MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS
MIKROKONTROLER AT MEGA 8
TUGAS AKHIR
ANDRIANI NIRWANA BARUS
112411007
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS
MIKROKONTROLER AT MEGA 8
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
ANDRIANI NIRWANA BARUS
112411007
PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
PERSETUJUAN
Judul : Alat Ukur Intensitas Cahaya Dengan
Menggunakan Sensor LDR Berbasis
Mikrokontroler AT Mega 8
Kategori : Projek Akhir II
Nama : Andriani Nirwana Barus
Nomor Induk Mahasiswa : 112411007
Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi
Departemen : Fisika
Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Juni 2014
Disetujui Oleh
Jurusan D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc
NIP. 196607291992032002 NIP. 195801311986011001
PERNYATAAN
ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8
PROJEK AKHIR II
Saya mengakui bahwa laporan projek akhir II ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, Juni 2014
ANDRIANI NIRWANA BARUS
112411007
PENGHARGAAN
Segala puji bagi Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan, serta pertolongan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Barang siapa yang Allah beri petunjuk, maka tidak ada yang dapat menyesatkannya, dan barang siapa yang Allah sesatkan, maka tidak ada yang dapat memberinya petunjuk. Dan tak lupa salawat beriring salam penulis sampaikan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, yang telah membawa ke dunia yang terang benderang ini.
Terimakasih kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Anthoni Readi Barus dan Misriani yang telah membesarkan penulis. Semoga buah hatimu ini kelak menjadi orang yang berguna bagi ayah dan ibu serta masyarakat. Begitu juga kepada saudara-saudari tercinta Dicky Kurniawan, Alfisyahrina Febriani Barus dan Mustaqim Ramadhan Barus yang telah banyak membantu dan menyemangati penulis. Hanya Allah yang dapat membalas jasa-jasa kalian semua.
Selama masa perkuliahan sampai penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Dr. Kurnia Sembiring, M.S selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu selama penyusunan tugas akhir ini. Semoga ilmu yang penulis dapat berguna untuk penulis dan masyarakat. Semoga Allah membalas semua kebaikan beliau yang telah diberikan kepada penulis. 2. Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Metrologi
dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dra. Ratna Askiah S, M.Si selaku Sekretaris Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh teman-teman DIII-Metrologi dan Instrumentasi yang terlah mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir.
6. Rhobby Maulana, Dwi Budi Prasetyo,Teguh Triantoro,Reza Al-Kausar dan seluruh setering comite, pengurus serta anggota UKM SIKONEK USU.
7. Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca.
Amin Yaa Rabbal’alamin
Medan, Juni 2014 Hormat Kami,
Penulis
ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8
ABSTRACT
An instrument prototype for visible light intensity measurement has been designed and fabricated for the purpose of final project to obtain ahli madya Metrology and instrumentasi Universitas Sumatera Utara . The instrument is mainly supported by microcontroller at mega 8 system as the measurement data processing center. Further more the result of the measurement processing is displayed on LCD screen.
To obtain the light intensity measurement data, it is required an instrument system which consists of microcontroller system, light dependent resistor (LDR) circuit to detect light intensity and convert it to analog voltage, and analog to digital converter (ADC) to convert from LDR circuit to be digital measured data for microcontroller. Furthermore, the microcontroller will prosess and calibrate the measurement data and dispays the data to the ouptut screen.
Keyword : Light Intensity, Microcontroller, Liquid Crystal Display (LCD)
ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8
ABSTRAK
Dalam tugas akhir ini telah dirancang dan dibuat suatu sistem untuk mengukur besarnya intensitas cahaya. Sistem tersebut bebasis pada mikrokontroler sebagai pengolah data. Selanjutnya hasil pengukuran ditampilkan pada sebuah layar LCD.
Untuk dapat mengetahui informasi mengenai intensitas cahya, maka dibutuhkan suatu sistem perangkat keras pengukuran yang dilengkapi dengan perangkat lunak. Perangkat keras yang digunakan yaitu rangkaian sensor cahaya LDR ( Light Dependent Resistor ) untuk mendeteksi intensitas cahaya, kemudian mengkonversikannya menjadi tegangan. Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) untuk mengubah tegangan analog yang berasal dari rangkaian sensor cahaya, untuk menjadi data pengukuran digital. Sistem mikrokontroler untuk mengelolah dan mengkalibrasi data hasil pengukuran tersebut ditampilkan pada layar LCD ( Liquid Crstal Display ).
Kata kunci : Intensitas Cahaya, Mikrokontroler,LCD
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ... i Pernyataan...ii Penghargaan ... iii Abstract ... v Abstrak ... vi
Daftar Isi ... vii
Daftar Tabel ... ix
Daftar Gambar ... x
Daftar Singkatan ... xii
Bab 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang ... 1 1.2. Rumusan Masalah ... 2 1.3. Batasan Masalah ... 3 1.4. Tujuan Penelitian ... 3 1.5. Metode Penulisan ... 3 1.6. Sistematika Penulisan ... 4
Bab 2. Tinjauan Pustaka 2.1.Sensor Cahaya ... 6
2.2.Light Dependent Resistor (LDR)... 8
2.2.1. Sensitivitas ... 9 2.2.2. Spektrum Respons ... 10 2.2.3. Kecepatan Respons ... 10 2.3.Mikrokontroler... 12 2.3.1. Sejarah Mikrokontroler ... 12 2.3.2. Mikrokontroler Atmega 8 ... 13 2.3.3. Fitur Atmega 8 ... 14
2.3.4. Konfigurasi Pin AVR Atmega 8 ... 15
2.3.5. Blok Diagram Atmega 8 ... 18
2.3.6. Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC ... 19
2.3.7. General Purpose Register AVR... 21
2.3.8. Stack Pointer ... 21
2.3.9. Peta Memori AVR Atmega 8 ... 22
2.3.10. Status Register ... 23
2.3.12. Komunikasi Serial pada Atmega 8 ... 25
2.4.Analog To Digital Converter ( ADC ) ... 27
2.5.Pemrograman Mikrokontroler Menggunakan CodeVision AVR .... 28
2.6.Software Desain PCB ... 32
2.6.1. Fungsi Tiap Fitur Proteus Prof 7.7 ... 33
Bab 3. Perancangan Alat Dan Program 3.1. Prinsip Kerja Alat ... 35
3.1.1. Blok Diagram dan Fungsinya ... 35
3.2. Perangkat Keras ... 36
3.2.1. Rangkaian Sensor Cahaya LDR ... 36
3.2.2. Mikrokontroler ... 37
3.2.3. Saklar... 38
3.2.4. Sirkit Display LCD ... 38
3.2.5. ADC ... 39
3.3. Perangkat Lunak ... 39
Bab 4. Pengujian Rangkaian Dan Analisa Program 4.1. Hasil Rancangan Bangun... 41
4.2. Koefisien Kalibrasi ... 42
4.3. Pengkalibrasian Alat ... 43
4.4. Pengukuran Intensitas cahaya ... 44
4.5. Analisa Sistem ... 48 Bab 5. Kesimpulan 5.1. Kesimpulan……….50 5.2 Saran... 51 Daftar Pustaka ... 52 Lampiran ... 53
DAFTAR TABEL
Nomor
Tabel Judul Halaman
2.1 Fungsi khusus Port b 16
2.2 Fungsi khusus Port C 17
2.3 Nama-Nama Fitur Proteus Profesional
dan Kegunaannya 33
3.1 Pin LCD dan Fungsinya 38
4.1 Data Koefisien Kalibrasi 42
4.2 Data Pengujian Pertama 44
4.3 Data Pengujian Kedua 45
4.4 Data Pengujian Ketiga 46
4.5 Data Pengujian Keempat 46
4.6 Data Pengujian Kelima 47
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Gambar Judul Halaman
2.1 Cahaya yang tak terpolarisasi dan
cahaya yang terpolarisasi 6
2.2 Warna-warna spectrum 7
2.3 Grafik Kepekaan Mata 8
2.4 Bentuk LDR 8
2.5 Grafik Iluminasi Cahaya 9
2.6 Geometri Elektroda Permukaan LDR 10
2.7 Grafik Respon LDR 10
2.8 Grafik Respons Waktu 11
2.9 ATMEGA 8 14
2.10 Konfigurasi kaki ( pin ) atmega 8 15
2.11 Blok Diagram Atmega 8 18
2.12 Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC 19
2.13 Arsitektur Harvard 19
2.14 Proses pengambilan instruksi dan
pengeksekusian instruksi secara parallel 20
2.15 Prinsip kerja Pipelining 20
2.16 General Purpose Register AVR 21
2.17 Stack Pointer 21
2.18 Peta Memori At mega 8 22
2.19 Status Register Atmega 8 23
2.20 Blok USART 26
2.21 Diagram blok ADC 28
2.22 Tampilan Pertama Kali CodeVision
dijalankan 32
2.23 Tampilan window Proteus Prof 33
3.1 Blok Diagram Sistem Secara
Keseluruhan 35
3.2 Skematik diagram perangkat keras
sistem 37
3.3 LCD 2x16 karakter 38
3.4 Blok diagram LCD 38
3.5
Diagram alir program miktokontroler untuk pemrosesan data pengukuran intensitas cahaya
40
4.1 Perangkat Keras dari bagian Luar 41
4.2 Perangkat Keras dari bagian dalam 41
4.3 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
Meter Uji 43
4.4 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
Meter Uji Pengukuran Pertama 45
4.5 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
Meter Uji Pengukuran Kedua 45
4.6 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
Meter Uji Pengukuran Ketiga 46
4.7 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
Meter Uji Pengukuran Empat 47
4.8 Grafik Lux Meter Standar Vs Lux
DAFTAR SINGKATAN
ADC = Analog to Digital Converter AIN1 = Analog Comparator Negative Input AIN0 = Analog Comparator Positive Input
ALU = Arithmetic Logic Unit
BIOS = Basic Input Ouput System
BLD = Bit Load
BSN = Badan Standarisasi Nasional
BST = Bit Store
Cds = Kadmium Sulfide
DAC = Digital to Analog
DBMS = Database Management System
DOS = Disk Operating System
GPR = General Purphose Register
IC = Intergrated Circuit ICP = Input Capture Pin
IDE = Integrated Development Environtment INT 1 = External Interrupt 1 Input
INT 0 = External Interrupt 0 Input
LCD = Liquid Crstal Display
LDR = Light Dependent Resistor
LPF = Low Pass Filter
MISO = SPI Bus Master Input / Slave Output MOSI = SPI Bus Master Output / Slave Input OC1 A = Output Compare A Match Output OC1 B = Output Compare B Match Output OC2 = Output Compare Match Output PCB = Printed Circuits Board
RW = Read Write
RS = Register Select
SCK = SPI Bus Serial Clock
SFR = Special Function Register
.𝑆𝑆𝑆𝑆��� = SPI Slave Select Input
T1 = Timer/Counter1 External Counter Input T0 = Timer/Counter0 External Counter Input TOSC1 = Timer Oscillator Pin 1
TOSC2 = Timer Oscillator Pin 2
XCK = USART External Clock Input/Output
