk bakar
132 – 172 ppm
5 Asap sepeda motor 192 – 330 ppm
6 Asap solder 128 –
153 ppm
Gambar 4.3 Proses Pengujian
Berikut ini data dan grafik hasil pengujian alat ukur konsentrasi Karbon Monoksida (CO) di beberapa tempat dengan sumber CO yang berbeda.
Tabel 4.2 Hasil pengukuran CO di beberapa tempat
No. Sampel Pembacaan
LCD (ppm)
CO Ref (ppm)
Waktu (detik)
Status
1. Udara Bebas 115 135 600 Aman
2. Hembusan Napas 132 135 610 Mengancam
3. Asap Rokok 268 135 612 Bahaya
4. Anti Nyamuk Bakar
172 135 600 Bahaya
5. Asap Sepeda Motor
330 135 615 Bahaya
6. Asap Solder 153 135 600 Bahaya
0 50 100 150 200 250 300 350
Kadar CO Referensi
Gambar 4.4 Grafik perbandingan hasil uji CO dengan referensi
4.6 Analisa Data
Pada uji coba rangkaian ATMega 8535 terhubung dengan LCD, diperlukan pemanggilan library“#include <LiquidCrystal.h>” yang berfungsi untuk menambahkan fungsi-fungsi program menampilkan karakter pada LCD.
Kemudian “LiquidCrystal lcd(8,9,10,11,12,13);” adalah listing program untuk pengaturan letak pin-pin kaki LCD dihubungkan ke pin-pin ATMega 8535.
Penulisan pin-pin ini harus sesuai antara program dengan alat yang telah dipasang.
Selanjutnya “lcd_begin(16,2);” yaitu pengaturan jumlah baris dan kolom sesuai LCD yang digunakan. Karena yang digunakan yaitu LCD 16x2 karakter, maka penulisan pada program ini yaitu “lcd_begin(16,2);”. Apabila menggunakan LCD yang berukuran 16 x 2, maka pada program seharusnya tertulis
“lcd_begin(16,2);”.
Dalam penggunaan sensor gas CO yaitu MQ-7, kita harus melakukan pemanasan alat (warm up) yang bertujuan untuk menstabilkan pembacaan sensor.Waktu yang dibutuhkan berkisar 3-5 menit sebelum penggunaan alat.
Dari data pengujian kadar CO di beberapa tempat dan sumber gas CO yang telah kita lakukan, kita dapat melihat beberapa sumber gas CO yang berbahaya. Salah satu sumber gas CO yang berbahaya yaitu asap kendaraan bermotor dan asap rokok, yang mana dalam kesehariannya banyak kita jumpai.
Alat pengukur kadar CO sangat berguna dalam kehidupan modern ini, dengan banyaknya sumber- sumber polutan CO kita jumpai. Dalam ruang public umum banyak kita jumpai perokok yang tidak mengetahui bahaya asap rokok yang dihasilkan dengan kadar CO yang sangat tinggi. Dengan adanya alat pengukur CO ini, kita dapat menekan jumlah sumber polutan CO terutama di ruang publik.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Setelah melakukan pengujian dan pembahasa mengenai alat ukur konsentrasi Karbon Monoksida COdengan sensor MQ-7 dapat disimpulkan bahwa:
1. Sistem alat ukur kadar Karbon Monoksida CO memerlukan tegangan yang stabil. Sehingga harus membutuhkan waktu yang relatif lebih lama untuk mencapai kestabilan. Prinsip kerja dari alat ini adalah MQ-7 sebagai sensor gas CO akan menerima signal analog dan mengubahnya dengan ADC menjadi signal digital, kemudian LCD akan menampilkan hasil dari pengukuran kadar CO dalam satuan ppm.
2. Dari pengujian yang telah dilakukan, didapat hasil dari pendeteksian gas CO di udara bebas dan asap rokoksebesar 115 ppm dan 268 ppm, dimana status udara bebas aman sedangkan asap rokok berbahaya.
3. ATMega 8535 sebagai basisnya memiliki sistem pemrosesan sinyal yang baik sehingga memerlukan rangkaian kompensasi untuk mengatasi gangguan sensor terhadap tempratur dan kelembaban udara.Dalam pemrograman ATMega 8535 menggunakan bahasa C dan aplikasi AVR sebagai software pembantu.
5.2 Saran
1. Diharapkan sebelum melakukan pengujian kadar konsentrasi CO, sebaiknya alat dipanaskan terutama sensor MQ-7 untuk menstabilkan pembacaan dari sensor.
Dan Untuk mendapatkan hasil pengujian yang lebih akurat kita dapat mengubah kepekaan dari sensor atau mengganti dengan sensor yang lebih akurat.
2. Setelah melakukan pengujian kita dapat mengetahui sumber polutan CO yang berbahaya, kemudian diharapkan dapat mencegah dan mengurangi sumber polutan tersebut.
3. Alat ini masih dapat dikembangkan dalam fungsi dan spesifikasinya dengan menambah beberapa komponen atau menggantinya sesuai kebutuhan kita.
DAFTAR PUSTAKA
Bejo, A. 2008. C dan AVR Rahasia Kemudahan Bahasa C dalam Mikrokontroller ATMega8535. Edisi I. Yogyakarta : Graha Ilmu
Bishop, Owen.2004. Dasar-dasar Elektronika.Terjemahan.Jakarta: Erlangga.
Endra, Pirowarno.1998.Mikroprocessor dan Interfacing. Edisi 1, Yogyakarta : Penerbit Andi.
Ikrham, Y.2016 Sensor Asap MQ-7. Malang : Universitas Brawijaya.
Malvino. 1985. Prinsip – prinsip elektronika, Edisi III, Jilid 1. Jakarta :Gramedia Pustaka Umum.
Sasmito, Agus. 2005. Standardisasi Gas Buang Pada Kendaraan Bermotor.
Semarang : Polines.
Yatsun, Roby. 2017. Rancang Bangun Miniatur Sistem Kendali Dan Tangki Pemanas Berbasis ATMega 8535 Dan Interface Labview. Medan : Winda http://www.delta-electronic.com/
Diakses pada : 14 Januari 2017 Pukul : 20.18 WIB.
http://robotbego.blogspot.com/2010/02/mikrokontroler-atmega8535.html Diakses pada : 15 Januari 2017
Pukul : 10.25 WIB.
http://jembatan4.blogspot.co.id/2013/09/atmosfer-bumi.html Diakses Pada : 15 Januari 2017
Pukul : 10.42 WIB.
https://pemudaminangkabau.wordpress.com/2013/02/28/pengertian- mikrokontroler-atmega8535/
Diakses Pada : 15 Januari 2017 Pukul : 11.10 WIB.
LAMPIRAN
Listing Program
/*******************************************************
This program was created by the CodeWizardAVR V3.27 Automatic Program Generator
© Copyright 1998-2016 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.
http://www.hpinfotech.com Project : D3 Metrologi Version :
Date : 1/30/2017 Author : Jaya, Roby Company : J-Tech Comments:
Chip type : ATmega8535 Program type : Application AVR Core Clock frequency: 1.000000 MHz Memory model : Small
External RAM size : 0 Data Stack size : 128
*******************************************************/
#include <io.h>
#include <mega8535.h>
#include <stdio.h>
#include <delay.h>
// Alphanumeric LCD functions
#include <alcd.h>
// Declare your global variables here // Voltage Reference: AVCC pin
#define ADC_VREF_TYPE ((0<<REFS1) | (1<<REFS0) | (0<<ADLAR)) // Read the AD conversion result
unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) {
ADMUX=adc_input | ADC_VREF_TYPE;
// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10);
// Start the AD conversion ADCSRA|=(1<<ADSC);
// Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & (1<<ADIF))==0);
ADCSRA|=(1<<ADIF);
return ADCW;
}
