SIST EM PENGON TRO L TEM PER ATU R RUANGA N B ERB ASIS MI KR OKO NTROLLER ATME GA8 535 M ENGGUN AK AN
B AHASA PEM ROGRAM AN BAS COM- A VR
Oleh :
Rio Paha la Tua Do lo k Sa ribu NIM 072244610 032 Prog ra m Studi Fisi ka
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sain
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
i
RIWAYAT HIDUP
iv
Kata Pengantar
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus atas segala kasih dan karunia-NYA yang telah memberikan kesabaran kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sain di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Medan. Adapun judul skripsi adalah “ Sistem Pengontrol Temperatur Ruangan Berbasi Mikrokontroler ATMEGA 8535 menggunakan Bahasa Pemograman Bascom-AVR”.
Dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada berbagai pihak yang telah membantu menyelesaikan skripsi ini, mulai dari pengajuan proposal penelitian, pelaksanaan sampai penyusunan skripsi, antara lain Bapak Drs. Sehat Simatupang, M.Si selaku Dosen Pembimbing Skripsi, yang telah banyak memberikan bimbingan, motivasi dan saran-saran kepada penulis sejak awal penulisan proposal sampai dengan selesainya penulisan skripsi ini. Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si selaku penguji I, Bapak Drs. Abd Hakim S, M.Si selaku penguji II dan Ibu Dr. Derlina, M.Si selaku penguji III, yang telah memberikan kritikan dan saran demi penyempurnaan skripsi ini. Bapak Drs. Khairul Amdani, M.Si selaku Dosen Pembimbing Akademik yang memberikan bimbingan dan nasehat kepada penulis selama masa perkuliahan, beserta Staf Pegawai Jurusan Fisika FMIPA UNIMED yang sudah membantu penulis.
v
Penulis telah berupaya semaksimal mungkin dalam menyelesaikan skripsi ini, namun penulis menyadari masih banyak kelemahan baik dari segi isi maupun tata bahasa, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari pembaca demi sempurnanya skripsi ini (rio.doloksaribu@gmail.com). Akhir kata penulis ucapkan banyak terimakasih, semoga skripsi ini bernanfaat bagi kita semua.
Medan, Agusutus 2014
Rio Pahala Tua DolokSaribu
iii
SISTEM PENGONTROL TEMPERATUR RUANGAN BERBASIS MIKROKONTROLLER ATMEGA8535 MENGGUNAKAN BAHASA
PEMROGRAMAN BASCOM-AVR
Rio Pahala Tua Doloksaribu (072244610032) ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk membangun repllika alat pengontrol temperatur suatu ruangan berbasis mikrokontroler ATMEGA 8535 yang dapat digunakan untuk menampilkan kondisi temperatur suatu ruangan dan mengontrol panas dingin temperatur di dalam ruangan tersebut dengan rentang 270� −300�, Mendapat pembacaan suhu dengan ketelitian 0,10� dan menampilkan ke dalam LCD.
Dalam penelitian ini, alat dapat bekerja dengan baik dibutuhkan gabungan dari beberapa rangkaian agar dapat mengoptimalkan kerja alat yaitu Rangkaian catu daya dengan IC regulator, rangkaian adc, rangkaian mikrokontroler, rangkaian LCD , dan rangkaian relay. Rangkaian Catu daya dirakit dengan trafo stepdown dengan keluaran 12V dengan IC regulator agar dapat menghasilkan 2 keluaran yaitu 12V dan 5V. Rangkaian ADC untuk mengkonversi data digital, Rangkaian mikrokontroler sebagai pusat pengolahan perintah, rangkaian LCD untuk menampilkan pembacaan, rangkaian relay untuk mengatur sistem pemanas dan pendingin.Sensor LM35dz digunakan sebagai komponen untuk membaca temperatur dalam suatu ruangan. Lm35 akan mengubah perubahan suhu menjadi perubahan tegangan dan rangkaian ADC mengkonversi perubahan tegangan tersebut menjadi data digital yang akan diolah mikrokontroler. Setiap perubahan 10� sama dengan 2 bit data sehingga 0,10� sama dengan 2,2 bit data yang dikonversi ADC ke dalam mikrokontroler. Dari rangkaian Mikrokontroler mengubah data dari ADC untuk menjalankan perintah on/off relay dan menanmpilkan pembacaan temperatur dari sensor ke rangkaian LCD.
vi
DAFTAR ISI
Halaman
Lembar Pengesahan i
Daftar Riwayat Hidup ii
Abstrak iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi vi
Daftar Gambar viii
Daftar Tabel ix
Daftar Lampiran x
BAB I. PENDAHULUAN 1
1.1. Latar Belakang Masalah 1
1.2. Batasan Masalah 4
1.3. Rumusan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kerangka Teori 5
2.1.1. Konsep Dasar Sistem Kontrol 5
2.1.2. Sensor Suhu LM35 7
2.1.3. Struktur sensor suhu Lm35 8
2.1.4.Karakteristik Sensor suhu Lm35 9
2.1.5. Prinsip Kerja sensor suhu Lm35 12
2.1.6.Mikrokontroler 14
2.1.6.1.Arsitektur Mikrokontroler AVR 14
2.1.6.2.Register AVR 17
vii
2.1.6.4 Komunikasi Serial 20
2.1.7. LCD 20
2.1.8. Perangkat Lunak 23
2.1.8.1. Bahasa Bascom AVR 23
2.2. Kerangka Konsep 27
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian 28
3.2. Alat dan Bahan Penelitian 28
3.2.1. Alat Penelitian 28
3.2.2. Bahan Penelitian 29
3.3. Diagram Blok Rangkaian 30
3.4. Prosedur Penelitian 30
3.5 Rancangan Penelitian 31
3.6 Teknik Analisis Data 34
3.7 Diagram Alir 35
BAB IV Hasil Penelitian dan Pembahasan
4.1 Hasil Penelitian 37
4.1.1 Deskripsi Data Hasil Penelitian 37
4.1.2 Data Pengujian Rangkaian Alat 38
4.1.3 Hasil Pengujian 43
4.2 Pembahasan 44
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 46
5.2 Saran 46
DAFTAR PUSTAKA 47
ix
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Tabel Fungsi kaki Triac 15
Tabel 3.1. Alat Penelitian 28
Tabel 3.2. Bahan Penelitian 29
Tabel 3.3. Pengukuran Tegangan 36
Tabel 3.4 Tabel Pengamatan Keadaan Mikrokontroler 36
Tabel 4.1 Pengujian Catu daya 39
Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian ADC 43
viii
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1. Perbedaan Sistem Digital dan Analog 5 Gambar 2.2. Solusi Matematis Untuk Sistem Fisik 6
Gambar 2.3. Struktur Sensor LM35 8
Gambar 2.4. Skematik Rangkaian Dasar 8
Gambar 2.5. Sensor Suhu 10
Gambar 2.6. Grafik akurasi LM35 10
Gambar 2.7. Rangkaian Sensor LM35 11
Gambar 2.8. CPU Core Mikrokontroler 16
Gambar 2.9. Periferal Mikrokontroler 17
Gambar 2.10. Ragister serbaguna 18
Gambar 2.11 Refister X,Y,Z 18
Gambar 2.12. Bagan Pewaktu 19
Gambar 3.1. Diagram Blok Pengaturan Temperatur 30
Gambar 3.2. Rangkaian PSA 31
Gambar 3.3. Rangkaian Mikrokontroler 31
Gambar 3.4 Rangkaian Relay 32
Gambar 3.5 Rangkaian Pengendali Suhu 33
Gambar 3.6. Diagram alir penelitian 34
Gambar 3.7 Diagram Alir Alat 35
Gambar 4.1 Rangkaian Catu Daya 38
x
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lamp. 1. Perhitungan ADC 49
Lamp. 2. Listing Program 53
Lamp. 3. Dokumentasi Penelitian 56
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Perubahan iklim yang tidak menentu belakangan ini dapat mempengaruhi kualitas suhu dalam ruangan atau tempat penyimpanan alat-alat elektronik dan benda-benda yang dianggap penting untuk dijaga kualitas nya. Suhu dapat mempengaruhi umur pemakaian alat elektronik jika suhu terlalu panas atau dingin, suhu kamar yang stabil adalah 270� − 300� (Wikipedia, 2014). Dalam lemari penyimpanan jika suhu tidak stabil maka ini dapat menimbulkan kerusakan pada komponen kecil alat elektronik atau menyebabkan binatang-binatang kecil untuk membuat sarang di lemari penyimpanan tersebut. Keadaan ini tentu dapat menyebabkan kerusakan pada alat elektronik walaupun alat tersebut jarang digunakan bahkan belum dipakai.
Dengan semakin berkembangnya teknologi saat ini terutama di bidang kontrol, permasalahan diatas dapat diatasi dengan menggunakan komponen elektronika seperti mikrokontroler. Penggunaan komponen mikrokontroler adalah suatu alternatif yang dapat digunakan untuk mengontrol dan memungkinkan untuk menciptakan perangkat yang mendukung kinerja manusia agar lebih praktis. Salah satu mikrokontroler yang banyak beredar adalah mikrokontroler dari keluarga AVR (Alf and Vegard’s Risc processor) ATmega8535 yang menggunakan teknologi RISC (Reduce Instruction Set Computing) dimana program berjalan lebih cepat karena hanya membutuhkan satu siklus clock untuk mengeksekusi satu instruksi program. Secara umum, AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu kelas ATtiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATmega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya. Dari segi arsitektur dan instruksi yang digunakan, keluarga AVR ini bisa dikatakan hampir sama. Mikrokontroler AVR ATmega8535 memiliki fitur yang cukup lengkap. Mikrokontroler AVR ATmega8535 telah dilengkapi dengan ADC internal, EEPROM internal,
2
Pengukuran, pemantauan dan tampilan nilai suhu adalah bagian sistem yang sangat dibutuhkan di lingkungan, dalam suatu sistem elektronika, maupun dalam industri. Oleh karena itu perangkat yang akan dibuat harus dapat menampilkan suhu yang dibaca sensor agar mudah dipantau dan mengatur panas dingin suhu agar alat-alat yang disimpan di lemari penyimpanan tidak rusak.
Penelitian ini merupakan perancangan suatu replika ruangan penyimpanan yang memberikan ide sistem kontrol untuk mengatur suhu ruangan. Pembuatan alat ini dilatarbelakangi karena sensor suhu merupakan salah satu komponen yang penting untuk membangun sebuah sistem pengatur suhu yang akan memantau dan mengendalikan suhu pada suatu ruangan tertentu serta memberikan informasi kepada pemakainya. Dalam penerapannya Sensor LM35 akan mendeteksi suhu dan menampilkan keadaan suhu ke LCD. Mikrokontroler akan mengolah suhu yang terbaca sensor LM35, jika suhu mengalami penurunan maka pemanas akan diaktifkan dan jika suhu naik maka pendingin diaktifkan. Tetapi jika suhu berada pada posisi stabil maka mikrokontroler mengatur agar pemanas dan pendingin dalam keadaan off.
Penelitian ini merupakan lanjutan penelitian terdahulu dengan judul “ Pengaturan Temperatur Ruangan Berbasis Mikrokontroler AT89S51”.
“Agar pengukuran temperatur ruangan lebih akurat sebaiknya peneliti mampu membuat program perubahan suhu setiap perubahan 0.10�” (Sirait, 2009).
3
pengetahuan khusus tentang pemrograman dan cenderung mengalami kesulitan untuk memahaminya (Mikron, 2014).
Oleh karena itu bahasa pemrograman yang digunakan pada pembuatan sistem ini yaitu BASCOM AVR. Penulis menggunakan BASCOM AVR karena sistem ini menggunakan mikrokontroler AVR ATMega8535 yang sangat kompatibel dengan bahasa pemrograman BASCOM AVR tersebut. Bahasa pemrograman ini juga lebih mudah dipelajari dan dikonfigurasi karena bahasa pemrograman ini menyediakan program simulasi yang mempermudah dalam pembuatan program. Program akan bekerja apabila mendapat masukan data dari sensor lalu diproses oleh mikrokontroller dan dikeluarkan melalui LCD (Liquid Crystal Display) dan buzzer. Selama proses pendeteksian digunakan sensor yang mendeteksi suhu yaitu sensor suhu LM35DZ. Untuk pendeteksian tersebut, maka alat ini memerlukan software yang mengaktifkan sensor untuk mendeteksi temperature suhu.
Dari uraian diatas, penulis merencanakan alat pemantau dan pengontrol keadaan suhu menggunakan sensor LM35 dengan judul : “ Sistem Pengontrol Temperatur Ruangan Berbasis Mikrokontroller ATMega8535 Menggunakan Bahasa Psemrograman Bascom-AVR ”
1.2 BATASAN MASALAH
Batasan masalah dalam penelitian ini yaitu :
1. Mikrokontroler yang digunakan adalah ATMEGA 8535 jenis mikrokontroler AVR (Advanced Versatile RISC).
2. Bahasa yang digunakan adalah Bahasa Pemrograman BASCOM-AVR. 3. Compiler yang digunakan adalah BASCOM-AVR 1.11.9.5
4
1.3 RUMUSAN MASALAH
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pembuatan replika pengontrol temperatur ruangan dengan menggunakan mikrokontroler ATMEGA8535 ?
2. Bagaimana mengoptimalkan pengukuran suhu dengan ketelitian pembacaan 0.10� ?
1.4 TUJUAN PENELITIAN
Berdasarkan Rumusan masalah, tujuan Peneltian ini adalah :
1. Membuat replika sistem kerja mikrokontroler ATMEGA8535 dalam pembacaan perubahan suhuROL.
2. Mengoptimalkan pengukuran suhu dengan ketelitian pembacaan 0.10�.
1.5 MANFAAT PENELTIAN
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Penerapan aplikasi mikrokontroler dan komponen – komponen untuk membantu proses pengendalian dan pemantauan suhu ruangan.
46
BAB V
Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan
Setelah dilakukan Pembuatan alat pengendali temperatur ruangan dengan sensor LM35 maka dapat disimpulkan :
1. Sensor LM35 dapat digunakan untuk mengukur suhu dan diperintah menggunakan bahasa Bascom-AVR.
2. Tampilan Pengukuran suhu berhasil dioptimalkan dengan ketelitian 0.10� dengan rentang suhu 270� - 300�. Perubahan suhu yang dibaca sensor LM35 diubah menjadi perubahan tegangan dan dikirim ke rangkaian ADC. Rangkaian ADC mengubah data dari sensor.
5.2 Saran
Berdasarkan hasil rancangan, saran dari penulis untuk peneliti selanjutnya adalah sebagai berikut :
47
DAFTAR PUSTAKA
Andi., (2003), Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemrograman
Mikrokontroler AT89C5. Penerbit : PT Elex Media Komputindo, Jakarta.
Atmel (1997), ”Flash Microcontroller: Architectural Overview”. USA: Atmel Inc. (http://www.atmel.com).
Eko. A., (2005), “Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 (Teori dan Aplikasi)”. http://agfi.staff.ugm.ac.id. Diakses 10 Juli 2013
Fhazre (2012), Definisi Sederhana Mikrokontroler.
http://fhazre.blogspot.com/2012/11/definisi-sederhana microcontroller.html. diakses tanggal 10 juli 2013
Giovani., (2012), Bahasa Assembly. http://www.geyosoft.com/2012/bahasa-assembly . (Diakses 4 februari 2014)
Mikron. (2014), Pemograman at89s51 Bahasa Assembly.
http://www.mikron123.com/index.php/Tutorial-MCS-51/Pemrograman-AT89S51-bahasa-Assembly.html. (Diakses 4 Februari 2014)
Sirait, M., (2009), Pengaturan Temperatur Ruangan dengan Menggunakan
Sensor Suhu lm 35 berbasis Mikrokontroler at89s51. FMIPA.Universitas
Sumatera Utara.
Purnama, A., (2012), http://elektronika-dasar.web.id/teori-elektronika/konsep-dasar-sistem-kendali-digital/ (Diakses 20 Februari 2014)
Suyono., (2003), Panduan Praktis Mikrokontroler AT89S51. Master Nusa, Surabaya.
48
Wikipedia (2013), Temperatur dan Tekanan Standar.
http://id.wikipedia.org/wiki/Temperatur_dan_tekanan_standar. Diakses 10 10 juli 2013
