TUGAS AKHIR
J. ANDERSON TAMPUBOLON
042408069
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2007
AT89S8252
TUGAS AKHIR
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya
J. ANDERSON TAMPUBOLON 042408069
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2007
PERSETUJUAN
Judul : PENGENDALIAN PINTU GERBANG
MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S8252
Kategori : TUGAS AKHIR
Nama : J. ANDERSON TAMPUBOLON
Nomor Induk Mahasiswa : 042408069
Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI
Departemen : FISIKA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Diluluskan di
Medan, 01 Agustus 2007
Diketahui
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua, Pembimbing,
DR. Marhaposan Situmorang Dra. Justinon, MSi
PERNYATAAN
PENGENDALIAN PINTU GERBANG MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S8252
TUGAS AKHIR
Saya mengakui bahwa Tugas Akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 01 Agustus 2007
J. ANDERSON TAMPUBOLON 042408069
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan ii Pernyataan iii Penghargaan iv Abstrak v Absract vi
Daftar Isi vii
Daftar Tabel ix Daftar Gambar x Bab 1 Pendahuluan 1 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Batasan Masalah 2 1.3 Tujuan Penulisan 3 1.4 Manfaat Penulisan 3 1.5 Metodologi Penulisan 3
1.6 Lokasi Pembuatan Alat 4
1.7 Sistematika Penulisan 4
Bab 2 Teori Dasar dan Pendukung 6
2.1 Telephone Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) 6
2.2 Mikrokontroler 8
2.3 Data Memori (EEPROM) dan RAM 13
2.4 Instruksi pada Mikrokontroler AT89S8252 14
2.5 Timer/Counter 21
2.6 Transistor sebagai Saklar 23
2.7 Apliksai IC HT9170 sebagai DTMF Decoder 25
2.8 Motor Langkah (Stepper) 26
2.9 Data/Pulsa pada Motor Langkah (Stepper) 28
Bab 3 Perancangan Alat 29
3.1 Diagram Blok Rangkaian 29
3.2 Pembuatan Power Supply (PSA) 31
3.3 Perancangan Rangkaian µc AT89S8252 32
3.4 Pembuatan Rangkaian Driver Motor Stepper 34
3.5 Pembuatan Rangkaian Tombol Manual 36
3.6 Pembuatan Rangkaian Saklar Batas 36
3.7 Pembuatan Rangakain Penguat 38
3.8 Pembuatan Rangkaian DTMF Decoder 38
3.9 Pembuatan Rangkaian Buzzer 49
Bab 4 Pengujian Alat dan Program 43
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S8252 43
4.2 Pengujian Driver Motor Stepper 44
4.3 Pengujian Rangkaian Penguat 46
4.4 Pengujian Rangkaian DTMF Decoder 46
4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer 47
Bab 5 Kesimpulan dan Saran 49
5.1 Kesimpulan 49
5.2 Saran 49
Daftar Pustaka 50
Lampiran A. Rangkaian Lengkap 51
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Frekuensi dan Tombol yang di Tekan 7
Tabel 2.2 Fungsi Khusus pada Port 1 AT89S8252 11
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Mikrokontroler Atmel AT89S8252 10
Gambar 2.2 Software ISP-Flash Programmer 19
Gambar 2.3 Open File 20
Gambar 2.4 Proses Penulisan Bilangan Heksadesimal ke Mikrokontroler 21
Gambar 2.5 Transistor sebagai Saklar ON 23
Gambar 2.6 Transistor sebagai Saklar OFF 24
Gambar 2.7 IC HT9170 25
Gambar 2.8 Diagram Motor Langkah (Stepper) 27
Gambar 2.9 Pemberian Data/Pulsa pada Motor Stepper 28
Gambar 3.1 Diagram Blok Rangkaian 29
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) 31
Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroler AT89S8252 33
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor Stepper 34
Gambar 3.5 Rangkaian Tombol Manual 36
Gambar 3.6 Rangkaian Saklar Batas 37
Gambar 3.7 Rangkaian Penguat 38
Gambar 3.8 Rangkaian DTMF Decoder 39
Gambar 3.9 Rangkaian Buzzer 40
Gambar 3.10 Flowchart 41
PENGHARGAAN
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah karunia-Nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang telah ditetapkan.
Ucapan terima kasih saya sampaikan kepada Dra. Justinon, MSi selaku pembimbing pada penyelesaian Pengendalian Pintu Gerbang Menggunakan Mikrokontroler AT89S8252 ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Panduan ringkas, padat dan professional telah diberikan kepada saya agar dapat menyelesaikan tugas ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika, DR. Marhaposan Situmorang dan Dra. Justinon, MSi, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, semua dosen pada Departemen Fisika FMIPA USU, pegawai di FMIPA USU, dan rekan-rekan kuliah. Akhirnya, tidak terlupakan kepadan Bapak, Ibu dan semua sana-keluarga yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa akan membalasnya.
ABSTRAK
Telah dirancang sebuah simulasi alat pengaman gerbang dengan menggunakan password dari handphone yang berbasis IC Mikrokontroler AT89S8252. Dekoder DTMF digunakan untuk mengubah sinyal DTMF dari handphone dalam bentuk kode biner agar dapat dibaca oleh mikrokontroler AT89S8252. Alat ini dapat diaplikasikan sebagai sitem buka atau tutup gerbang yang dapat dikontrol dari jarak jauh maupun dekat. Alat ini juga dapat mengeluarkan bunyi atau sirene apabila password masukannya salah, hal ini bertujuan untuk menghindari pemakaian alat dari orang yang tidak diinginkan.
THE GATE A DOOR CONTROLLER USING MICROCONTROLLER AT89S8252
ABSTRACT
Have disigned a safe-guard tool simulation for gate with use password from handphone base on IC microcontroller AT89S8252. DTMF Decoder used to change DTMF signal from handphone in biner code so that can read by microcontroller AT89S8252. This tool can be aplicated to open or close system wich can controled from long or near distance. This tool also can out noise if the input of the password is wrong, this situation is to intend to avoid use the tool by people who not want.
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu sistem pengamanan adalah hal yang sangat didambakan oleh setiap orang, baik di rumah ataupun di kantor. Berbagai bentuk cara yang dilakukan orang untuk mengamankan rumah ataupun kantornya. Seperti membuat suatu tembok untuk memagari rumah ataupun kantornya tersebut dengan menggunakan beton atau besi. Tentunya sebagai jalan masuk atau keluar diperlukan suatu gerbang. Gerbang tersebut biasanya dijaga oleh seorang petugas seperti halnya satpam. Permasalahan yang mungkin terjadi dengan menggunakan sistem keamanan seperti ini adalah mungkinkah satpam tadi tetap berada di dekat gerbang tersebut kapanpun kita butuhkan? Tentu suatu hal yang belum pasti. Adalah suatu hal yang sangat menjenuhkan kalau kita sampai menunggu untuk waktu yang begitu lama hingga gerbang di buka. Masalah lain yang timbul yaitu ketika hari sedang hujan dan kita harus turun dari kendaraan untuk membuka gerbang. Dari penjelasan ini dapat disimpulkan bahwa komunikasi antara pemilik rumah dengan gerbang ternyata sangatlah penting.
Komunikasi merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangatlah penting karena dengan berkomunikasi manusia dapat saling bertukar informasi satu dengan yang lainnya. Salah satu komunikasi jarak jauh yang sering digunakan adalah melalui HP (Handphone). Saluran dari HP ini dapat juga digunakan untuk melakukan
pengiriman data yaitu dengan sistem DTMF (Dual Tone Multiple Frequency). Data ini dapat di kirim melalui tombol keypad yang terdapat pada HP.
Sistem pengiriman data menggunakan sinyal DTMF merupakan sistem pengiriman data dengan dua sinyal frekuensi, yaitu frekuensi tinggi dan frekuensi rendah. Jika diperhatikan suara dari tiap tombol nomor telepon yang ditekan akan menghasilkan suara yang berbeda hal ini dapat kita ukur dengan menggunakan osiloskop. Oleh sebab itu, saya mencoba untuk merancang suatu alat yang dapat diaplikasikan atau digunakan pemilik rumah untuk berinteraksi dengan gerbang tersebut baik dari jarak jauh maupun dari jarak dekat.
Alat ini menggunakan kode pengaman atau password, untuk mencegah penggunaan alat dari orang yang tidak dikehendaki. Alat ini juga dapat digunakan secara manual.
1.2 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut : 1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S8252 2. Motor penggerak yang digunakan adalah jenis motor stepper 3. Password yang digunakan sebanyak 3 digit
1.3 Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan ini adalah sebagai berikut :
1. Memanfaatkan mikrokontroler AT89S8252 untuk mengenali nilai-nilai yang dikirimkan oleh handphone dan mengendalikan pergerakan motor stepper
2. Merancang pintu gerbang otomatis yang dapat dikendalikan melalui handphone.
1.4 Manfaat Penulisan
Manfaat dari penulisan ini adalah sebaai berikut :
1. Membuat suatu sistem keamanan otomatis untuk tanggap keamanan di rumah/kantor dengan menggunakan handphone
2. Untuk memahami penggunaan Mikrokontroler AT89S8252 sebagai kontrol kendali.
1.5 Metodologi Penulisan
Metodologi penulisan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Studi kepustakaan
2. Konsultasi
3. Pengumpulan peralatan dan komponen 4. Perakitan/pembuatan alat
5. Pengujian alat 6. Penyusunan laporan.
1.6 Lokasi Pembuatan Alat
Pengerjaan alat dilakukan di Laboratorium Elektronika Dasar FMIPA USU Medan.
1.7 Sistematika Penulisan
Agar pembahasan pada Tugas Akhir ini lebih terperinci dan terarah maka penulisan Tugas Akhir ini di susun dengan sistematika sebagai berikut :
BAB 1 : PENDAHULUAN,
Berisikan tentang latar belakang masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, metodologi penelitian, lokasi penelitian dan sistematika penulisan.
BAB 2 : TEORI DASAR DAN PENDUKUNG,
Berisikan tentang teori dasar yang perlu diketahui untuk mempermudah dalam pemahaman prinsip kerja dari rangkaian pada sistem yang berisikan penjelasan mengenai DTMF, Mikrokontroler AT89S8252, instruksi-instruksi AT89S8252 serta beberapa rangkaian pendukung lainnya pada alat ini.
BAB 3 : PERANCANGAN ALAT,
Berisikan tentang dasar-dasar teori sebagai landasan perancangan rangkaian, di mulai dari pembuatan diagram blok sampai pembuatan rangkaian alat yang digunakan untuk menjalankan mikrokontroler AT89S8252.
BAB 4 : PENGUJIAN ALAT,
Berisikan tentang pengujian dan analisa dari sistem/rangkaian pada penelitian ini secara keseluruhan.
BAB 5 : KESIMPULAN DAN SARAN,
Berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini baik itu keuntungan maupun kerugian alat yang digunakan dan saran dari penulis untuk pengembangan penelitian ini dikemudian hari.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN.
BAB 2
TEORI DASAR DAN PENDUKUNG
2.1 Telepon Dual Tone Multi Frequency (DTMF)
Setelah beralih ke teknologi digital, cara meminta nomor sambungan telepon tidak lagi dengan cara memutar piringan angka tetapi dengan cara memencet tombol-tombol angka. Cara ini dikenal sebagai Touch Tone Dialing, sering juga disebut sebagai DTMF ( Dual Tone Multiple Frequency ).
Telepon PSTN maupun handphone saat ini menggunakan sistem DTMF yaitu Dual Tone Multiple Frequency. Dual Tone Multiple Frequency adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telepon yang di-kode-kan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan. Telepon PSTN pada umumnya memiliki 10 buah tombol di tambah tombol * dan # jadi jumlahnya adalah 12. Sebenarnya disamping 12 angka dan simbol tersebut masih ada 4 huruf yang bisa kita letakan di sana katakanlah A, B, C, dan D. Jadi semuanya terdapat 16 tombol. Di dalam komunikasi ke enambelas tombol tersebut dikirimkan dengan 2 frekuensi yang berbeda. Satu frekuensi masuk ke dalam frekuensi tinggi dan satu lagi masuk ke dalam grup frekuensi rendah. Masing-masing grup memiliki 4 macam variasi (nilai frekuensi) sinyal sehingga dengan 2 grup frekuensi tadi dapat di kodekan 16 (4 pangkat 2) macam simbol. Untuk lebih jelas dapat di lihat pada tabel di bawah ini:
Tabel 2.1 Frekuensi dan Tombol yang di Tekan Frekuensi Rendah Frekuensi Tinggi Tombol yang ditekan 697 Hz 1209 Hz 1 697 Hz 1366 Hz 2 697 Hz 1477 Hz 3 697 Hz 1633 Hz A 770 Hz 1209 Hz 4 770 Hz 1366 Hz 5 770 Hz 1477 Hz 6 770 Hz 1633 Hz B 852 Hz 1209 Hz 7 852 Hz 1366 Hz 8 852 Hz 1477 Hz 9 852 Hz 1633 Hz C 941 Hz 1209 Hz * 941 Hz 1366 Hz 0 941 Hz 1477 Hz # 941 Hz 1633 Hz D
2.2 Mikrokontroler
Dalam perancangan alat sebagai suatu sistem pengaman gerbang dengan menggunakan password dari handphone, dengan menggunakan mikrokontroler AT89S8252. Mikrokontroler pada dasarnya adalah mikrokomputer yang memiliki kelebihan dalam mengendalikan peralatan luar secara otomatis. Proses kerja mikrokontroler di atur oleh mikroprosessor yang merupakan ‘otak’ dari setiap operasi yang dilakukan. Mikrokontroler sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan mikrokomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru.
Sebagai teknologi baru, yaitu mikrokontroler teknologi semikonduktor dengan memuat kandungan transistor yang lebih banyak dalam ruang kecil serta dapat di produksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan mikroprossesor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggih serta dalam bidang pendidikan.
Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya). Mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna di simpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antarmuka perangkat keras di simpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program kontrol di simpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM
digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang bersangkutan.
Pada sub-bab ini akan di bahas secara khusus yang berhubungan dengan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu mikrokontroler AT89S8252. Mikrokontroler AT89S8252 merupakan keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Hal-hal yang terdapat pada penjelasan mikrokontroler MCS-51 juga berlaku untuk mikrokontroler AT89S8252.
Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh mikrokontroler AT89S8252 adalah sebagai berikut :
1. Kompatibel dengan mikrokontroler MCS-51 2. 8 Kbyte Downloadable Flash Memori 3. 2 Kbyte EPROM
4. 3 Level program memori lock 5. 256 byte RAM internal
6. 32 I/O yang dapat dipakai semua 7. Programable UART (serial port) 8. 3 alat Timer/Counter 16 bit 9. SPI Serial Interface
10. Programable Watchdog Timer 11. Dual Data Pointer
12. Frekuensi kerja 0 sampai 24 MHz
13. Tegangan operasi 2,7 Volt sampai 6 Volt 14. dan lain-lain.
Terlihat bahwa mikrokontroler AT89S8252 memiliki banyak fitur yang menguntungkan. Dipakainya Downloadable flash memori memungkinkan mikrokontroler ini bekerja sendiri tanpa tambahan chip lainnya. Sementara flash memorinya mampu di program hingga seribu kali. Hal lain yang menguntungkan adalah sistem pemograman menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan rangkaian yang rumit seperti rangkaian untuk memprogram produk Atmel lainnya.
Gambar berikut dalah gambar mikrokontroler Atmel AT89S8252. Tata letak pin-pin ini masih mengacu pada mikrokontroler MCS-51. Sehingga AT89S8252 dapat mengggantikan mikrokontroler MCS-51.
Gambar 2.1 Mikrokontroler Atmel AT89S8252 A T 8 9 S 82 5 2 P 0. 3 (A D 3 ) P 0. 0 (A D 0 ) P 0. 1 (A D 1 ) P 0. 2 (A D 2 ) V c c P 1. 0 P 1. 1 P 1. 2 P 1. 3 P 1. 4 P 1. 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 0. 4 (A D 4 ) P 0. 5 (A D 5 ) P 0. 6 (A D 6 ) P 0. 7 (A D 7 ) R S T E A / V P P P 3. 0 (R XD ) P 3. 1 (TXD ) P 3. 2 (I N T0) P 3. 3 (I N T1) P 3. 4 (T0 ) A LE / P R O G P S E N P 2 . 7 (A 1 5) P 2 . 6 (A 1 4) P 2 . 5 (A 1 3) P 2 . 4 (A 1 2) P 2 . 3 (A 1 1) P 2 . 2 (A 1 0) P 2. 1 (A 9) P 3. 6 (W R ) P 3. 5 (T1 ) P 3. 7 (R D ) XTA L 2 XTA L1 G N D P 2. 0 (A 8) 1 2 3 4 5 6 7 8 40 39 38 37 36 35 34 33 9 10 1 1 12 13 14 15 32 31 30 29 28 27 26 16 17 18 19 20 25 24 23 22 21
Semua pin pada mikrokontroller Atmel AT89S8252 adalah sama dengan mikrokontroller MCS-51. Namun pada port 1 mikrokontroller Atmel AT89S8252 terdapat beberapa fungsi khusus yang tidak terdapat pada mikrokontrololer MCS-51. Adapun fungsi khusus tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel 2.2 Fungsi Khusus pada Port 1 AT89S8252
Port Pin Fungsi Khusus
P 1.0 P 1.1 P 1.2 P 1.3 P 1.4 P 1.5 P 1.6 P 1.7
T2 (masukan luar untuk Timer/Counter 2)
T2 EX (Timer/Counter 2 capture/reload trigger dan co0ntrol arah) -
-
SS (Slave port select input)
MOSI (Master data output, Slave data input untuk kanal SPI) MISO (Master data input, Slave data Output untuk kanal SPI) SCK (Master clock output, Slave clock input untuk kanal SPI)
Deskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S8252 : VCC (Pin 40)
Suplai/Sumber tegangan GND (Pin 20)
Ground
Port 0 (Pin 39 – Pin 32)
Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat di ubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order
multiplex address/data, port ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Port 2 (Pin 21 – Pin 28)
Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL. Port 3 (Pin 10 – Pin 17)
Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut :
Tabel 2.3 Fungsi Pin pada Port 3 AT89S8252
Nama pin Fungsi P3.0 (Pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (Pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (Pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (Pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (Pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (Pin 15) T1 (input eksternal timer 1)
P3.6 (Pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (Pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori)
RST (Pin 9)
Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. ALE/ PROG (Pin 30)
Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte low dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash.
PSEN (Pin 29)
Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (Pin 31)
Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt.
XTAL 1 (Pin 19)
Input untuk clock internal. XTAL 2 (Pin 18)
Output dari osilator.
2.3 Data Memori (EEPROM) dan RAM
Berbeda dengan mikrokontroler standard MCS-51, mikrokontroler Atmel AT89S8252 juga dilengkapi dengan data memori yang berupa EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memori). EEPROM yang ditanamkan ini besarnya 2K byte dan dipakai untuk penyimpanan data.
EEPROM on-chip ini diakses dengan mengeset bit EEMEN pada register WMCON pada alamat 96H. Alamat EEPROM ini adalah 000H sampai 7FFH. Instruksi movx digunakan untuk mengakses EEPROM internal ini. Namun jika ingin mengakses data memori luar (diluar mikrokontroler Atmel AT89S8252) dengan menggunakan instruksi movx ini maka bit EEMEN harus dibuat ‘0’.
Bit EEMWE pada register WMCON harus diset ke 1 sebelum sebarang lokasi pada EEPROM dapat ditulis. Program pengguna harus mereset bit EEMWE ke ‘0’ jika penulisan ke EEPROM tidak diperlukan lagi. Proses penulisan ke EEPROM dapat dilihat dengan membaca bit RDY/BSY pada SFR WMCON. Jika bit ini berlogika rendah maka berarti penulisan EEPROM sedang berlangsung, jika bit ini berlogika tinggi berarti penulisan sudah selesai dan penulisan lain dapat dimulai lagi. Sedangkan RAM yang ada pada mikrokontroler Atmel AT89S8252 adalah berkapasitas 256 byte.
2.4 Instruksi pada Mikrokontroler AT89S8252
Adapun keuntungan menggunakan mikrokontroler AT89S88252 yaitu dapat membantu kita membuat alat dengan program yang relatif sederhana yang mana mikrokontroler ini menggunakan Downlodable Flash Memory. Bahkan tidak diperlukan komponen apapun untuk memprogram mikrokontroler AT89S8252. Beberapa komponan dasar yang dipakai seperti resistor dan kapasitor sebenarnya hanya untuk menyediakan reset pada catu daya mulai diberikan. Flash memory yang digunakan mampu untuk diisi sampai seribu kali.
Pada mikrokontroller AT89S8252 terdapat 8K byte in-system reprogramable flash PEROM Code memori dan 2K byte EEPROM Data Memori. Flash PEROM Code Memori digunakan untuk menyimpan program yang telah kita buat. Sedangkan EEPROM Data Memori digunakan untuk menyimpan data.
Penulisan program tersebut dengan menggunakan bahasa pemrograman Asembly. Beberapa instruksi yang terdapat dalam pemrograman pada mikrokontroler jenis AT89S8252 adalah sebagai berikut :
1. Add
Instruksi untuk melakukan operasi penjumlahan pada dua buah data yang terdapat pada alamat register yang ditunjuk oleh instruksi.
Cth : DD A, Rn
Instruksi ini melakukan operasi penjumlahan data pada Akumulator dengan data pada alamat register RN (n0...7) dan hasilnya disimpan di Akumulator.
2. Call
Instruksi untuk melakukan panggilan terhadap instruksi yang terdapat di dalam subrutin yang ditunjuk. Setelah menjalankan instruksi-instruksi tersebut, program akan melanjutkan kembali instruksi yang terdapat pada program utama.
a. Acall; instruksi ini melakukan panggilan pada subrutin yang ditunjuk dengan jangkauam kurang dari 2 Kbyte.
b. Lcall ; Instruksi ini melakukan panggilan pada subrutin yang ditunjuk dengan jangkauan maksimal 64 Kbyte.
3. Cjne (Compare and Jump if Not Equal)
Instruksi ini melakukan perbandingan antara data sumber dengan data tujuan. Bila datanya sama maka lanjutkan ke instruksi di bawahnya, bila data tidak sama maka jump ke alamat yang dituju.
Format instruksi : Cjne data tujuan, data sumber, alamat input 4. Clr (Clear)
Instruksi ini memberi data 0 pada alamat register yang ditunjuk. Contoh : Clr A
Instruksi ini memberi data 0 pada akumulator. 5. Cpl (Complement)
Instruksi ini melakukan operasi komplemen pada alamat registeryang ditunjuk. Contoh : Cpl C
Data pada arry flag dikomplemenkan. 6. Dec (Decremant)
Instruksi ini malakukan operasi pengurangan dengan nilai 1 pada data yang terdapat pada alamat register yang ditunjuk oleh instruksi dan menyimpannya pada register tersebut.
Contoh : Dec A
Data pada akumulator dikurangi dengan 1 dan hasilnya disimpan di akumulator. 7. Div (Divide)
Instruksi ini melakukan operasi pembangunan pada dua buah data yang terdapat pada alamat register yang ditunjuk oleh instruksi.
Contoh : Div AB
Data dari akumulator dibagi dengan data pada register B, hasilnya disimpan di akumlator dan sisanya disimpan di register B.
8. Djnz (Decrement and Jump if Not Zero)
Instruksi ini melakukan operasi pengurangan pada alamat register serbaguna (r0...R7) yang ditunjukkan dengan nilai 1 dan akan jump bila hasil dari pengurangan itu nilainya tidak sama dengan nol.
Contoh : Djnz Rn, subrutin
Instruksi ini melakukan operasi pengurangan pada alamat register (R0...R7) dengan 1 dan melompat ke subrutin jika hasilnya bukan nol. Akan tetapi jika hasilnya sama dengan nol maka program akan menjalankan instruksi di bawahnya.
9. Inc (Increment)
Instruksi ini melakukan operasi penjumlahan dengan nilai 1 pada data yang terdapat pada alamat register yang ditunjukkan oleh instruksi dan menyimpannya pada alamat register tersebut.
Contoh : Inc A
Instruksi ini menjumlahkan data akumulator dengan 1 dan hasilnya disimpan di akumulator.
10. Jb (Jump on Bit set)
Instruksi ini melakukan pengujian bit pada alamat bit yang ditunjukkan. Jika data bit 1 maka program tersebut akan melompat ke subrutin yang ditunjukolah instruksi. Akan tetapi bila data bit 0 maka program akan menjalankan instruksi di bawahnya atau selanjutnya.
11. Jnb (Jump on Not Bit set)
Instruksi ini melakukan pengujian bit pada alamat bit yang ditunjuk. Jika data bit bernilai 0 maka program akan melompat ke subrutin yang ditunjukkan oleh instruksi.
Bila data bit bernilai 1 maka program akan menjalankan instruksi di baahnya atau selanjutnya.
12. Jmp (Jump)
Instruksi ini melakukan lompatan pada alamat kode yang ditunjuk.
a. Ajmp ( Absolute Jump) ; Instruksi ini melakukan lompatan ke subrutin yang ditunjuk sejauh maksimum 11 bit dari alamat yang ditentukan.
b. Ljmp (Long Jump) ; instruksi ini melakukan lompatan ke subrutin yang ditunjuk sejauh maksimum 16 bit dari alamat yang ditentukan.
c. Sjmp (Short jump ) ; instruksi ini melakukan lompatan ke subrutin yang ditunjuk sejauh maksimum 128 byte dari alamat yang ditentukan.
13. Jnz (Jump if Not Zero)
Instruksi ini melakukan pengujian data pada akumulator. Jika data pada akumulator tidak sama dengan 00H maka progam akan melompat ke subrutin yang ditunjuk. Akan tetapi jika data pada akumulator sama dengan 00H maka program akan menjalankan instruksi di bawahnya atau selanjutnya.
14. Jz (Jump if Zero)
Instruksi ini melakukan pengujian data pada akumulator. Jika data pada akumulator tidak sama dengan 00H maka progrm akan menjalankan instruksi di bawahnya atau selanjutnya, tapi jika data pada akumulator sama dengan ooH maka program akan melompat ke subrutin yan ditunjuk.
15. Mov
Instruksi ini melakukan operasi peminhdahan data dari alamat register satu ke alamat register lainnya.
Instruksi ini melakukan operasi pemindahan data dari alamat register Rn (n=0…7) ke dalam akumulator.
16. Nop
Instruksi ini akan melakukan delay sebesar 1 cycle atau 1 siklus. 17. Ret (Return)
Instruksi ini digunakan untuk kembali ke subrutin. 18. Setb
Instruksi ini melakukan operasi set pada bit yang ditunjuk oleh register.
Cara mengirimkan program ke dalam mikrokontroler adalah dengan mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi melalui Open File. Tampilannya seperti pada gambar berikut :
Gambar 2.3 Open File
Kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroler. Seperti pada gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 Pengisian Program ke Mikrokontroler
2.5 Timer/Counter
Pada mikrokontroler AT89S8252 terdapat tambahan Timer 2. Timer yang lain adalah Timer 0 dan Timer 1 yang terdapat pada standard MCS-51 dimana memilki 2 timer yang dapat dikonfigurasikan beroperasi sebagai timer atau counter. Saat berfungsi sebagai timer, isi register ditambah satu untuk tiap siklus mesin, sedangkan untuk fungsi counter isi register akan bertambah 1 setiap ada transisi sinyal pada pin input eksternal. Pada pemanfaatan sebagai counter, sinyal input yang dimasukan dapat berupa low level atau falling edge trigger. Counter akan mencacah setiap masukan yang ada sesuai dengan inisialisasi harga awal dari counter pada nilai hitungan
terendah untuk tiap sampling. Inisialisasi harga awal ini berupa nilai preset negatif counter yang diatur sebelum counter dijalankan.
Hal yang perlu diperhatikan adalah bahwa Timer/Counter dapat digunakan sebagai generator boud rate untuk serial port. Pada standard MCS-51 biasanya digunakan Timer 1 sebagai penghasil baud rate. Nah pada mikrokontroller Atmel AT89S8252 ini selain dapat menggunakan Timer 1 sebagai penghasil baud rate (untuk menjaga kompatibilitas dengan MCS-51) juga dapat menggunakan Timer 2 sebagai penghasil baud rate untuk serial port.
Timer 2 ini merupakan Timer/Counter yang berukuran 16 bit yang dapat beroperasi sebagai Timer (dengan detak dari sistem detak mikrokontroler) atau dapat beroperasi sebagai penghitung kejadian (event counter) dengan detak dari luar. Untuk mengatur fungsi ini dilakukan dengan mengatur bit C/T2 pada SFR T2CON. Terlihat bahwa jika bit ini tinggi maka akan terpilih fungsi counter (C), tetapi jika bit ini rendah maka akan terpilih fungsi Timer 2 (T2).
Timer 2 ini memiliki 3 mode operasi yaitu capture, auto reload (up dan down counting) dan baud rate generator. Untuk memilih mode ini dilakukan dengan mengatur bit pada SFR T2CON (Timer 2 Control Register).
2.6 Transistor sebagai Saklar
Di dalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.
Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (VCE) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi
pada kenyataannya VCE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor
sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on seperti pada gambar di bawah :
Gambar 2.5 Transistor sebagai Saklar ON
Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturi adalah :
Rc Vcc Imax ………..……….(2.1) Rc Vcc I . hfe B ……….……….(2.2) Rc . hfe Vcc IB ……….(2.3) Saklar On Vcc Vcc IC R RB VB IB VBE VCE
Hubungan antara tegangan basis (VB) dan arus basis (IB) adalah : B BE B B R V V I ……….…...….(2.4) VB = IB . RB + BE………...(2.5) BE B B V Rc . hfe R . Vcc V ………...…(2.6)
Jika tegangan VB telah mencapai BE
B B V Rc . hfe R . Vcc
V , maka transistor akan
saturasi, dengan Ic mencapai maksimum.
Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off di tunjukkan pada gambar di bawah ini :
Gambar 2.6 Transistor sebagai Saklar OFF
Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (VB) sama dengan
tegangan kerja transistor (VBE) sehingga arus basis (IB) = 0 maka :
hfe I I C B ………....…(2.7) IC = IB . hfe ….………...…(2.8) IC = 0 . hfe ………..………...…(2.9) IC = 0 ………...(2.10) Saklar Off Vcc Vcc IC R RB VB IB VBE VCE
Hal ini menyebabkan VCE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus :
Vcc = Vc + VCE ………..………(2.11)
VCE = Vcc – (Ic . Rc) ..………(2.12)
VCE = Vcc ..………(2.13)
2.7 Aplikasi IC HT9170 sebagai DTMF Decoder
IC HT9170 merupakan IC penerima DTMF yang didalamnya terdapat dua fungsi sekaligus, yaitu sebagai filter band pass dan penerjemah data digital (digital decoder). Pada bagian filternya menggunakan tehnik switch dari kapasitor untuk kelompok filter high pass dan filter low pass. Pada bagian dekodernya menggunakan tehnik penghitungan digital untuk mendeteksi dan menerjemahkan 16 pasangan nada DTMF menjadi 4-bit kode biner. IC HT9170 ditunjukkan pada gambar berikut ini :
Gambar 2.7 IC HT9170
IC HT9170 ini akan menterjemahkan sinyal yang diberikan pada inputnya, yang merupakan sinyal DTMF, menjadi 4 bit data digital pada outputnya.
2.8 Motor Langkah (Stepper)
Motor langkah (stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau di perlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram(disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah.
Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga di jumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Motor langkah berukuran besar digunakan, misalnya, dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain.
Pada gambar di bawah ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper).
Gambar 2.8 Diagram Motor Langkah (Stepper)
Magnet permanen N-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut.setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak di perlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah. A D B A C B U S
2.9 Data/Pulsa pada Motor Langkah (Stepper)
Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya), sebagian di tunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.9 Pemberian data/pulsa pada motor stepper
Pada saat yang sama ,untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol).
C D A B
BAB 3
PERANCANGAN ALAT
3.1 Diagram Blok Rangkaian
Secara garis besar, perancangan pintu gerbang dengan menggunakan password HP ini terdiri dari power supplay, mikrokontroler AT89S8252, driver motor stepper, motor stepper, display seven segmen, penguat, DTMF dekoder, dan saklar batas dan tombol manual. Diagram blok dari pintu gerbang dengan menggunakan password HP ditunjukkan pada gambar berikut :
Kabel
Handsfree
Gambar 3.1 Diagram Blok
µc
AT89S8252 Power Supplay Driver motor stepper Motor stepper Dua saklar batas DTMF Dekoder Seven Segment Ponsel Penguat Tombol Manual Power supplay berfungsi sebagai sumber tegangan dari seluruh system agar system dapat bekerja.
AT89S8252 merupakan pusat kendali dari seluruh rangkaian. Dimana mikrokontroler akan mengambil data yang dikirimkan oleh DTMF dekoder kemudian membandingkannya dengan nilai yang benardan juga mengecek sinyal yang dikirimkan oleh saklar batas, kemudian mengendalikan motor stepper.
Driver motor stepper berfungsi untuk mengendalikan perputaran dari motor stepper, sehingga dengan demikian perputaran dari motor stepper yang berfungsi untuk membuka/menutup pintu gerbang agar dapat dikendalikan oleh mikrokontroler.
Motor stepper berfungsi untuk mengendalikan proses membuka/menutup pintu gerbang.
Saklar batas berfungsi untuk mengetahui apakah pintu gerbang telah terbuka lebar atau telah tertutup rapat.
Tombol manual berfungsi untuk membuka/menutup pintu gerbang secara manual.
Penguat berfungsi untuk menguatkan sinyal yang dikirimkan oleh HP.
DTMF dekoder berfungsi untuk menterjemahkan sinyal DTMF yang dikirimkan oleh HP menjadi 4 bit data biner agar dapat dikenali oleh mikrokontroler.
Display seven segmen berfungsi untuk menampilkan angka hasil terjemahan dari DTMF dekoder.
Vreg LM7805CT IN OUT TIP32C 100 330 2200uF 220 V AC 0 V (+) 5 Volt DC Ground (+) 12 Volt DC D1 1B4B42 1 2 4 3 LM7812CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 100uF 1uF-POL LM7912CT LINE VREG COMMON VOLTAGE 2200uF 1.0k 100uF 1.0k (-) 12 Volt DC 3.2 Perancangan Power Supplay (PSA)
Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari tiga keluaran, yaitu (+) 5 volt, (+) 12 volt dan (–) 12 volt. Keluaran (+) 5 volt digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian, keluaran (+) 12 volt digunakan untuk menghidupkan relay dan keluaran (-) 12 volt untuk mensupplay tegangan negatip Op-Amp. Rangkaian tampak seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA)
Trafo merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 15 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 15 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 µF. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar. Tegangan (+) 12 volt DC langsung dihasilkan oleh regulator
tegangan LM7812. Dan tegangan (-) 12 volt dihasilkan oleh regulator tegangan LM7912.
3.3 Perancangan Rangkain µC AT89S8252
Rangkaian µC AT89S8252 pada penelitian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh sistem. Rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ini akan menunggu pengiriman sinyal dari kedua saklar batas ketika sedang membuka/menutup pintu gerbang. Sinyal yang ditunggu adalah sinyal low. Jadi dalam keadaan normal, maka masing-masing saklar akan terus-menerus mengirimkan sinyal high. Ketika terjadi pengiriman sinyal low dari salah satu saklar, maka rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ini akan melihat saklar mana yang mengirimkan sinyal low tersebut kemudian rangkaian mikrokontroler AT89S8252 memerintahkan motor untuk berhenti berputar. Rangkaian mikrokontroler AT89S8252 ditunjukkan oleh gambar 3.3 berikut :
5 V V C C 5 V V C C 1 0 u F 2 1 3 0 p F 3 0 p F X T A L 1 2 M H z A T 8 9 S 8 2 5 2 P 0 . 3 ( A D 3 ) P 0 . 0 ( A D 0 ) P 0 . 1 ( A D 1 ) P 0 . 2 ( A D 2 ) V c c P 1 . 0 P 1 . 1 P 1 . 2 P 1 . 3 P 1 . 4 P 1 . 5 P 1 . 6 P 1 . 7 P 0 . 4 ( A D 4 ) P 0 . 5 ( A D 5 ) P 0 . 6 ( A D 6 ) P 0 . 7 ( A D 7 ) R S T E A / V P P P 3 . 0 ( R XD ) P 3 . 1 ( T X D ) P 3 . 2 ( I N T 0 ) P 3 . 3 ( I N T 1 ) P 3 . 4 ( T 0 ) A L E / P R O G P S E N P 2 . 7 ( A 1 5 ) P 2 . 6 ( A 1 4 ) P 2 . 5 ( A 1 3 ) P 2 . 4 ( A 1 2 ) P 2 . 3 ( A 1 1 ) P 2 . 2 ( A 1 0 ) P 2 . 1 ( A 9 ) P 3 . 6 ( W R ) P 3 . 5 ( T 1 ) P 3 . 7 ( R D ) XT A L 2 X T A L 1 G N D P 2 . 0 ( A 8 ) 1 2 3 4 5 6 7 8 4 0 3 9 3 8 3 7 3 6 3 5 3 4 3 3 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 3 2 3 1 3 0 2 9 2 7 2 6 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 5 2 4 2 3 2 2 2 1 2 S A 7 3 3 4 .7 k 5 V V C C 3 3 0
Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler AT89S8252
Selain mengecek sinyal yang dikirimkan oleh saklar batas, mikrokontroler ini juga melihat data yang dikirimkan oleh DTMF dekoder dan membandingkannya dengan data yang benar.
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC mikrokontroler AT89S8252. Kapasitor 10 µF dan resistor K ohm bekerja sebagai “ power on reset” bagi mikrokontroler AT89CS8252 dan kristal 12 MHZ bekerja sebagai penentu nilai clock
kepada mikrokontroler, sementar kapasitor 30 µF bekerja sebagai resenator terhadap kristal.
Pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakan rangkaian minimum mikrokontroller
AT89S8252 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke in 17 ini tidak digunakan lagi.
3.4 Perancangan Rangkaian Driver Motor Stepper
Untuk mengendalikan perputaran motor stepper dibutuhkan sebuah driver. Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S8252 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah :
Gambar 3.4 Rangkaian Driver Motor Stepper
T ip 122 Tip 122 VC C 12V M O TO R A T89S 8252 (P 0.0) A T89S 82 52 (P 0 .2) S tep per V CC 12V T ip 122 Tip 122 1.0k 1.0k A T89S 8252 (P 0.1) 1.0k 1.0k A T89S 8252 (P 0.3)
Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S8252. Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground.
Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan yang memiliki medan magnet tesebut.
Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktif dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya.
Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya, maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara bergantian dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya.
3.5 Perancangan Rangkaian Tombol Manual
Rangkaian tombol ini berfungsi untuk membuka atau menutup pintu gerbang secara manual. Rangkaian tombol manual ini hanya terdiri dari resistor dan tombol. Rangkaian tombol ditunjukkan pada gambar 3.8 berikut ini :
Gambar 3.5 Rangkaian Tombol
Jika tidak ada penekanan pada tombol, maka hubungan antara kaki mikrokontroler ke ground akan terputus ,sehingga rangkaian ini akan mengirimkan logika high (1) ke mikrokontroler AT89S8252. Namun jika ada penekanan pada tombol, maka kaki mikrokontroler akan terhubung dengan ground, sehingga rangkaian ini akan mengirimkan logika low (0) ke mikrokontroler AT89S8252. Perubahan dari logika high menjadi logika low inilah yang merupakan indikasi bahwa tombol ditekan.
3.6 Perancangan Rangkaian Saklar Batas
Ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk membuka pintu gerbang, mikrokontroler tidak mengetahui apakah pintu gerbang sudah terbuka lebar atau belum. Hal yang sama juga terjadi ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk menutup pintu gerbang, mikrokontroler tidak mengetahui apakah pintu gerbang sudah
4K7
AT89S8252
VCC 5V
tertutup rapat atau belum. Karena itu dibutuhkan sebuah saklar batas yang dapat mengetahui kedua keadaan tersebut.
Dalam hal ini digunakan sebuah saklar batas untuk buka pintu gerbang, yang berfungsi untuk mengetahui apakah pintu gerbang sudah terbuka lebar atau belum, dan sebuah saklar batas untuk tutup pintu gerbang yang berfungsi untuk mengetahui apakah pintu gerbang sudah tertutup rapat atau belum. Rangkaian saklar batas untuk buka pintu gerbang hanya terdiri dari saklar yang dihubungkan ke ground dan ke mikrokontroler AT89S8252. Rangkaiannya seperti gambar dibawah ini,
P1.0 (AT89S8252)
Gambar 3.6 Rangkaian Saklar batas untuk Buka Pintu
Ketika saklar batas dalam keadaan terbuka, kondisi P1.0 adalah high. Namun jika pintu gerbang menyentuh saklar, maka P1.0 akan terhubung ke ground, yang menyebabkan kondisi P1.0 akan berubah dari high (1), menjadi low (0). Perubahan kondisi pada P1.0 inilah yang dikenali oleh mikrokontroler sebagai tanda bahwa pintu gerbang telah terbuka lebar, maka mikrokontroler akan memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, sehingga pintu gerbang tidak terbuka lebih lebar lagi.
Saklar batas untuk tutup pintu gerbang juga mempunyai rangkaian dan cara kerja yang sama dengan rangkaian saklar batas untuk buka pintu, perbedaannya hanya terletak pada hubungannya dengan mikrokontroler AT89S8252.
3.7 Perancangan Rangkaian Penguat
Rangkaian penguat ini berfungsi untuk menguatkan sinyal yang diterima oleh HP (kabel speaker pada hansfree). Karena sinyal yang diterima oleh HP sangat kecil, sehingga dibutuhkan penguat. Rangkaian penguat dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.7 Rangkaian Penguat
Komponen utama dari rangkaian ini adalah Op Amp 741, yang merupakan IC penguat. Pada rangkaian ini terjadi penguatan sebesar :
220.000 2 2 110.000 tan 366, 6 1 300 300 R Pengua A kali R
3.8 Perancangan Rangkaian DTMF Dekoder
Rangkaian ini berfungsi untuk mengubah nada tone yang diterima menjadi 4 bit data biner. Rangkaian DTMF decoder datunjukkan oleh gambar 3.8 berikut :
10K Speaker handsfree 741 3 2 4 7 6 5 1 VCC 12V VEE -12V IC HT9170 220k 220k
Vc Vc 5V St ESt STD Q3 Q2 QI Q0 /GT INI+ IN GS VRef INH PWDN OSC1 OSC2 -TOE i VSS 3.579545 MHz AT89S8252 330 100k 100k C2 10nF 30pF 30pF 330 100nF 100k VDD 5V 100nF Penguat
Gambar 3.8 Rangkaian DTMF Dekoder
Komponen utama dari rangkaian ini adalah IC HT9170. IC ini merupakan IC DTMF decoder. IC ini akan merubah tone yang ada pada inputnya menjadi 4 bit data biner. Jika tone yang diterimanya tone 1, maka output dari rangkaian ini adalah 0001, tone yang diterimanya tone 2, maka output dari rangkaian ini adalah 0010, demikian seterusnya.
Input rangkaian akan dihubungkan dengan penguat sehingga sinyal (tone) yang berasal dari HP akan diinputkan ke pin 2 dari IC. Output dari rangkaian akan dihubungkan ke mikrokontroler sehingga mikrokontroler dapat mengenali data yang dikirimkan oleh rangkaian untuk kemudian diolah oleh mikrokontroler untuk melaksanakan instruksi selanjutnya.
C945
4.7k
P0.0 AT89S8252 5 Volt
Buzzer
3.9 Perancangan Rangkaian Buzzer
Rangkaian buzzer ini berfungsi untuk memberitahukan kepada pemilik, ketika terjadi kesalahan memasukkan password. Rangkaiannya seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3.9 Rangkaian Buzzer.
Pada alat ini, alarm yang digunakan adalah buzzer 5 volt. Buzzer ini akan berbunyi jika positipnya dihubungkan ke sumber tegangan positip dan negatipnya negatipnya dihubungkan ke ground.
Pada rangkaian di atas transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan dan mematikan buzzer. Dari gambar dapat dilihat bahwa negatif buzzer dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktif maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan buzzer berbunyi. Sebaliknya jika transistor tidak aktif, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan buzzer mati.
Transistor yang digunakan dalam rangkaian pada gambar 3.9 adalah transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktif apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt. Resistor 4,7 K pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada basis agar transistor tidak rusak.
3.10 FLOWCHART Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya Start Tone # Masukkan Password Password Benar ? Buka Gerbang Tunda Sejenak Tutup Gerbang Tombol di Tekan
Program diawali dengan start yang berarti rangkaian dihidupkan, kemudian program akan menunggu penekanan pada tombol, jika tidak ada penekanan pada tombol, maka program akan menunggu sinyal DTMF yang datang. Jika tidak ada maka, program akan kembali menunggu penekanan tombol. Jika terjadi penekanan tombol, maka program akan memerintahkan motor untuk berputar membuka pintu gerbang, kemudian program akan menunggu sejenak, sampai kendaraan masuk ke dalam gerbang. Selanjutnya program akan memerintahkan motor untuk berputar menutup gerbang, kemudian kembali ke rutin awal untuk menunggu penekanan tombol dan sinyal DTMF berikutnya.
Jika ada sinyal DTMF yang datang, yang berarti ada orang yang menghubungi Handphone yang ada pada alat penerima, maka program akan mengambil nilai password yang dimasukkan. Jika nilainya salah, maka program akan kembali ke rutin awal untuk menunggu penekanan tombol dan menunggu sinyal DTMF berikutnya.
Jika password yang diberikan benar, maka progran akan memerintahkan motor untuk berputar membuka pintu gerbang, kemudian program akan menunggu sejenak, sampai kendaraan masuk melewati gerbang. Selanjutnya program akan memerintahkan motor untuk berputar menutup gerbang, kemudian kembali ke rutin awal untuk menunggu penekanan tombol dan sinyal DTMF berikutnya.
BAB IV
PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM
4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S8252
Untuk mengetahui rangkaian mikrokontroller AT89S8252 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian.Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S8252. Programnya adalah sebagai berikut: Loop: Setb P3.7 Acall tunda Clr P3.7 Acall tunda Sjmp Loop Tunda: Mov r7,#255 Tnd: Mov r6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret
Program tersebut bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P3.7 selama selang waktu tertentu kemudian mematikannya selama selang waktu tertentu
secara terus menerus. Perintah Setb P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika high yang menyebabkan transistor aktif, sehingga LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P3.7 akan menjadikan P3.7 berlogika low yang menyebabkan transistor tidak aktif sehingga LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat. Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip.
4.2 Pengujian Rangkaian Driver motor stepper
Pengujian pada rangkaian driver motor stepper ini dilakukan dengan menghubungkan input rangkaian driver motor stepper ini dengan rangakaian mikrokontroler AT89S8252 dan menghubungkan output dari rangkaian driver motor stepper ini dengan motor stepper, kemudian memberikan program sebagai berikut:
Mov a,#11h Buka: mov p0,a acall tunda rr a sjmp buka tunda: mov r7,#30 tnd: mov r6,#255
djnz r6,$ djnz r7,tnd ret
Program di atas akan memberikan logika high secara bergantian pada input dari driver motor stepper, dimana input dari jembatan masing-masing dihubungkan ke P0.0,P0.1, P0.2 dan P0.3. Dengan program di atas maka motor akan bergerak searah dengan arah putaran jarum jam (membuka pintu). Untuk memutar dengan arah sebaliknya (menutup pintu), maka diberikan program sebagai berikut :
Mov a,#11h tutup: mov p0,a acall tunda rl a sjmp tutup tunda: mov r7,#30 tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ djnz r7,tnd ret
Dengan program tersebut, maka motor akan berputar berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam (menutup pintu). Tunda digunakan untuk mengatur kecepatan
putar dari motor. Semakin besar nilai yang diberikan pada tunda, maka perputaran motor akan semakin lambat, dan sebaliknya.
4.3 Pengujian Rangkaian Penguat
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan cara mengukur tegangan pada input dari Op-Amp dan tegangan pada outputnya. Dari hasil pengukuran didapat nilai tegangan sebagai berikut :
Input Output
3,9 mV 36,2 mV
Dari data yang ada, didapatkan penguatan yang dihasilkan oleh rangkaian sebesar 9,282 kali.
4.4 Pengujian Rangkaian DTMF Dekoder.
Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan mengubungkan input dari rangkaian ini ke rangkaian penguat, kemudian menghubungkannya dengan kabel speaker pada HP. Selanjutnya tombol pada HP ditekan dan dilihat outpunya. Dari hasil pengujian didapatkan data sebagai berikut :
Tombol LED1 LED2 LED3 LED4
1 ON OFF OFF OFF
3 ON ON OFF OFF
4 OFF OFF ON OFF
5 ON OFF ON OFF
6 OFF ON ON OFF
7 ON ON ON OFF
8 OFF OFF OFF ON
9 ON OFF OFF ON
0 OFF ON OFF ON
* ON ON OFF ON
# OFF OFF ON ON
4.5 Pengujian Rangkaian Buzzer
Pengujian pada rangkaian buzzer ini dapat dilakukan dengan memberikan tegangan 5 volt dan 0 volt pada basis transistor C945. Transistor C945 merupakan transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip jika pada basis diberi tegangan lebih besar dari 0,7 volt dan tidak aktif jika pada basis diberi tegangan lebih kecil dari 0,7 volt. Aktipnya transistor akan membunyikan buzzer.
Selanjutnya buzzer dihubungkan dengan mikrokontroler dan mikrokontroler diberi program sederhana untuk megaktipkan buzzer. Program yang diisikan ke mikrokontroler untuk mengaktipkan buzzer adalah :
Setb P1.0 . . .
Perintah tersebut akan memberikan logika high (1) atau tegangan 5 volt. pada P1.0, sehingga dengan demikian buzzer akan berbunyi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Pada perancangan alat ini digunakan handphone sebagai pengirim sinyal, yaitu sinyal DTMF.
2. Mikrokontroler AT89S8252 memiliki fasilitas EEPROM yang bermanfaat untuk penggunaan password secara berulang dan password yang baru tidak akan berubah meskipun catu daya hilang.
3. Pada alat ini selain digunakan ponsel juga dilengkapi password sebagai pengaman untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan.
5.2 Saran
1. Pada alat ini selain dapat digunakan untuk membuka dan menutup pintu gerbang juga dapat digunakan pada apllikasi lainya, seperti mengendalikan alat lainnya seperti mematikan dan menghidupkan lampu.
2. Sebaiknya alat dikembangkan lagi, karena masih menggunakan ponsel sebagai alat pengendalinya, dapat digunakan remote multi yang dapat mengendalikan dan mengirim sinyal jarak jauh.
DAFTAR PUSTAKA
Agfianto, Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55 Teori dan Aplikasi, Edisi Kedua, Penerbit: Gava Media, Yogyakarta, 2004
Agfianto. 2002. Teknik Antarmuka Komputer: Konsep dan Aplikasi. Edisi Pertama. Yogyakarta : Graha Ilmu
Andi, Panduan Praktis Teknik Antarmuka dan Pemograman Mikrokontroler AT89C51, Penerbit P.T. Elex Media Komputindo, Jakarta, 2003
Clayton George, Winder Steve, Opertional Amplifiers, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2004
Malvino, Albert paul. 2003. Prinsip-prinsip Elektronika. Jilid 1 & 2. Edisi Pertama, Penerbit: Salemba Teknika, Jakarta, 2003
Suhata. 2004. Aplikasi Mikrokontroler Sebagai Pengendali Peralatan Elektronik via Line Telepon. Jakarta : P.T. Elex Media Komputindo
