LAPORAN PROYEK AKHIR
SISTEM KEAMANAN PADA SEBUAH PINTU BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Diajukan untuk memenuhi Persyaratan Kelulusan Program Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
Disusun oleh : ANDRE GUNAWAN 05/184321/NT/10755
PROGRAM DIPLOMA TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2009
i
LAPORAN PROYEK AKHIR
SISTEM KEAMANAN PADA SEBUAH PINTU BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Disusun oleh : ANDRE GUNAWAN 05/184321/NT/10755
Telah diperiksa dan disetujui oleh :
Ketua Program Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
Dosen Pembimbing
Ir. Lukman Subekti, M.T. NIP. 132 052 395
Ir. Lukman Subekti, M.T. NIP. 132 052 395
ii
LAPORAN PROYEK AKHIR
SISTEM KEAMANAN PADA SEBUAH PINTU BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
Telah diuji dan dipertahankan dihadapan tim penguji Serta dinyatakan lulus pada :
Hari
: Selasa
Tanggal
: 21 Juli 2008
Pukul
: 15:00 WIB
Tempat
: Ruang Sidang II Progam Diploma Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta
Tim Penguji,
1. Ketua Penguji
2. Sekretaris Penguji
Ma’un Budiyanto, S.T, M.T. NIP. 132 232 018
Ir. Rizal NIP. 131 766 568
3. Penguji Utama
4. Anggota Penguji
Alif Subardono, S.T, M.T. NIP. 132 302 681
Hidayat Nur Isnianto, S.T. NIP. 132 302 693
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Proyek Akhir ini aku persembahkan untuk :
Kedua orang tua-ku yang telah memberikan semangat, doa, dan berbagai macam nasehat serta selalu sabar walau terkadang aku sering merepotkan
Kakak dan adik-ku : Mardalena, Yuni, Devi, dan Rachmah terima kasih telah memperhatikan aku selama ini
Keponakan-ku Dzacky yang telah membangkitkan semangat-ku untuk segera menyelesaikan Proyek Akhir ini
Almamater-ku... HIDUP MAHASISWA !!!
iv
Motto
Positive Thinking Before do Something Jangan menyerah sebelum berperang, karena kita tidak tahu apa yang akan terjadi di akhir perjuangan nanti. Begitu juga dengan proyek akhir, jangan takut untuk melakukan hal yang baru dalam hidup ini, kegagalan adalah suatu keberhasilan yang tertunda, anggap aja kegagalan itu sebagai tantangan, ga ada yang sempurna di dunia ini, keberhasilan pasti dibayangi oleh kegagalan, hanya Atheis yang mudah berputus asa. Terus berkarya bagi negeri tercinta ini, tetep keren dan tetep asyik (kaya saya ^_^), Stop Global Warming! And Go Green!.
v
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas berkah dan rahmatnya yang diberikan kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan proyek akhir Sistem Keamanan Pada Sebuah Pintu Berbasis Mikrokontroler AT89S51. Proyek akhir merupakan salah satu mata kuliah yang harus ditempuh oleh mahasiswa Diploma Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada dan merupakan syarat bagi mahasiswa untuk memperoleh gelar Ahli madya. Proyek akhir akan memberikan manfaat bagi mahasiswa, diantaranya mahasiswa dapat menemukan langsung permasalahan saat membuat alat tersebut. Penulis ingin mengucapkan terimakasih kepada seluruh pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan Proyek Akhir ini maupun dalam penyusunan laporannya, di antaranya : 1.
Bapak dan Ibu-ku yang telah memberikan dukungan, semangat, do’a, nasehat, dan sangat sabar dalam menghadapi-ku, aku bangga pada kalian.
2.
Kakak dan adik-ku : Mardalena, Yuni, Devi, dan Rachmah terimakasih telah memperhatikan-ku selama ini.
3.
Keponakan-ku Dzacky yang memberikan semangat untuk segera menyelesaikan Proyek Akhir ini.
4.
Bapak Ir. Lukman Subekti, M.T selaku Ketua Program Diploma Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada dan sekaligus sebagai dosen pembimbing, terimakasih atas bimbingan-nya.
vi
5.
Bung Evan terimakasih banyak atas ilmu mikrokontroler-nya, dan sekali lagi terimakasih telah meluangkan waktu untuk mengajari penulis mikrokontroler.
6.
Bung Aji MAPADEGAMA terimakasih atas tips dan trik profesional-nya dalam menggunakan berbagai alat untuk membuat hardware dari proyek akhir ini.
7.
Temen-temen-ku yang ganteng dan cantik : Ginanjar, Irjason, Wiwit, Abdi, Redha, Aji Budianto, Marlin, Mas Feryonika, Baja 0’6, Reza 0’6, Restu 0’6, Kiky 0’6, Akbar 0’6 (kapan-kapan ngenet gratis ya Bar…), Chulis 0’6, Andika X-KHMTE (makasih ya udah ngijinin pake ruangan-nya, lumayan tinggal gratis…), Wendy 0’6 (insyaf wen…stop maksiat!), Arif gendut 0’7, Alvi, Ajeng (thank u jeng udah mau bantu, makasih ya), Inez, Ana, yang terakhir… Indah, semuanya makasih yach…
8.
Temen kost, Azmi thank u for everything.
9.
Temen lama-ku : Feriza Lukman (Maneh), Yanuardi (Abe), Mukhlas, Eko, Ali si item hahaha… dan Yohanes, terimakasih atas
dukungan-nya,
terimakasih
juga
telah
memantau
perkembangan proyek akhir ini, kalian memang top! markotop dan sip! markosip pokoknya asyiklah…hihihi…thank u bro!. 10.
Temen-temen di laboratorium teknik ketenagaan : Mas Eko, Mas Sabar, Pak Slamet, terimakasih.
11.
Temen seperjuangan di perang Vietnam, Danang Kreebo.
vii
12.
Temen yang selalu menyusahkan, Irpan, dan Fauzan (ga kok becanda…kalian temen yang ok, thank u yach!).
13.
Sriwijaya FC Fans Club : Robby, Parizal, dan Sapta makasih ya atas saran mekaniknya, kapan-kapan nonton bola bareng l agi.
14.
Buat Ly, makasih ya say…^_^
15.
Nia anak UNSRI makasih ya do’a-nya.
16.
Mba penjual komponen elektronika di Sinar lama, cieeee…..
17.
Seluruh civitas akademika Program Diploma Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada.
18.
Semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu-persatu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun guna penyusunan laporan-laporan selanjutnya. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan yang membacanya.
Yogyakarta, Juni 2009
Penulis
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN .................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................
iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ...............................................................
iv
HALAMAN MOTTO ...............................................................................
v
PRAKATA .................................................................................................
vi
DAFTAR ISI ..............................................................................................
ix
DAFTAR GAMBAR .................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL .....................................................................................
xvi
BAB I PENDAHULUAN ..........................................................................
1
1.1 Latar Belakang ................................................................................
1
1.2 Tujuan .............................................................................................
2
1.3 Batasan Masalah..............................................................................
3
1.4 Metodelogi Pelaksanaan Proyek Akhir ...........................................
3
1.5 Sistematika Penulisan .....................................................................
4
BAB II DASAR TEORI ............................................................................
6
2.1 Pengertian sistem Keamanan ..........................................................
6
2.2 Microcontroller ...............................................................................
6
2.2.1 Microcontroller AT89S51 ......................................................
8
2.2.2 Konfigurasi Pin ......................................................................
9
2.2.3 Block Diagram Microcontroller AT89S51 .............................
12
ix
2.2.4 Organisasi Memory ................................................................
13
2.2.5 Register ..................................................................................
15
2.2.6 Mode Pengalamatan ...............................................................
16
2.2.7 Timer ......................................................................................
17
2.2.8 Interupsi .................................................................................
18
2.2.9 Osilator ...................................................................................
19
2.3 Sensor Infra Merah..........................................................................
20
2.3.1 LED Infra Merah ....................................................................
20
2.3.2 Modul Penerima Infra Merah IRM8510 ................................
21
2.4 Catu Daya ( power Supply ) ..............................................................
22
2.4.1 Transformator.........................................................................
24
2.4.2 Dioda ......................................................................................
25
2.4.3 Kapasitor ................................................................................
28
2.4.4 IC Regulator ...........................................................................
30
2.4.4.1 Regulator LM7805 ...........................................................
31
2.4.4.2 Regulator LM7809 ...........................................................
31
2.5 LCD LCM1602A ............................................................................
31
2.6 Driver Motor (L293) .......................................................................
33
2.7 Motor DC ........................................................................................
35
2.8 Limit Switch .....................................................................................
37
2.9 Switch ..............................................................................................
37
BAB III PEMBUATAN ALAT ................................................................
38
3.1 Blok Diagram Sistem ......................................................................
38
x
3.2 Gambaran Sisetm secara Umum .....................................................
39
3.3 Pembuatan Perangkat Keras............................................................
39
3.3.1 Pembuatan Bagian Mekanik ..................................................
39
3.3.2 Pembuatan Bagian Elektrik ....................................................
42
3.3.2.1 Sistem Keamanan Pada Sebuah Pintu Dengan AT89S51
42
3.3.2.2 Rangkaian Catu Daya ( Power Supply) .............................
43
3.3.2.3 Remote Control ................................................................
45
3.3.2.4 Penerima Infra Merah ......................................................
46
3.3.2.5 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51....................
48
3.3.2.6 LCD ( Liquid Crystal Display ) LCM1602A .....................
49
3.3.2.7 Driver Motor L293D........................................................
50
3.3.2.8 Limit Switch ......................................................................
51
3.3.2.9 Switch ...............................................................................
52
3.3.2.10 Motor DC .......................................................................
53
3.3.2.10.1 Motor DC 1 ..............................................................
53
3.3.2.10.2 Motor DC 2 ..............................................................
54
3.4 Perancangan Perangkat Lunak ........................................................
55
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ........................................
65
4.1 Pendahuluan ....................................................................................
65
4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali ( Remote Control ) .......................
66
4.2.1 Pengujian LED Infra Merah ......................................................
66
4.2.2 Pencarian Data Remote .............................................................
67
4.2.3 Pengujian Konsumsi Daya (baterai)
xi
Pada Rangkaian Remote Control ..............................................
72
4.3 Pengujian Rangkaian Penerima ......................................................
73
4.3.1 Pengujian Tegangan Keluaran Penerima Infra merah ..............
73
4.4 Pengujian Driver Motor DC L293 ..................................................
74
4.5 Pengujian Catu Daya .......................................................................
75
4.6 Pengujian Pemakaian Alat ..............................................................
79
4.7 Pengujian Jangkauan Remote Control ............................................
82
BAB V PENUTUP .....................................................................................
84
5.1 Kesimpulan .....................................................................................
84
5.2 Saran................................................................................................
84
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................
86
LAMPIRAN ...............................................................................................
87
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konfigurasi pin IC AT89S51 ................................................
9
Gambar 2.2 Block Diagram Microcontroller AT89S51 ...........................
12
Gambar 2.3 Peta Memori Internal AT89S51............................................
14
Gambar 2.4 Rangkaian Osilator ................................................................
20
Gambar 2.5 Simbol LED ..........................................................................
21
Gambar 2.6 Diagram kotak modul penerima infra merah .........................
21
Gambar 2.7 Diagram Kotak Catu Daya.....................................................
22
Gambar 2.8 Rangkaian Sederhana Penyearah Gelombang Penuh ............
23
Gambar 2.9 Rangkaian Kapasitor dengan Regulator ................................
23
Gambar 2.10 Transformator ......................................................................
24
Gambar 2.11 Simbol dan Struktur Dioda ..................................................
25
Gambar 2.12 Forward Bias Diode ............................................................
26
Gambar 2.13 Reverse Bias Diode ...............................................................
27
Gambar 2.14 Grafik Arus Dioda ...............................................................
27
Gambar 2.15 Struktur Kapasitor................................................................
28
Gambar 2.16 Kapasitor Elektrolit (Kapasitor Polar) .................................
29
Gambar 2.17 Kapasitor Non Polar ............................................................
29
Gambar 2.18 Bentuk Fisik IC LM 78XX ..................................................
30
Gambar 2.19 Penerapan Regulator Tegangan Tetap LM 78XX ...............
31
Gambar 2.20 Diagram kotak LCD LCM1602A ......................................
33
Gambar 2.21 Konfigurasi Pin Driver Motor L293 ....................................
34
xiii
Gambar 2.22 Rangkaian Driver Motor ....................................................
35
Gambar 2.23 Gaya Lorentz .......................................................................
36
Gambar 2.24 Diagram Garis Limit Switch................................................
37
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem.............................................................
38
Gambar 3.2 Pintu Tampak Depan .............................................................
40
Gambar 3.3 Mekanik Penggerak Pintu ......................................................
40
Gambar 3.4 Mekanik Pintu........................................................................
41
Gambar 3.5 Sistem Keamanan Pada Sebuah Pintu Dengan AT89S51 .....
42
Gambar 3.6 Power Supply Schematic........................................................
44
Gambar 3.7 Rangkaian catu daya pada remote control .............................
46
Gambar 3.8 Rangkaian IRM8510..............................................................
46
Gambar 3.9 Sinyal Keluaran Modul Penerima Infra Merah .....................
47
Gambar 3.10 Bentuk Fisik IRM8510 ........................................................
48
Gambar 3.11 Rangkaian clock internal......................................................
49
Gambar 3.12 Rangkaian Minimum Sistem AT89S51...............................
49
Gambar 3.13 Rangkaian LCD ...................................................................
50
Gambar 3.14 Rangkaian Driver Motor DC ...............................................
50
Gambar 3.15 Instalasi Limit Switch ...........................................................
51
Gambar 3.16 Instalasi Switch ....................................................................
52
Gambar 3.17 Central Lock ........................................................................
54
Gambar 3.18 Mekanik motor DC 2 ...........................................................
55
Gambar 4.1 (a) Remote Control , (b) Rangkaian Penerima,
(c) LCD, (d) Pintu .................................................................
xiv
66
Gambar 4.2 Pengujian LED infra merah ...................................................
67
Gambar 4.3 Rangkaian Pencarian Data remote .........................................
71
Gambar 4.4 Bentuk Glombang Remote Sony Pada Tombol 1 ..................
67
Gambar 4.5 Pembacaan Data Remote
Berdasarkan Bentuk Gelombang..........................................
72
Gambar 4.6 Titik Pengukuran Tegangan Keluaran
Penerima Infra Merah ...........................................................
73
Gambar 4.7 Tampilan LCD Kondisi Awal................................................
80
Gambar 4.8 Tampilan LCD Pada Saat Password Dimasukkan.................
80
Gambar 4.9 Tampilan LCD Saat Kondisi Pintu Terbuka..........................
81
Gambar 4.10 Tampilan LCD Saat Kondisi Pintu Tertutup .......................
81
Gambar 4.11 Tampilan LCD Saat terjadi Kesalahan Password ...............
82
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 1 .................................................................
10
Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port 3 .............................................................
10
Tabel 2.2 Register TCON ...........................................................................
17
Tabel 2.3 Register Kontrol TMOD .............................................................
18
Tabel 2.4 Kombinasi mode operasi timer 0 dan 1 .....................................
18
Tabel 2.5 Alamat vektor pelayanan interupsi .............................................
19
Tabel 2.6 Register IE .................................................................................
19
Tabel 2.7 Karakteristik modul penerima infra merah IRM8510 ................
21
Tabel 4.1 Data Tombol Remote Control ....................................................
71
Tabel 4.2 Pengujian Driver Motor L293 Pada Motor DC 1......................
75
Tabel 4.3 Pengujian Driver Motor L293 Pada Motor DC 2.......................
75
Tabel 4.4 Hasil Pengukuran Catu Daya .....................................................
76
Tabel 4.5 Karateristik tegangan regulator LM78XX .................................
78
Tabel 4.6 Pengujian jangkauan remote control ..........................................
82
xvi
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (IPTEK) bermanfaat dalam mempermudah segala macam aktivitas dan pekerjaan manusia. Pada umumnya manusia atau konsumen tertarik dengan teknologi karena dapat meningkatkan efisiensi pekerjaan yang dilakukannya, misalnya alat yang dapat mengontrol suatu benda dari jarak jauh atau sistem pengamanan pada sebuah pintu berupa password agar barang berharga atau berkas-berkas penting didalamnya tidak dapat dimasuki dengan mudah oleh orang lain, selain dirinya dan kerabat dekatnya. Peralatan elektronika yang digunakan untuk mengendalikan suatu benda, atau sistem pengamanan pada suatu ruangan banyak menggunakan microprocessor sebagai otak yang mengendalikan seluruh proses, microprocessor tersebut lebih dikenal dengan sebutan microcontroller , yang bekerja sesuai dengan apa yang terprogram didalamnya. Pada saat ini microcontroller tidak hanya digunakan di universitas sebagai bahan penelitian tetapi banyak juga digunakan oleh industri sebagai sistem pengendali untuk membantu proses produksi. Seiring berkembangnya zaman, teknologi maju dengan pesat sehingga banyak orang memanfaatkan kemajuan teknologi untuk diterapakan dalam kehidupan rumah tangga membantu kegiatan mereka sehari-hari. Dalam kehidupan manusia, keamanan adalah hal yang sangat penting karena menyangkut privasi kebutuhan hidupnya. Untuk mengamankan sesuatu barang yang
1
2
berharga dalam suatu ruangan, manusia menggunakan subuah kunci manual
agar
barang berharga miliknya dapat selalu terjaga, namun kunci manual tidaklah cukup untuk mengamankan barang berharga karena memiliki suatu kelemahan. Untuk menanggulangi kelemahan pada kunci manual (konvensional) diciptakanlah kunci digital sebagai alternatif mengatasi kelemahan tersebut sebagai sistem keamanan. Kunci digital dapat digunakan di rumah, kantor, brankas, maupun kendaraan. Kunci digital adalah kunci yang memakai nomor pin (personal identification number) sebagai password untuk membuka dan menutup kunci, keypad digunakan untuk memasukkan
nomor pin berupa password yang memberikan instruksi pada microcontroller agar dapat membuka dan menutup kunci. Dari latar belakang tersebut, penulis ingin mengembangkan kunci digital dengan menggunakan pin ke sistem keamanan pada suatu ruangan berupa sebuah pintu, yang dapat
membuka dan menutup sekaligus mengunci pintu via infra red dengan
menggunakan password. Untuk mengaplikasikan sistem pengontrolan sebuah pintu dengan menggunakan password ini digunakan microcontroller . Microcontroller yang digunakan adalah AT89S51 sebagai pengendali utama semua rangkaian. 1.2
Tujuan
Pembuatan proyek akhir ini bertujuan untuk : 1. Menerapkan microcontroller AT89S51 sebagai pengendali sistem keamanan pada sebuah pintu. 2. Membuat suatu sistem keamanan pada sebuah pintu dengan menggunakan password sebagai kunci digitalnya.
3
3. Memanfaatkan remote control (keypad ) pemancar sinar infra merah sebagai alat yang berfungsi memasukkan nomor pin berupa password yang dapat membuka dan menutup pintu. 1.3
Batasan Masalah
Dalam pembuatan proyek akhir ini penulis akan memberikan batasan-batasan permasalahan antara lain sebagai berikut : 1. Pengendali utama sistem keamanan pada sebuah pintu dengan menggunakan password ini adalah microcontroller AT89S51.
2. Pada proyek akhir ini, untuk membuka dan menutup sebuah pintu penulis menggunakan keypad pada remote control sebagai alat yang berfungsi memasukkan nomor pin berupa password . 3. Pemrograman perangkat lunak yang digunakan dalam pembuatan proyek akhir ini menggunakan Basic Compiler . 4. Sumber tegangan yang digunakan untuk mengaktifkan alat ini menggunakan sumber dari PLN, sehingga apabila listrik padam alat ini tidak dapat digunakan. 1.4
Metodelogi Pelaksanaan Proyek Akhir
Dalam pelaksanaan pembuatan proyek akhir ini, penulis menggunakan beberapa metode penelitian, yaitu : 1. Studi literatur dan referensi, yaitu mempelajari buku-buku dan juga makalahmakalah dari internet yang berhubungan dengan microcontroller .
4
2. Studi konsultasi, yaitu berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing ataupun orang-orang yang berkompeten dalam bidang microcontroller . 3. Metode pembuatan hardware, yaitu menetapkan seperti apa rangkaian elektronik dan mekanik yang akan dipakai dalam pembuatan proyek akhir ini. 4. Metode pembuatan software, yaitu membuat suatu program yang akan digunakan dalam pembuatan proyek akhir ini dari diagram alir yang kemudian diimplementasikan ke bahasa pemrograman. 5. Studi praktik, yaitu menerapkan teori yang telah diperoleh dari literatur dan konsultasi dengan mempraktikannya di laboratorium, melakukan percobaan dan penelitian untuk mendapatkan data-data dengan spesifikasi yang diinginkan. 1.5
Sistematika Penulisan
Dalam penyusunan laporan proyek akhir ini, penulis menggunakan sistematika sebagai berikut : BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, tujuan, batasan masalah, metodelogi penelitian, dan sistematika penulisan. BAB II
DASAR TEORI
Pada bab ini menjelaskan dasar teori dan penjelasan tentang komponenkomponen yang digunakan dalam perancangan alat yang dibuat.
5
BAB III
PEMBUATAN ALAT
Bab ini menjelaskan proses pembuatan alat, mulai dari pembuatan skema rangkaian, perangkat keras, dan perangkat lunak yang dibuat. BAB IV
PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
Dalam bab ini menjelaskan pengujian alat, sistem kerja dari alat yang dibuat dan juga pembahasan tentang semua hasil dari pro yek akhir ini. BAB V
PENUTUP
Pada bab ini membahas tentang kesimpulan dan saran, sehingga tugas akhir ini dapat dikembangkan lebih lanjut. DAFTAR PUSTAKA
Berisi tentang referensi-referensi yang telah dipakai oleh penulis sebagai acuan dan penunjang serta parameter yang mendukung penyelesaian masalah ini baik secara praktis maupun teoritis.
6
BAB II DASAR TEORI
2.1
Pengertian Sistem Keamanan
Sistem
keamanan
adalah
suatu
sistem
yang
digunakan
untuk
mengamankan sesuatu hal yang dianggap penting dan berharga, dapat berbentuk benda ataupun program. Dalam sebuah program, sistem keamanan dapat berupa password yang berfungsi sebagai kata sandi untuk melanjutkan intruksi
berikutnya. Password adalah susunan karakter atau pin ( personal identification number ) yang berperan sebagai security guard untuk mengamankan sesuatu. 2.2
Microcontroller Microcontroller adalah sebuah sistem microprocessor lengkap yang
terkandung dalam sebuah chip. Microcontroller berbeda dari microprocessor serba guna yang digunakan didalam sebuah PC ( Program Counter ), karena dalam sebuah microcontroller umumnya telah berisi komponen-komponen pendukung, seperti : processor , memory, dan I/O. Microcontroller merupakan perkembangan dari microprocessor yang merupakan suatu untai terintegrasi (IC) atau chip yang bekerja berdasar program dan dirancang secara khusus untuk aplikasi sistem kendali atau monitoring. Dalam sebuah chip microcontroller telah terintegrasi memory, CPU dan I/O baik serial maupun paralel. Hal tersebut membuat microcontroller dapat langsung dibuat sistem dengan menambahkan sedikit peripheral lain. Sifat microcontroller yang mampu diprogram ( programmable)
6
7
menyebabkan microcontroller mempunyai kemampuan aplikasi yang sangat luas. Microcontroller yang digunakan pada penelitian ini yaitu AT89S51.
Prinsip kerja dari microcontroller adalah sebagai berikut : 1. Berdasarkan nilai yang berada pada register program counter , microcontroller mengambil
data
pada
ROM
dengan
alamat
sebagaimana yang tertera pada register program counter . Selanjutnya isi dari register program counter ditambah dengan satu ( Increment ) secara otomatis. Data yang diambil pada ROM merupakan urutan instruksi program yang telah dibuat dan diisikan sebelumnya oleh pengguna. 2. Instruksi
yang
diambil
tersebut
diolah
dan
dijalankan
oleh
microcontroller . Proses pengerjaan bergantung pada jenis instruksi,
bisa membaca, mengubah nilai-nilai pada register, RAM, isi port, atau melakukan pembacaan dan dilanjutkan dengan pengubahan data. 3. Program counter telah berubah nilainya (baik karena penambahan secara otomatis sebagaimana dijelaskan pada langkah 1 di atas atau karena pengubahan data pada langkah 2). Selanjutnya yang dilakukan microcontroller adalah mengulang kembali siklus ini pada langkah 1,
demikian seterusnya hingga catu daya dimatikan. Pada dasarnya cara kerja microcontroller sangat tergantung pada urutan instruksi yang dijalankannya, yaitu program yang ditulis dalam ROM, microcontroller bertugas untuk membagi kerja dari sistem yang ditambahkan
berdasarkan cara kerja sistem tersebut. Sehingga walaupun telah ditambahkan
8
sistem atau proses yang lain, sistem yang ada sebelumnya tetap bisa melakukan proses sebagaimana mestinya yang diatur dengan microcontroller . 2.2.1 Microcontroller AT89S51
AT89S51 sering disebut sebagai flash microcontroller karena ROM internal yang digunakan adalah EEROM ( Electrically Erasable ROM ) dengan kapasitas memori ROM 4 KB (internal), fasilitas inilah yang digunakan untuk menyimpan program ke microcontroller . Penggunaan IC AT89S51 memiliki beberapa keuntungan dan keunggulan, antara lain komponen hardware eksternal yang lebih sedikit, kemudahan dalam pemrograman, dan hemat dari segi biaya. IC AT 89S51 memiliki program internal yang mudah untuk dihapus dan diprogram kembali secara berulang – ulang. Microcontroller AT89S51 memiliki spesifikasi sebagai berikut:
a. Kompatibel dengan semua produk MCS-51. b. 4 KB ISP downloadble flash memory (sampai 1000 kali tulis-hapus). c. 3 level program memory lock. d. 128 Byte RAM internal .
e. 32 programable I/O yang dapat dipakai semua. f. 2 buah Timer/Counter 16 bit. g. Flexible ISP programing (Byte dan page mode ). h. Frekuensi kerja 0 sampai 33 MHz. i.
Tegangan operasi 4,0 Volt sampai 5,5 Volt.
9
2.2.2
Konfigurasi Pin Microcontroller AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 buah dan umumnya
dikemas dalam DIP ( Dual Inline Package). Konfigurasi pin microcontroller AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Konfigurasi pin IC AT89S51.
Masing-masing pin microcontroller AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut: 1. Port 0 (pin 32 – pin 39) Port 0 merupakan port paralel 8 bit dua arah ( bi-directional) yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan. Port 0 juga memultipleks alamat dan data jika digunakan untuk mengakses memory eksternal. 2. Port 1 (pin 1 – pin 8) Port 1 merupakan 8 bit port I/O bidirectional (dua arah) yang dilengkapi dengan pull-up internal. Pada port 1 terdapat pin MISO, MOSI, SCK, fungsinya ditunjukkan pada Tabel 2.1.
10
Tabel 2.1 Fungsi Khusus Port 1. Pin P1.5 P1.6 P1.7
Alternatif Functions MOSI (used in-sistem programming) MISO (used in-sistem programming) SCK (used in-sistem programming)
3. Port 2 (pin 21 – pin 28) Merupakan salah satu port yang berfungsi sebagai general purpose I/O dengan lebar 8 bit. Fungsi lainnya adalah sebagai high byte address bus, port ini akan mengirim byte alamat jika digunakan untuk
mengakses memory eksternal. 4. Port 3 (pin 10 – pin 17) Port ini mempunyai karakteristik yang sama dengan port 1 dan port 2. Perbedaan port 3 dari port yang lain adalah port 3 mempunyai fungsi alternatif yang dapat dipakai untuk I/O tujuan umum. Fungsi alternatif tersebut ditunjukkan pada Tabel 2.2. Tabel 2.2 Fungsi Alternatif Port 3. Pin
Alternatif Functions
P3.0
RXD (serial input port )
P3.1
TXD (serial output port )
P3.2
INT 0 (external interrupt 0)
P3.3
INT 1 (external interrupt 1)
P3.4
T0 (timer 0 external input )
P3.5
T1 (timer 1 external input )
P3.6
WR (external data memory write strobe )
P3.7
RD (external data memory read strobe )
11
5. Reset (pin 9) Pin ini berfungsi sebagai masukan untuk melakukan reset terhadap microcontroller , dan jika RST bernilai high selama minimal 2 siklus
mesin, maka nilai internal register akan kembali seperti awal. 6. ALE/PROG (pin 30) Address Latch Enable digunakan untuk menahan alamat memory eksternal selama pelaksanaan instruksi, sinyal keluaran ALE berfungsi untuk demultiplexing bus data dan alamat. Jika port 0 digunakan sebagai bus data dan bus Byte rendah alamat, ALE mengunci alamat ke register luar selama setengah pertama siklus memory. Selanjutnya selama setengah kedua siklus memory, jalur-jalur port 0 disediakan untuk data masukan atau data keluaran ketika perpindahan data sedang dilakukan. 7. PSEN (pin 29) Program Store Enable (PSEN), merupakan sinyal kendali yang
memperbolehkan program memory eksternal masuk ke dalam bus selama proses pengambilan instruksi. 8. EA/VPP (pin 31) Untuk eksekusi program dari memori luar maka kaki ini harus diberi tegangan rendah. Jika EA=1 maka microcontroller akan melaksanakan instruksi dari ROM internal. Jika EA=0 maka microcontroller akan melaksanakan instruksi dari ROM eksternal.
12
9. XTAIL1 (pin 19) Sebagai masukan untuk kristal osilator. 10. XTAIL2 (pin 18) Sebagai keluaran untuk kristal osilator. 11. VCC (pin 40) Pada kaki ini berfungsi sebagai tempat sumber tegangan. 12. GND (pin 20) Pada kaki ini berfungsi sebagai pentanahan (ground). 2.2.3 Block Diagram Microcontroller AT89S51 Block Diagram Microcontroller AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 2.2
berikut ini :
Gambar 2.2 Block Diagram Microcontroller AT89S51.
13
2.2.4
Organisasi Memory
Program-program dan data-data pada komputer maupun microcontroller disimpan pada memory. Memory yang diakses oleh processor ini terdiri dari RAM dan ROM. Biasanya microcontroller mengimplementasikan pembagian ruang memory untuk data dan untuk program. ROM biasanya berisi program untuk
mengendalikan kerja microcontroller , dan RAM biasanya berisi data yang akan dieksekusi oleh microcontroller . Memory program pada microcontroller hanya bisa dibaca saja, karena
manggunakan ROM ( read only memory) yang tidak memerlukan proses penulisan ke memory saat program berjalan. Terdapat memory program yang bisa diakses langsung hingga 64 KB, program memory eksternal tersebut dapat diakses melalui sinyal Program Store Enable (PSEN). Memory program microcontroller adalah memory yang digunakan untuk
menyimpan program aktual pada microcontroller . Panjang memory maksimal mencapai 64 KB dengan memory internal sebesar 4 KB. Dimungkinkan untuk menggunakan internal 4 KB memory chip dan 64 KB diluar memory chip. Memory data menempati suatu ruang alamat yang terpisah dari memory
program. Memory eksternal dapat diakses secara langsung hingga 64 KB dalam ruang memory data eksternal. CPU akan memberikan sinyal baca dan tulis, RD dan WR . AT89S51 memiliki memory data internal sebanyak 128 Byte. Memory internal terbagi menjadi :
1. Register banks AT89S51 memiliki 8 register R (R0-R7) dengan 4 banks register yang terdiri dari bank 0, bank 1, bank 2, dan bank 3. Bank yang aktif dapat
14
dipilih dengan mengubah select bit register bank pada program status word . 2. Bit addressable RAM Bit addressable RAM berfungsi sebagai tempat penyimpanan data
yang akan dieksekusi maupun hasil eksekusi, yang memiliki keistimewaan dapat diakses secara bit per bit. Pengalamatan per bit ini akan mempermudah eksekusi pada operasi bit. 3. General purpose RAM General purpose RAM mempunyai fungsi yang sama dengan bit addressable RAM, tetapi hanya dapat diakses secara Byte per Byte.
4. Special Function Register (SFR) Special function register mencakup port-port, timer, stack pointer , bit-
bit kontrol dan status, accumulator , register B dan lain-lain. Peta memory internal AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Peta Memori Internal AT89S51.
15
2.2.5
Register Microcontroller AT89S51 memiliki beberapa register antara lain:
1. Register A dan B Register
A
atau
akumulator
merupakan
register
umum
untuk
mengakumulasikan hasil dari instruksi-instruksi. Akumulator memiliki lebar 8 bit dan merupakan register yang paling sering dipakai. Register B beralamat di F0H, merupakan register penampung 8 bit tetapi terbatas hanya untuk instruksi perkalian (MUL) dan perintah pembagian (DIV). 2. Register R AT89S51 memiliki 8 buah register R (R0-R7) yang tersimpan dalam 4 buah bank . Penggunaan register R pada bank diatur oleh register PSW. 3. DPTR, PC dan SP DPTR ( Data Pointer ) merupakan register 16 bit untuk menyimpan alamat pointer . Ukuran 16 bit terdiri dari dua register yaitu DPL( Data Pointer Low Byte) ber-alamat di 82H dan DPH ( Data Pointer High Byte) ber-
alamat di 83H. DPTR digunakan untuk perintah-perintah pengaksesan memori eksternal yang mempunyai lebar alamat 16 bit. PC (Program Counter ) adalah register 2 Byt e yang memberitahukan dimana instruksi selanjutnya akan dilaksanakan. Register PC tidak dapat diubah nilainya secara langsung dengan perintah MOV. Nilai PC akan berubah oleh perintah-perintah yang berhubungan dengan lompatan. SP (Stack Pointer ) adalah penunjuk stack yang memiliki alamat di 81H merupakan register 8 bit yang menunjukkan dimana harga berikutnya yang akan diambil dari stack . Jika suatu nilai telah dimasukkan kedalam stack ,
16
microcontroller AT89S51 pertama-tama akan menambah nilai SP
kemudian akan menyimpan nilai tersebut pada alamat memory yang sesuai.
Kemudian
jika
suatu
harga
diambil
dari
stack ,
maka
microcontroller AT89S51 akan mengambil harga dari stack dan kemudian
mengurangi nilai SP tersebut. Nilai default untuk SP adalah 07H. 2.2.6
Mode Pengalamatan
Mode pengalaman AT89S51 terdiri dari: 1. Immediate Addressing Pengalamatan segera adalah pengalamatan dengan memberikan nilai atau harga yang akan disimpan ke dalam memory secara langsung. 2. Direct Addressing Pengalamatan langsung merupakan pengalamatan yang mengambil nilai yang disimpan dalam memory secara langsung dari lokasi memory yang lain. 3. Indirect Addressing Pengalamatan tidak langsung digunakan untuk mengakses 128 Byte RAM internal. Pengalamatan ini memanfaatkan register-register penunjuk seperti R0-R7 dan DPTR, serta menggunakan simbol @ untuk menunjukkan isi dari alamat lokasi memory yang ditunjukkan oleh suatu register penunjuk. 4. External Direct Pengalamatan yang digunakan untuk mengakses memory eksternal yang berfungsi seperti pengalamatan langsung. Pengalamatan ini menggunakan instruksi movx.
17
5. External Indirect External Indirect digunakan untuk mengakses RAM eksternal dan
menggunakan bentuk dari pengalamatan tidak langsung. Pengalamatan pada mode ini juga menggunakan instruksi movx. 2.2.7
Timer Microcontroller AT89S51 mempunyai dua buah timer (pewaktu) 16 bit,
masing-masing timer 0 dan timer 1. Kedua pewaktu ini dapat difungsikan sebagai pewaktu dan sebagai pencacah. Konfigurasi kedua pewaktu ini digunakan register kendali TMOD dan TCON . Register kendali TCON merupakan register yang dapat diakses per bit
yang digunakan untuk mengaktifkan dan mematikan pewaktu, menentukan jenis interupsi eksternal pewaktu dan untuk menandakan adanya overflow flag. Kedua register ini digunakan untuk menentukan mode operasi dari timer 0 dan timer 1. Konfigurasi dari register TCON terlampir pada tabel 2.2, sedangkan untuk register kontrol TMOD pada tabel 2.3. Tabel 2.2 Register TCON. Nama
Bit
Fungsi
TF1
TCON.7
Timer 1 overflow flag
TR1
TCON.6
Mengaktifkan timer 1
TF0
TCON.5
Timer 0 overflow flag
TR0
TCON.4
Mengaktifkan timer 0
IE1
TCON.3 Interupsi 1 edge flag eksternal
IT1
Tipe interupsi 1 bit kendali TCON.2
IE0
Interupsi 0 edge flag eksternal TCON.1
IT0
TCON.0 Tipe interupsi 0 bit kendali
18
Tabel 2.3 Register Kontrol TMOD
Timer 1 GATE
C/T
Timer 0 M1
M0
GATE
C/T
M1
M0
GATE jika di set, pewaktu hanya akan bekerja jika INT1 (P3.3) berlogika-
1. Jika bit ini dinolkan, pewaktu hanya akan bekerja jika TR1 = 1. C/T, pemilih fungsi pewaktu/pencacah ( 1 = pencacah). Tabel 2.4 Kombinasi mode operasi timer 0 dan 1.
2.2.8
M1
M0
Mode
Operasi
0
0
0
Pewaktu 13 bit
0
1
1
Pewaktu / pencacah 16 bit
1
0
2
Pewaktu auto reload 8 bit
1
1
3
Pewaktu terbagi
Interupsi
Interupsi adalah suatu kejadian yang akan menghentikan sementara jalannya program yang sedang berjalan untuk menjalankan suatu subrutin interupsi tertentu. Setelah selesai dikerjakan maka program yang dihentikan tadi akan dilanjutkan kembali secara normal. Setiap interupsi memiliki alamat vektor pelayanan interupsi yang tetap seperti diperlihatkan pada tabel 2.5. Setelah layanan interupsi pada alamat vektor tertentu selesai dikerjakan, untuk kembali ke program semula digunakan perintah RETI.
19
Tabel 2.5 Alamat vektor pelayanan interupsi.
Interupsi
Flag
Alamat vektor
Eksternal 0
IE0
0003H
Timer 0
TF0
000BH
Eksternal 1
IE1
0013H
Timer 1
TF1
001BH
Serial
R1/T1
0023H
Konfigurasi interupsi dilakukan dengan menggunakan register IE (interrupt enable) pada SFR. Tabel 2.6 Register IE.
Bit
Nama
Alamat
Keterangan
7
EA
AFH
global interrupt
6
-
AEH
tidak ada
5
-
ADH
tidak ada
4
ES
ACH
mengaktifkan interupsi serial
3
ET1
ABH
mengaktifkan interupsi timer 1
2
EX1
AAH
mengaktifkan interupsi eksternal 1
1
ET0
A9H
mengaktifkan interupsi timer 0
0
EX0
A8H
mengaktifkan interupsi eksternal 0
2.2.9
Osilator Osilator On-Chip AT89S51 sangat penting dalam menentukan siklus
mesin dari AT89S51. Osilator ini dibangkitkan oleh kristal ataupun dari TTL (Transitor Transistor Logic) luar. Semakin besar frekuensi yang dipakai oleh osilator on-chip ini semakin cepat siklus mesin dari AT89S51 berarti semakin
cepat pula kemampuan AT89S51 mengeksekusi suatu program. Kristal 12 MHz dan kapasitor C1 dan C2 membentuk rangkaian osilator pembangkit frekuensi kerja AT89S51, rangkaian ini merupakan rangkaian baku, artinya bentuk rangkaian osilator ini selalu seperti ini untuk semua rangkaian
20
AT89S51, kecuali untuk keperluan yang lain nilai kristalnya saja yang mungkin berbeda. Range nilai kristal yang dapat digunakan pada AT 89S51 adalah dari 3 MHz sampai 33 MHz. Dalam penerapannya, nilai kristal yang digunakan akan mempengaruhi kecepatan siklus kerja dari microcontroller . Rangkaian osilator ditunjukkan pada Gambar 2.4.
Gambar 2.4 Rangkaian Osilator. 2.3
Sensor Infra merah
Rangkaian sensor infra merah menggunakan LED infra merah sebagai pemancar dan modul penerima infra merah sebagai penerima. 2.3.1
LED Infra merah Light Emitting Diode (LED) infra merah suatu semikonduktor atau dioda
yang mampu memancarkan cahaya infra merah bila mendapat tegangan maju. Prinsip kerja dari LED sama dengan dioda yang biasa ditemui. Dioda biasa saat dibias maju akan menghasilkan energi yang diradiasikan menjadi panas, sedangkan energi yang dihasilkan LED infra merah diradiasikan menjadi cahaya infra merah yang tidak tampak oleh mata. Dioda biasanya dibuat dari silikon sedangkan LED infra merah dibuat dari gallium, arsenic, atau phosporus. Simbol LED ditunjukkan pada Gambar 2.5.
21
inf rared LED
Gambar 2.5 Simbol LED. 2.3.2
Modul Penerima Infra merah IRM8510
Modul penerima infra merah IRM8510 berfungsi untuk menerima masukan data dari remote control. Modul penerima ini terintegrasi dari dioda infra merah, tapis, dan penguat sinyal. Komponen ini dapat menghilangkan sinyal pembawa ( carrier ) yang termodulasi bersama sinyal infra merah, sehingga sinyal keluarannya dapat didekodekan langsung oleh Mikrokontroler. Diagram Kotak dari modul penerima infra merah IRM8510 dapat ditunjukkan pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Diagram kotak modul penerima infra merah.
Karakteristik dari Modul penerima infra merah IRM8510 ditunjukkan pada Tabel 2.7. Tabel 2.7 Karakteristik modul penerima infra merah IRM8510. PARAMETER
Unit
Min.
Typ.
Max.
Arus Catu (Icc)
mA
-
2.5
5
Panjang Gelombang puncak (λ P)
nm
-
940
-
22
Frekuensi Modulasi (fo)
KHz
-
37.9
-
Tegangan Keluaran Level Tinggi (VOH)
V
4.2
5.0
-
Tegangan Keluaran Level Rendah (VOL)
V
-
0.2
.25
Lebar Pulsa Keluaran Level Tinggi (T wh)
µS
540
600
660
Lebar Pulsa Keluaran Level Rendah (T wl)
µS
540
600
660
Jarak Terima (L)
m
15
-
-
deg
-
±55
-
Sudut Pengontrolan (∆Θ)
2.4
Catu Daya ( Power Supply )
Catu daya merupakan piranti penyedia daya suatu rangkaian elektronis. Sumber energi listrik dari PLN merupakan arus listrik bolak-balik (AC), sedangkan perangkat keras dalam proyek akhir ini membutuhkan arus listrik searah (DC) yang nilainya konstan. Untuk itu diperlukan suatu tahapan proses yang secara umum.
Gambar 2.7 Diagram Kotak Catu Daya.
Untuk mendapatkan supply tegangan DC, dibutuhkan rangkaian penyearah (rectifier ) yang mempunyai fungsi untuk mengkonversi arus listrik AC menjadi arus listrik DC sehingga pada hasil akhirnya akan menghasilkan tegangan DC. Untuk mendapatkan penyearah
gelombang
penuh
( full
wave ) diperlukan
23
transformator dengan center tap (CT), bentuk rangkaian penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator CT ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2.8 Rangkaian Sederhana Penyearah Gelombang Penuh. Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground .. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai, agar lebih sempurna lagi rangkaian power supply penyearah gelombang penuh ini dipasang komponen kapasitor dan IC regulator sebelum terhubung ke beban,yang mempunyai fungsi sebagai filter dan penstabil tegangan.
Gambar 2.9 Rangkaian Kapasitor dengan Regulator.
24
2.4.1
Transformator
Transformator (atau yang lebih dikenal dengan nama trafo) adalah suatu alat elektronik yang memindahkan energi dari satu sirkuit elektronik ke sirkuit lainnya melalui pasangan magnet. Biasanya dipakai untuk mengubah tegangan listrik dari tinggi ke rendah dan berarti juga mengubah arus listrik dari rendah ke tinggi.. Dalam bidang elektronika transformator digunakan antara lain sebagai gandengan impedansi antara sumber dan beban, untuk memisahkan suatu rangkaian dari rangkaian yang lain, untuk menghambat arus searah sambil tetap melakukan arus bolak-balik. Dalam bidang tenaga listrik pemakaian transformator dikelompokkan menjadi beberapa bagian, yaitu : 1. Transformator daya. 2. Transformator distribusi. 3. Transformator pengukuran, yang terdiri dari transformator arus dan transformator tegangan. Prinsip kerja transformator adalah berdasarkan induksi elektromagnet yang menghendaki adanya gandengan magnet antara rangkaian primer dan sekunder.
Gambar 2.10 Transformator.
25
2.4.2
Dioda
Dioda adalah suatu komponen elektronika yang berfungsi sebagai penyearah. Bergantung pada polaritas tegangan yang diberikan kepadanya, diode bisa berlaku sebagai sebuah saklar tertutup (apabila bagian anode mendapatkan tegangan positif sedangkan katodenya mendapatkan tegangan negatif) dan berlaku sebagi saklar terbuka (apabila bagian anode mendapatkan tegangan negatif sedangkan katode mendapatkan tegangan positif). Kondisi tersebut terjadi hanya pada diode ideal-konseptual. Pada diode faktual, perlu tegangan lebih besar dari 0,7 V (untuk diode yang terbuat dari bahan silikon) pada anode terhadap katode agar diode dapat menghantarkan arus listrik. Tegangan sebesar 0,7 V ini disebut sebagai tegangan halang ( barrier voltage).Simbol dan struktur dioda ditunjukkan pada Gambar 2.11.
Gambar 2.11 Simbol dan Struktur Dioda.
Sisi Positif (P) disebut Anoda dan sisi Negatif (N) disebut Katoda. Lambang dioda seperti anak panah yang arahnya dari sisi P ke sisi N. Karenanya
26
ini mengingatkan kita pada arus konvensional dimana arus mudah mengalir dari sisi positif ke sisi negatif. Dioda terbagi atas beberapa jenis antara lain : 1. Dioda germanium. 2. Dioda silikon. 3. Dioda selenium. 4. Dioda zener. 5. Dioda cahaya (LED). Pada sisi positif dioda banyak terbentuk hole-hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi negatif dioda banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas. Jika dioda diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi positif lebih besar dari sisi nrgatif, maka elektron dari sisi negatif akan tergerak untuk mengisi hole di sisi positif. Kalau elektron mengisi hole disisi positif, maka akan terbentuk hole pada sisi negatif, karena tertinggal elektron. Ini disebut aliran hole dari positif menuju negatif ( forward bias ), Kalau menggunakan terminologi arus listrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi positif ke sisi negatif.
Gambar 2.12 Forward Bias Diode.
Sebaliknya jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi negatif mendapat polaritas tegangan
27
lebih besar dari sisi positif, maka tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran hole dari positif ke negatif maupun sebaliknya., karena baik hole dan elektron masing-masing tertarik ke arah kutub berlawanan, bahkan lapisan deplesi (depletion layer ) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
Gambar 2.13 Reverse Bias Diode.
Grafik arus dioda ditunjukkan pada gambar 2.14 sebagai berikut:
Gambar 2.14 Grafik Arus Dioda.
28
2.4.3
Kapasitor
Kapasitor (kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C” adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik sementara
atau
tidak
bersifat
permanen,
dengan
cara
mengumpulkan
ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Satuan kapasitor disebut Farad 2
(F). 1 Farad = 9 x 1011 cm yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Struktur sebuah kapasitor terbuat dari dua buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum, keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnya dan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutub negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutub positif, karena terpisah oleh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitor ini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
Gambar 2.15 Struktur Kapasitor.
29
Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi : 1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah). 2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco). 3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah). Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis dengan angka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya. Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 100µF25v yang artinya kapasitor/kondensator tersebut memiliki nilai kapasitansi 100 µF dengan tegangan kerja maksimal yang diperbolehkan sebesar 25 volt.
Gambar 2.16 Kapasitor Elektrolit (Kapasitor Polar).
Kapasitor yang ukuran fisiknya kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua) atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka, satuannya adalah pF (pico farads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansi kapasitor tersebut adalah 47 pF. Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkan angka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya, berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000, 5 = 100.000 dan seterusnya.
Gambar 2.17 Kapasitor Non Polar.
30
Fungsi penggunaan kapasitor dalam suatu rangkaian adalah : 1. Sebagai kopling antara rangkaian yang satu dengan rangkaian yang lain (Power Supply). 2. Sebagai filter dalam rangkaian Power Supply.
2.4.4
3.
Sebagai pembangkit frekuensi dalam rangkaian antenna.
4.
Untuk menghemat daya listrik pada lampu neon.
5.
Menghilangkan bouncing (loncatan api) bila dipasang pada saklar.
IC Regulator
Catu daya yang baik selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada catu daya adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada catu daya. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban.
D T N U N I G O
1 2
3
Gambar 2.18 Bentuk Fisik IC LM 78XX.
Tipe regulator LM78XX adalah salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, GND dan Vout . Regulator tegangan LM 78XX dirancang sebagai regulator tegangan tetap, meskipun demikian dapat juga keluaran dari regulator ini diatur tegangan dan arusnya melalui tambahan komponen eksternal.
31
Cara pemasangan dari penerapan regulator tegangan tetap LM 78XX pada catu daya ditunjukkan pada Gambar 2.19. LM78xx 1
Input
C1
+
2200uF
VIN
VOUT D N G 2
3
C2
Output
+
10uF
Gambar 2.19 Penerapan Regulator Tegangan Tetap LM 78XX.
2.4.4.1 Regulator LM7805
Regulator seri LM7805 mempunyai karateristik sebagai berikut: a. Menstabilkan tegangan searah positif dengan masukan dari +7,5 volt sampai +20 volt DC. b. Tegangan keluaran +5 volt DC teregulasi. c. Arus keluaran antara 5mA - 1A. 2.4.4.2 Regulator LM7809
Regulator seri LM7809 mempunyai karateristik sebagai berikut: a. Menstabilkan tegangan searah positif dengan masukan dari +11,5 volt sampai +21 volt DC. b. Tegangan keluaran +9 volt DC teregulasi c. Arus keluaran antara 5mA - 1A. 2.5
LCD LCM1602A
LCD Display dengan seri LCM1602A merupakan jenis LCD Display yang mampu menampilkan 16 karakter dan terdiri dari 2 baris. Jenis LCD yang dipakai
32
adalah jenis STN – Positive – Transflective, dengan warna karakter hitam dan warna background display hijau. Fungsi masing-masing pin LCD LCM1602A adalah sebagai berikut: 1. Pin 1 (Vss) berfungsi sebagai ground tegangan 2. Pin 2 (Vdd) berfungsi untuk pen-suplay tegangan LCD Controller 3. Pin 3 (Vo) dihubungkan dengan catu daya untuk power supply LCD Panel 16 karakter x 2 baris, dalam hal ini tegangan sebelumnya diberikan resistor variabel (trimpot) untuk pengaturan kecerahan LCD Panel. 4. Pin 4 (RS) untuk pemilihan jenis register, jika bernilai 1 maka untuk menampilkan karakter, jika 0 maka untuk memberikan kode instruksi 5. Pin 5 (R/W) untuk pemilihan operasi baca atau tulis, jika bernilai 1 maka akan dijalankan operasi baca, sedang jika bernilai 0 maka akan dijalankan operasi tulis. 6. Pin 6 (E) berfungsi untuk enable terhadap data yang masuk. 7. Pin 7-14 (DB0 – DB7) sebagai masukan/keluaran data 8 bit. 8. Pin 15, 16 (LEDA, LEDK) berfungsi pensuplai LED cahaya background.
33
Diagram Kotak LCD LCM1602A dapat dilihat pada Gambar 2.22.
Gambar 2.20 Diagram kotak LCD LCM1602A. 2.6
Driver Motor (L293) Driver motor digunakan untuk mengontrol arah putaran dan kecepatan
motor dc yang merupakan penggerak utama dari rangkaian proyek akhir ini. IC driver motor L293 yang didalamnya terdapat rangkaian H-Bridge akan mengontrol putaran motor sesuai data masukan digital yang berasal dari mikrokontroler AT89S51, dan pada IC L293 ini juga terdapat pin untuk pengaturan aplikasi PWM ( Pulse Width Modulator ) yang akan mengatur kecepatan motor dc yang dikendalikannya. L293 memiliki rangkaian dual H-Bridge, sehingga mampu mengendalikan dua buah motor DC sekalaigus. Konfigurasi pin driver motor L293 ditunjukkan Gambar 2.22.
34
Gambar 2.21 Konfigurasi Pin Driver Motor L293.
Karakteristik dari driver motor L293 adalah : 1. Tegangan operasi supply smpai dengan 36 Volt. 2. Total arus DC sampai dengan 1A. 3. Tegangan saturasi rendah. 4. Tegangan logic ”0” sampai dengan 1,5 Volt. 5. Memiliki dua Enable input . Fungsi dari tiap-tiap pin driver motor L293 adalah sebagai berikut 1. Output 1 dan Output 2 (pin 3 dan pin 6) Pin ini merupakan output untuk bridge A. 2. Vs (pin 8) Merupakan pin supply tegangan untuk output . 3. Input 1 dan Input 2 (pin 2 dan pin 7) Pin ini digunakan untuk mengontrol bridge A. 4. Enable 1 dan Enable 2 (pin 1 dan pin 9)
35
Pin ini berfungsi untuk mengaktifkan dan me-nonaktifkan bridge A dan bridge B. 5. Ground (pin 4, 5, 12, dan 13) Berfungsi sebagai grounding rangkaian driver . 6. Vss (pin 16) Pin ini berfungsi sebagai supply logic untuk driver . 7. Input 3 dan Input 4 (pin 10 dan 15) Berfungsi sebagai masukan pada bridge B. 8. Output 3 dan Output 4 (11 dan 14) Merupakan pin output untuk bridge B. Rangkaian driver motor L293 ditunjukkan pada Gambar 2.22.
Gambar 2.22 Rangkaian Driver Motor. 2.7
Motor DC
Motor DC memiliki dua bagian dasar yaitu rotor dan stator , rotor adalah bagian yang berputar, sedangkan bagian yang statis disebut stator . Motor DC bekerja berdasarkan medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan. Semakin besar arus yang melewati kumparan motor, makin cepat putaran motor. Arah
36
putaran motor dapat dikendalikan dengan mengatur arah arus yang melalui kumparan.
Gambar 2.23 Gaya Lorentz.
Arah putaran motor dapat dikendalikan dengan mengatur arah arus yang melalui kumparan. Hukum gaya Lorentz menyatakan arus yang mengalir melalui konduktor jika ditempatkan dalam medan magnet akan menghasilkan gaya (F) yang tegak lurus dengan arah arus( I ), dan tegak lurus dengan arah flux (B). Arah gaya (F) ditentukan dengan aturan tangan kanan, jari yang dikepalkan menunjukan arah flux sedangkan ibu jari menunjukan arah resultan gaya yang dihasilkan. Dalam penggunaan motor dc ada beberapa hal yang perlu diperhatikan yaitu torsi, kecepatan, daya dan energi. Torsi adalah kemampuan motor untuk memutar atau disebut juga dengan gaya putar diberi satuan newton-meter (Nm). Torsi merupakan gaya dikalikan jarak. Jika pada sebuah roda diameter semakin besar, maka torsipun semakin besar disisi lain jarak tempuh satu putaran roda akan menempuh jarak yang lebih besar. Hal ini akan menyebabkan kondisi dimana torsi menjadi tinggi dengan kecepatan rendah atau sebaliknya torsi rendah dengan kecepatan tinggi. Dalam kaitannya dengan motor listrik, kita perlu
37
membedakan antara daya listrik dengan daya mekanik. Daya listrik adalah satuan listrik yang digunakan oleh motor sedangkan daya mekanik adalah daya yang dihasilkan oleh motor, unit satuan dari daya listrik dan daya mekanik adalah watt tapi satuan horsepower (hp) masih sering digunakan untuk mengukur daya mekanik. 2.8
Limit Switch Limit switch adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan dan
menghubungkan arus listrik pada suatu rangkaian,berdasarkan struktur mekanik dari limit switch itu sendiri. Limit switch memiliki tiga buah terminal, yaitu : central terminal, normally close (NC) terminal, dan normally open (NO) terminal.
Gambar 2.24 Diagram Garis Limit Switch.
Sesuai dengan namanya, limit switch digunakan untuk membatasi kerja dari suatu alat yang sedang beroperasi. Terminal NC, NO dan central dapat digunakan untuk memutuskan aliran listrik pada suatu rangkaian atau sebaliknya. 2.9
Switch Switch atau saklar adalah suatu alat yang berfungsi untuk memutuskan
menghubungkan arus listrik pada rangkaian. Switch banyak digunakan sebagai tombol ON dan OFF untuk mengaktifkan dan me-non aktifkan beban
38
BAB III PEMBUATAN ALAT
3.1 Blok Diagram Sistem
Catu Daya LCD 16x2
5 volt
Penerima
Pemancar
Infra Merah
Infra Merah
Mikrokontroler
Baterai 3 Volt
AT89S51
Limit Switch 1 Driver Motor
Limit Switch 2 Motor 1
Motor 2
Catu Daya Switch
9 volt
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem.
Sistem keamanan pada sebuah pintu ini terdiri dari pemancar infra merah sebagai
pengirim
data,
penerima
infra
merah
sebagai
penerima
data,
mikrokontroler AT89S51 sebagai sistem yang mengendalikan semua proses, LCD 38
39
16x2 sebagai penampil, dan driver motor L293D. Secara keseluruhan sistem ini terdiri dari masukan, proses, dan keluaran. 3.2 Gambaran Sistem Secara Umum
Cara kerja dari alat ini dimulai dari penekanan keypad pada remote control yang memancarkan infra merah untuk mengirim data ke rangkaian penerima infra merah
yang
terhubung
ke
mikrokontroler,
kemudian
mikrokontroler
menginisialisasi data tersebut dan menampilkannya ke LCD, apabila data tersebut sesuai dengan apa yang terprogram pada mikrokontroler sebelumnya maka mikrokontroler akan melanjutkan proses untuk menggerakkan motor DC melalui driver motor, apabila data tidak sesuai, mikrokontroler akan memberi intruksi mengulang ke penekanan keypad. Motor DC yang digerakkan ada 2 buah, kedua motor dc tersebut bekerja secara bergantian sesuai dengan urutannya, untuk membatasi gerak dari kedua motor DC tersebut dipasang 2 buah limit switch dikedua sisi pintu agar motor dapat bekerja secara bergantian. Intinya adalah untuk membuka dan menutup pintu sekaligus menguncinya memerlukan password yang datanya dikirim oleh pemancar infra merah. 3.3 Pembuatan Perangkat Keras
Perancangan hardware sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51 terdiri dari 2 bagian yaitu bagian mekanik dan elektrik. 3.3.1
Pembuatan Bagian Mekanik
Perancangan sistem keamanan pada sebuah pintu ini memiliki design mekanik yang sederhana antara bagian mekanik maupun elektrik agar sistem
40
keamanan pada sebuah pintu ini dapat diprogram dan dijalankan sesuai dengan yang diharapkan.
Gambar 3.2 Pintu Tampak Depan
Material yang digunakan untuk membuat rangka sistem keamanan pada sebuah pintu ini menggunakan bahan dasar dari kayu dengan ketebalan 2 cm dan pintunya terbuat dari akrilik setebal 3 mm. Pintu pada alat ini digerakkan oleh motor DC, design-nya ditunjukkan oleh Gambar 3.3 sebagai berikut : Motor DC Gear Motor
Belt
Roda Pintu
Gear Roda
Gambar 3.3 Mekanik Penggerak Pintu.
41
Kedua buah gear digunakan untuk menggerakkan pintu agar dapat berfungsi membuka dan menutup pintu, sedangkan belt berfungsi sebagai penghubung yang menghubungkan gear motor dengan gear roda agar arah putaran motor dan roda menjadi satu tujuan. Roda pada pintu ini berjenis pulley, yaitu roda yang memiliki celah pada bagian tengah, celah tersebut digunakan sebagai tempat untuk jalur roda. Bentuk mekanik sistem keamanan pada sebuah pintu secara keseluruhan ditunjukkan oleh Gambar 3.4 sebagai berikut :
Gambar 3.4 Mekanik Pintu.
Pintu pada rangkaian proyek akhir ini memiliki dua buah jalur untuk bergerak membuka dan menutup pintu, yaitu jalur pada bagian atas dan jalur pada bagian bawah, jalur pada bagian atas berfungsi untuk menahan pintu agar tetap seimbang pada saat pintu tersebut bergerak, bahan yang digunakan dalam pembuatan jalur bagian atas ini terbuat dari akrilik setebal 1 cm yang pada bagian tengahnya dibuat celah selebar 3 mm sebagai tempat untuk memasukkan pintu, sedangkan jalur pada bagian bawah digunakan untuk jalur roda, bahan yang
42
digunakan dalam pembuatan jalur bagian bawah ini terbuat selongsong besi berdiameter 3 mm. 3.3.2
Pembuatan Bagian Elektrik
3.3.2.1 Sistem Keamanan Pada Sebuah Pintu Dengan AT89S51
Pada modul kendali utama ini dibuat terintegrasi antara mikrokontroler AT89S51, penampil LCD, limit switch, switch, modul penerima infra merah, dan driver motor. Sistem keamanan pada sebuah pintu dengan AT89S51 ditunjukkan Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Sistem Keamanan Pada Sebuah Pintu Dengan AT89S51.
43
3.3.2.2 Rangkaian Catu Daya ( Power Supply )
Sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51 ini memerlukan tegangan DC untuk beroprasi, sehingga diperlukan rangkaian rectifier (penyearah) untuk merubah tegangan AC menjadi DC, rangkaian
penyearahnya menggunakan dioda. Sumber tegangan dari PLN adalah 220 V dengan arus bolak-balik, oleh karena itu diperlukan transformator step-down untuk menurunkan tegangannya kerena rangakaian pada proyek akhir ini hanya membutuhkan tegangan maksimal 9 V DC. Rangkaian proyek akhir ini memanfaatkan IC regulator LM7805 dan LM7809 sebagai penyedia dayanya. Penggunaan IC regulator LM7805 dan LM7809 dimaksudkan agar out-put dari rangkaian power supply ini memiliki tegangan yang stabil, LM7805 akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 5 V dan LM7809 akan menghasilkan tegangan keluaran sebesar 9 V, LM7805 digunakan untuk pemberi tegangan pada LCD 16x2 karakter, driver motor L293 sebagai sumber tegangan logik-nya, dan digunakan juga untuk modul penerima infra merah, sedangkan LM7809 digunakan
untuk
pemberi
tegangan
pada
mikrokontroler
mikrokontroler dilengkapi dengan regulator LM7805),
(rangkaian
motor DC 1 (motor
penggerak kunci/ central lock ) dan motor DC 2 (motor penggerak pintu). Gambar schematic rangkaian power supply ditunjukkan oleh Gambar 3.6.
44
Gambar 3.6 Power Supply Schematic .
Transformator yang digunakan untuk rangkaian ini adalah transformator step-down dengan jenis centre tap yang memiliki dua buah tegangan yang
nilainya sama di kumparan sekundernya dan ct bertindak sebagai ground, transformator ini memiliki kapasitas arus sebesar 2 A yang akan digunakan untuk mengoprasikan masing-masing komponen, walaupun sumber tegangan berasal dari satu transformator tetapi pemasangan IC regulator di terminal out-put transformatornya dibuat berbeda, hal ini digunakan untuk memaksimalkan kerja dari masing-masing IC regulator, apabila terlalu banyak percabangan untuk pembagian tegangan dalam satu rangkaian yang menggunakan dua buah IC regulator, maka arus yang masuk dan melewati percabangan akan terbagi dua, sehingga dikhawatirkan IC regulator akan menerima arus yang tidak sesuai
45
dengan kebutuhan beban yang dipasang, akibatnya beban tidak dapat beroperasi sebagaimana mestinya. Pemasangan kapasitor pada rangkaian power supply ini digunakan sebagai penapis (filter) untuk menapis riak gelombang keluaran (ripple) dari penyearah agar lebih halus sehingga mendekati bentuk gelombang DC murni.. nilai kapasitor yang dipasang pada rangkaian regulator LM7805 adalah 2200 uF/25 V, sedangkan untuk rangkaian regulator LM7809 adalah 1000 uF/25 V. Rangkaian regulator dengan IC LM78XX dapat bekerja apabila tegangan masukannya lebih besar dari tegangan keluaran regulatornya, untuk perbedaan tegangan masukan terhadap tegangan keluarannya direkomendasikan di dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshink (aluminium pendingin) pada rangkaian regulator yang dialiri arus besar sangat baik untuk digunakan, karena heatshink dapat meredam panas berlebih, sehingga IC regulator LM78XX menjadi awet. Di dalam datasheet dijelaskan, IC regulator LM78XX dapat dilewati arus mencapai 1 A. 3.3.2.3 Remote Control Remote control pada alat ini berfungsi mengirimkan data yang akan
diproses oleh mikrokontroler untuk melanjutkan intruksi selanjutnya. Remote control terdiri dari keypad matrik, catu daya, dan rangkaian pemancar infra
merah, data yang dikirimkan oleh remote ini berupa
nomor pin (personal
indentification number ) yang digunakan sebagai password untuk membuka dan
menutup pintu sekaligus menguncinya. Remote control infra merah bergerak dengan menggunakan media cahaya untuk perambatannya, gelombang cahaya ini
46
berada pada spektrum infra merah, di mana secara fisik komunikasinya dilakukan oleh LED infra merah yang berfungsi sebagai transmitter dan modul penerima infra merah sebagai receiver, hal ini disebut dengan encoding system . Catu daya yang digunakan sebagai sumber tegangan pada rangkaian remote control ini menggunakan 2 buah baterai AA 1,5 V yang dirangkai secara
seri, sehingga tegangan totalnya ± 3 volt. Catu daya ini mensuplai tegangan rangkaian pemancar. Rangkaian catu daya yang digunakan pada rangkaian remote control dapat dilihat pada Gambar 3.7.
3V BT1
1,5V
BT2
1,5V
Gambar 3.7. Rangkaian catu daya pada remote control . 3.3.2.4 Penerima Infra Merah
Sensor penerima infra merah yang digunakan adalah modul penerima infra merah IRM8510. Rangkaian IRM8510 ditunjukkan Gambar 3.8.
Gambar 3.8 Rangkaian IRM8510.
47
Dari rangkaian penerima IRM8510 dapat dijelaskan bahwa cahaya infra merah diterima oleh photodiode, kemudian sinyal yang masuk ke rangkaian amplifier dikuatkan untuk diproses kembali, setelah dikuatkan, sinyal tersebut akan dibatasi kecepatan transfer datanya oleh rangkaian limitter dan data yang masuk ke rangkaian BPF ( Band Pass Frequency) akan diatur frekuensi keluarannya, apabila frekuensi telah sesuai, data analog dari sinyal tersebut diubah menjadi data digital oleh rangkaian demodulation dan data digital tersebut diatur kembali oleh rangkaian wave form arrangement sebelum dikeluarkan. Sensor ini berfungsi menerima sinyal infra merah yang dipancarkan oleh remote control. Pada dasarnya, data yang dikirimkan oleh remote control disertai
frekuensi pembawa. Hal ini dimaksudkan agar data dapat ditransmisikan untuk mencapai jarak yang lebih jauh. Sinyal high yang dikirimkan oleh remote control ditumpangkan pada pembawa = 38 kHz sehingga di dalam pulsa high tersebut terdapat pulsa-pulsa kecil dengan frekuensi yang lebih tinggi. Komponen ini akan menghilangkan sinyal pembawa (frekuensi carrier ) sehingga hanya tersisa pulsa data saja yang sudah sesuai dengan level TTL 5V dan bisa langsung diolah oleh mikrokontroller. Sinyal yang dihasilkan oleh modul penerima infra merah ditunjukkan pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Sinyal Keluaran Modul Penerima Infra Merah.
48
Bila ada sinyal pembawa (carrier ) dari pemancar maka keluaran dari modul penerima infra merah akan rendah (‘0’ = 0V) dan bila tidak ada sinyal pembawa, maka keluaran akan tinggi (‘1’ = 5V). Bentuk fisik IRM8510 ditunjukkan Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Bentuk Fisik IRM8510. 3.3.2.5 Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51
Sistem minimum Mikrokontroler AT89S51 digunakan sebagai pengolah dan sekaligus sebagai unit penyimpan program. Mikrokontroler AT89S51 ini memiliki 4 buah port yang dapat difungsikan sebagai port-port alternatif, sehingga
perangkat-perangkat
yang
akan
dikendalikan
dapat
langsung
dihubungkan dengan port-port tersebut. Rangkaian ini terdiri dari IC AT89S51, rangkaian auto reset dan rangkaian clock internal, dilengkapi juga catu daya yang terpisah dan selain ada 4 port yaitu port 0 sampai port 3.
Rangkaian clock internal digunakan untuk membangkitkan clock. Rangkaian clock internal seperti terlihat pada Gambar 3.11.
49
Gambar 3.11 Rangkaian clock internal.
Gambar 3.12 Rangkaian Minimum Sistem AT89S51.
Tombol reset pada rangkaian mikrokontroler AT89S51 berfungsi untuk mengembalikan keadan sistem pada posisi default , reset akan aktif apabila terjadi hubung singkat pada pin reset itu sendiri. 3.3.2.6 LCD ( Liquid Crystal Display) LMB162A
LCD LMB162A berfungsi sebagai penampil untuk menampilkan angka pada saat konfigurasi password , kondisi kunci terbuka atau tertutup dan perintahperintah lainnya yang berhubungan dengan password dan kunci. Dalam pembuatan
50
antarmuka antara LCD dan mikrokontroler digunakan metode pengalamatan 4-bit data. Alasan utama menggunakan metode ini adalah kesederhanaan proses dalam program. Adapun peran utama LCD hanya difungsikan dalam kondisi tulis, jadi pada LCD kaki R/W selalu dalam kondisi low. Pemberian resistor variabel, digunakan untuk mengatur kontras tampilan. Detail dari rangkaian antarmuka disajikan dalam Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Rangkaian LCD. 3.3.2.7 Driver Motor (L293D)
Driver motor digunakan untuk mengontrol arah putaran motor yang merupakan penggerak utama alat ini. IC driver motor L293D yang didalamnya terdapat rangkaian H-Bridge akan mengontrol putaran motor sesuai data masukan digital yang berasal dari mikrokontroler AT89S51. Rangkaian driver motor dc ini dapat dilihat pada Gambar 3.14.
Gambar 3.14 Rangkaian Driver Motor DC.
51
Port – port yang digunakan pada IC L293D sesuai dengan gambar
rangkaian driver motor adalah sebagai berikut : 1.
Port1A dan Port4A, merupakan port masukkan data digital yang berasal dari mikrokontroler AT89S51, data ini yang menentukan arah putaran motor DC yang dikendalikan oleh driver motor L293D.
2.
Port 1,2 EN dan Port 3,4 EN, merupakan port masukkan yang digunakan untuk men-enable putaran motor DC yang dikendalikan, dan dari pin ini juga dapat diaplikasikan pengaturan kecepatan motor DC dengan gelombang PWM (Pulse Widht Modulation ).
3.
Port 1Y dan 2Y, pin yang disediakan untuk disambungkan dengan motor DC yang pertama.
4.
Port 3Y dan 4Y, pin yang disediakan untuk disambungkan dengan motor DC yang kedua.
3.3.2.8 Limit Switch
Pada rangkaian ini limit switch berfungsi sebagai pembatas gerak dari motor DC 2 sebagai penggerak pintu, selain itu limit switch juga berfungsi sebagai indikator yang memberikan informasi keadaan pintu, pintu dalam keadaan tertutup atau terbuka dapat diketahui melalui LCD. Jalur instalasi limit switch ditunjukkan pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15 Instalasi Limit Switch.
52
Dari gambar instalasi limit switch maka cara kerja rangkaian sebagai berikut, apabila tuas dari limit switch ditekan maka terminal NO ( Normaly Open) akan terhubung ke port mikro dan dibaca oleh mikrokontroler untuk diproses dan ditampilkan ke LCD. 3.3.2.9 Switch Switch
adalah
suatu
alat
yang
digunakan
untuk
memutus
dan
menyambungkan arus listrik. Pada rangkaian sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikokontroler ini switch berfungsi sebagai tombol untuk membuka dan menutup pintu, tombol switch merupakan alat alternatif yang digunakan untuk membuka dan menutup pintu pada rangkaian ini. Switch diletakkan di dalam ruangan dan ditempat yang hanya diketahui oleh pemilik remote control , switch ini dibuat untuk mempermudah user (pengguna) dalam membuka dan menutup pintu pada saat berada didalam ruangan, sehingga pengguna yang berada didalam ruangan tidak perlu memasukkan password untuk membuka dan menutup pintu. Gambar 3.16 menjelaskan intalasi switch pada rangkaian ini.
Gambar 3.16 Instalasi Switch.
53
3.3.2.10 Motor DC
Motor DC adalah suatu alat yang memanfaatkan energi listrik menjadi energi mekanik berupa putaran pada poros. Untuk rangkaian sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51 dibutuhkan 2 buah motor DC dalam mengoprasikan sistem ini, motor DC tersebut diberi label dengan motor DC1 dan motor DC 2. 3.3.2.10.1 Motor DC 1
Motor DC 1 adalah motor DC yang digunakan sebagai kunci pada pintu, motor DC 1 lebih dikenal dengan sebutan central lock , yang biasa digunakan sebagai kunci pintu pada kendaraan bermotor. Motor DC 1 memiliki rangkaian mekanik tersendiri yang berada satu box dalam rangkaian motor itu sendiri, motor DC 1 bekerja menggerakkan mekanik apabila diberi tegangan pada masukkannya, untuk membuka dan menutup pintu motor DC 1 dikontrol oleh driver motor yang dibalik polaritasnya berdasarkan kebutuhan yang diinginkan. Cara kerja motor DC 1 apabila pintu dalam posisi tertup dan terkunci, untuk membuka kuncinya motor DC 1 tersebut akan menarik mundur tuas yang dihubungkan ke selongsong besi sehingga kunci dari pintu terbuka, dan sebaliknya apabila pintu dalam posisi tidak terkunci untuk menguncinya motor DC 1 mendapat supply tegangan dari driver motor dengan polaritas yang berbeda dari sebelumnya, maka motor DC 1 tersebut akan bergerak dan mendorong maju tuas pengunci, sehingga pintu akan terkunci. Motor DC 1 memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1.
Tegangan maksimal 12 Volt dan tegangan minimal 5 V.
54
2.
Kabel berwarna hijau dan biru merupakan masukkan motor DC 1, yang merupakan tempat untuk membalik polaritas tegangan. Gambar motor DC 1/ central lock dijelaskan pada Gambar 3.17 sebagai
berikut :
Gambar 3.17 Central Lock.
Masukkan motor DC 1 terhubung dengan pin 2 dan pin 7 pada driver motor L293D, melalui driver motor L293D central lock di kendalikan oleh mikrokontroler yang terhubung ke port P1.5 dan port P1.4 sesuai dengan cara kerja alat ini. 3.3.2.10.2 Motor DC 2
Motor DC 2 pada rangkaian ini digunakan sebagai penggerak pintu, gerak dari motor DC 2 ini dibatasi oleh kedua buah limit switch, apabila motor DC 2 menyentuh tuas dari limit switch maka motor DC 2 akan berhenti, yang menandakan bahwa tugasnya telah selesai dalam menggerakkan pintu dan proses selanjutnya dilakukan oleh rangkaian yang lain. Motor DC 2 dikendalikan oleh driver motor L293D di pin 10 dan pin 15 yang terhubung ke mikrokontroler di port P1.7 dan port P1.6. Gerak dari motor DC 2 berupa putaran poros yang
55
berputar searah dengan jarum jam ataupun sebaliknya berlawanan dengan jarum jam, motor DC 2 terhubung ke gear yang digunakan untuk mnggerakkan roda pada pintu dengan media belt , mekanik motor DC 2 sebagai penggerak pintu di tunjukkan Gambar 3.18.
Gambar 3.18 Mekanik motor DC 2.
Motor Dc 2 memiliki spesifikasi sebagi berikut : 1.
Tegangan maksimal 12 Volt dan tegangan minimal 5 Volt.
2.
Kecepatan putaran poros dengan tegangan maksimal sebesr 185 rpm.
3.4 Perancangan Perangkat Lunak
Perancangan perangkat lunak berbasis mikrokontroler dimulai dengan perancangan perangkat keras, kemudian dilakukan penyusunan perangkat lunak yang mengendalikan peralatan tersebut. Bahasa pemrograman yang digunakan pada proyek akhir ini ialah bahasa Basic Compiler . Proses pemrograman mikrokontroler diawali dengan menulis program sumber (source code). Source code kemudian di-compile dan akan menghasilkan kode-kode yang dapat
dimengerti oleh mikrokontroler (format *.hex). Untuk memudahkan dalam pembuatan program maka perlu dibuat flowchart sebagai berikut.
56
Flowchart membuka dari luar :
Mulai
Inisialisasi LCD, Timer Baca data Tidak Password = 12345 Ya Buka pintu Tidak
Limit switch buka = 1 Ya Motor DC 2 berhenti Tidak
Saklar tutup ditekan
Ya A
57
A Pintu tertutup Tidak Limit switch tutup = 1 Ya Motor DC 1 mengunci
Selesai
Flowchart membuka dari dalam :
Mulai
Baca tombol Tidak
Tombol = 1 Ya
A
58
A Ya Buka pintu Tidak Limit switch buka = 1
Ya Baca tombol enter remote control Tidak Enter = 1 Ya Pintu tertutup
Tidak
Limit switch tutup =1
Ya Motor DC mengunci
Selesai
59
Berikut ini listing program sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51. ‘========================================================== $regfile = "reg51.dat" 'register AT89C51 $crystal = 11059200 'deklarasi cristal Config Lcdpin = Pin , Db4 = P2.3 , Db5 = P2.2 , Db6 = P2.1 , Db7 = P2.0 , E = P2.4 , Rs = P2.5 'konfigurasi LCD Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 2 'konfigurasi timer Th0 = 0 Set Tcon.0 Set Tcon.2 On Timer0 Timer_0_int On Int0 Int0_int
'Th di nolkan 'set timer 'set timer 'sub rutin interupsi timer 'sub rutin external
Enable Interrupts Enable Timer0 Enable Int0
'aktifkan interupsi 'aktifkan interupsi timer 'aktifkan interupsi external
Start Timer0
'start the timer
'deklarasi variabel Dim New_ir_command As Bit Dim Infra_count As Byte Dim Infra_count_old As Byte Dim Infra_command As Word Dim Segb1 As Byte Dim Kar As String * 1 Dim Pass As String * 5 Dim Segbit1 As Bit Dim N As Byte Dim Segw1 As Word Dim Segb2 As Byte , I As Byte Dim Password As String * 5 Dim Cetak As String * 5 Dim Status As Byte '========================================================== 'menonaktifkan interupsi Disable Interrupts '========================================================== 'alias pin mikro
60
A1 Alias P1.5 B1 Alias P1.4 A2 Alias P1.7 B2 Alias P1.6 Tombol Alias P3.0 '========================================================== 'menonaktifkan pin A1 = 0 B1 = 0 A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 '========================================================== Limit1 Alias P1.0 Limit2 Alias P1.1 'Menutup Pintu Cls If Limit1 = 1 Then Gosub Tutup_pintu '========================================================== 'Deklarasi konstanta New_ir_command = 0 Pass = "" Password = "12345" Cetak = "" I=0 '========================================================== Cls Locate 1 , 1 Lcd "Pintu Tertutup" Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD:" Enable Interrupts 'tutup pintu dari dalam Ide: If Tombol = 0 Then Waitms 40 If Tombol = 0 Then If Status = 0 Then Disable Interrupts Gosub Buka_pintu Else If Status = 1 Then Disable Interrupts Gosub Tutup_pintu End If
61
End If End If End If '========================================================== If New_ir_command = 0 Then Goto Ide Infra_count_old = 0 Segw1 = Infra_command ' ambil data remote Disable Interrupts Kar = "" 'Tampilkan angka remote Select Case Segw1 Case 2056 : Kar = "1" Case 2072 : Kar = "2" Case 2088 : Kar = "3" Case 2104 : Kar = "4" Case 2120 : Kar = "5" Case 2136 : Kar = "6" Case 2152 : Kar = "7" Case 2168 : Kar = "8" Case 2184 : Kar = "9" Case 2100 : Kar = "0" End Select '========================================================== 'menampilkan password If Status = 0 Then If Kar <> "" Then If I = 5 Then I=0 Pass = "" Cetak = "" Locate 2 , 10 Lcd " " End If Pass = Pass + Kar Cetak = Cetak + "*" I=I+1 Locate 2 , 10 Lcd Cetak Waitms 500 End If End If '========================================================== 'membuka pintu dengan password If Segw1 = 2520 Then If Status = 0 Then If Pass = Password Then
62
Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD COCOK" Gosub Buka_pintu Else Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD SALAH" End If Else Gosub Tutup_pintu End If Pass = "" Cetak = "" I=0 Wait 2 Locate 2 , 10 Lcd " " End If Enable Interrupts '========================================================= Goto Ide 'Sub rutin tutup Pintu Tutup_pintu: Cls Do A2 = 0 B2 = 1 If Limit1 = 0 Then Waitms 40 If Limit1 = 0 Then Goto Selesai1 End If Loop Selesai1: A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 Gosub Ngunci Cls Status = 0 Locate 1 , 1 Lcd "Pintu Tertutup" Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD:" Enable Interrupts 'enable the use of interrupts Return '========================================================== 'Sub rutin buka pintu
63
Buka_pintu: Cls Gosub Buka_kunci Do A2 = 1 B2 = 0 If Limit2 = 0 Then Waitms 40 If Limit2 = 0 Then Goto Selesai2 End If Loop Selesai2: A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 Cls Locate 1 , 1 Lcd "Pintu terbuka" Status = 1 Enable Interrupts 'enable the use of interrupts Return Buka_kunci: A1 = 0 B1 = 1 Waitms 500 A1 = 0 B1 = 0 Wait 1 Return '========================================================== 'Sub rutin ngunci Ngunci: A1 = 1 B1 = 0 Waitms 500 A1 = 0 B1 = 0 Wait 1 Return '========================================================== 'Sub rutin interupsi timer Timer_0_int: If Infra_count < 150 Then Incr Infra_count New_ir_command = 0 Else
64
New_ir_command = 0 If Infra_count_old <> 0 Then New_ir_command = 1 End If End If Timer_0_int_end: Return '========================================================== 'Sub rutin Interupsi Ekternal Int0_int: If Infra_count = 150 Then Infra_count = 0 'start receive (Infra_count=0) New_ir_command = 0 Infra_count_old = 0 Infra_command = 0 N=0 End If Segb1 = Infra_count - Infra_count_old If Segb1 > 5 Then Set Infra_command.15 Else Reset Infra_command.15 Infra_count_old = Infra_count Shift Infra_command , Right Incr N Int0_int_end: Return End '==========================================================
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Pada bab ini dilakukan pengujian terhadap sistem yang telah dibuat. Secara garis besar terdapat dua hal yang diujikan yaitu pengujian terhadap bagian pengendali (remote control) dan bagian yang dikendalikan. Dari kedua pengujian tersebut dapat diketahui kelemahan dan kekurangan yang masih terdapat pada alat, sehingga hasil perancangan perangkat keras (hardware) maupun perangkat lunak (software) dapat lebih disempurnakan untuk tujuan dan pemanfaatan secara nyata. Dalam sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51 dengan menggunakan remote control infra merah ini, fitur-fitur yang dimiliki yaitu : 1. Sistem memiliki password yang digunakan untuk melakukan instruksi membuka dan menutup pintu sekaligus mnguncinya. 2. Digit password yang digunakan untuk dapat membuka kunci terdiri dari 5 digit . Dan setiap digit -nya dapat dikonfigurasi dari angka 0 sampai 9. 3. Memiliki penampil LCD untuk menampilkan digit password , status (terkunci/terbuka) dan tampilan ” password salah” apabila user melakukan kesalahan dalam memasukkan password.
65
66
4. Untuk keamanan sistem password yang ditampilkan ke LCD berupa tanda ” * ”. Bentuk fisik dari sistem keamanan pada sebuah pintu berbasis mikrokontroler AT89S51 ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 (a) Remote Control, (b) Rangkaian Penerima, (c) LCD, (d) Pintu. 4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali ( Remote Control)
Pengujian pada remote control ditujukan agar perangkat lunak dan perangkat keras dapat bekerja dengan benar untuk mengirimkan data sesuai dengan tombol yang ditekan dan dapat diterima oleh rangkaian penerima. Remote control yang digunakan adalah remote control jenis sony.
4.2.1
Pengujian LED Infra merah.
LED infra merah digunakan untuk menghasilkan gelombang infra merah sebagai media transmisi data. Infra merah adalah frekuensi radiasi yang bekerja di
67
bawah tingkat sensitivitas mata manusia. Pengujian terhadap LED ini tidak sama dengan LED biasa karena nyala LED tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Untuk melakukan pengujian nyala atau tidaknya LED infra merah digunakan kamera digital. Pada layar kamera dapat dilihat nyala LED infra merah yaitu berupa sinar merah ketika tombol pada remote control ditekan. Pengujian LED infra merah ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pengujian LED infra merah. 4.2.2
Pencarian Data Remote
Pada saat penekanan tombol, remote sony mengirimkan data dengan frekuensi tertentu, data tersebut merupakan data dari masing-masing tombol, sehingga data tersebut dapat dimanfaatkan untuk menginisialisasi setiap tombol pada rangkaian remote sony. Alat yang digunakan untuk menampilkan data pada remote sony adalah : 1.
Mikrokontroler AT89S51, sebagai pengendali semua proses.
2.
Remote sony, sebagai pemancar.
3.
IRM8510, sebagai penerima infra merah.
4.
LCD, sebagai penampil data dari remote sony.
68
Output dari rangkaian penerima infra merah dihubungkan ke port P3.2
pada mikrokontroler dan rangkaian LCD terhubung pada port P2.0-P2.5. Gambar rangkaian pencarian data remote ditunjukkan Gambar 4..3.
Gambar 4..3 Rangkaian Pencarian Data remote.
Untuk menampilkan data pada remote sony dibutuhkan program sebagai berikut : $regfile = "reg51.dat" 'register AT89C51 $crystal = 11059200 'deklarasi crital Config Lcdpin = Pin , Db4 = P2.3 , Db5 = P2.2 , Db6 = P2.1 , Db7 = P2.0 , E = P2.4 , Rs = P2.5 'konfigurasi LCD Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 2 'konfigurasi timer
69
Th0 = 0 Set Tcon.0 Set Tcon.2 On Timer0 Timer_0_int On Int0 Int0_int Enable Interrupts Enable Timer0 Enable Int0 Start Timer0
'Th di nolkan 'set timer 'set timer 'sub rutin interupsi timer 'sub rutin external 'aktifkan interupsi 'aktifkan interupsi timer 'aktifkan interupsi external 'start the timer
'deklarasi variabel Dim New_ir_command As Bit Dim Infra_count As Byte Dim Infra_count_old As Byte Dim Infra_command As Word Dim Segb1 As Byte Dim Kar As String * 1 Dim Pass As String * 5 Dim Segbit1 As Bit Dim N As Byte Dim Segw1 As Word Dim Segb2 As Byte , I As Byte Dim Cetak As String * 5 Dim Status As Byte 'menonaktifkan interupsi Disable Interrupts Wait 1 'Deklarasi konstanta New_ir_command = 0 I=0 Enable Interrupts Ide: If New_ir_command = 0 Then Goto Ide Infra_count_old = 0 Segw1 = Infra_command ' ambil data remote Disable Interrupts Kar = "" Lcd Segw1 Enable Interrupts '========================================================== Goto Ide 'Sub rutin interupsi timer
70
Timer_0_int: If Infra_count < 150 Then Incr Infra_count New_ir_command = 0 Else New_ir_command = 0 If Infra_count_old <> 0 Then New_ir_command = 1 End If End If Timer_0_int_end: Return 'Sub rutin Interupsi Ekternal Int0_int: If Infra_count = 150 Then Infra_count = 0 New_ir_command = 0 Infra_count_old = 0 Infra_command = 0 N=0 End If
'start receive (Infra_count=0)
Segb1 = Infra_count - Infra_count_old If Segb1 > 5 Then Set Infra_command.15 Else Reset Infra_command.15 Infra_count_old = Infra_count Shift Infra_command , Right Incr N Int0_int_end: Return End Dengan menggunakan program pencarian data pada remote, maka didapat data dari remote sony berupa digit decimal yang mewakili setiap tombol, data tersebut digunakan untuk menampilkan karakter yang akan digunakan dalam pembuatan password. Data decimal yang tertampil pada LCD terdiri dari 4 digit, data tersebut kemudian difungsikan untuk menampilkan karakter setiap tombol yang di tekan.
71
Nilai data pada remote TV Sony yang telah diubah ke dalam bentuk hexadecimal ditunjukkan oleh Tabel 4.1 sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data Tombol Remote Control.
Tombol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 -/--
Kode Hexa 808h 818h 828h 838h 848h 858h 868h 878h 888h 898h 9D8h
Kode Biner 100000001000 100000011000 100000101000 100000111000 100001001000 100001011000 100001101000 100001111000 100010001000 100010011000 100111011000
Bentuk gelombang yang ditampilkan oleh remote sony melalui osiloskop pada saat menekan tombol 1 ditunjukkan oleh Gambar 4.4.
Header
Data Remote
Gambar 4.4 Bentuk Glombang Remote Sony Pada Tombol 1.
Dari bentuk gelombang yang tertampil pada osiloskop, pemancar infra merah menghasilkan sinyal pembawa dan data. Data yang tertampil pada osiloskop sama dengan data yang ditampilkan oleh LCD pada program pencarian
72
data remote. Pembacaan data penekanan tombol 1 yang tertampil pada osiloskop dijelaskan oleh Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Pembacaan Data Remote Berdasarkan Bentuk Gelombang.
Gelombang yang dikirimkan oleh pemancar infra merah terdiri dari header dan data, nilai data tersebut dapat dilihat perbedaannya dari lebar pulsa yang tertampil, lebar pulsa 2,4 ms diwakili oleh logika ”1” sedangkan lebar pulsa 1,2 ms diwakili oleh logika”0”. Sehingga dari penekanan tombol 1 diperoleh data 12 bit dalam bentuk digit biner dengan nilai 100000001000, dan apabila dikonversikan ke dalam decimal adalah 2056. Pada dasarnya remote control berfungsi untuk menghasilkan pulsa remote control dengan format header, data kode (data tombol) dan stop bit. Pulsa ini
ditransmisikan dengan frekuensi pembawa = 38 kHz melalui gelombang infra merah yang dihasilkan oleh LED infra merah. 4.2.3
Pengujian Konsumsi Daya (baterai) Pada Rangkaian Remote Control
Catu daya yang digunakan pada rangkaian remote control ini berasal dari 2 buah baterai AA 1,5 V yang dirangkai secara seri, sehingga tegangan totalnya 3,14V.
73
4.3 Pengujian Rangkaian Penerima
Pengujian dalam hal ini adalah penanganan gangguan (pengecekan terhadap jalur PCB dan pengkabelan) ditujukan untuk menghindari kerusakan komponen dalam sistem karena hubung singkat atau jalur yang terputus. 4.3.1. Pengujian Tegangan Keluaran Penerima Infra merah.
Pengujian dilakukan dengan mengukur tegangan pada keluaran modul penerima infra merah pada saat menerima sinyal infra merah dari pemancar, dan pada saat tidak menerima sinyal infra merah dari pemancar (saat normal). Titik pengamatan yang diukur ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Titik Pengukuran
Gambar 4.6 Titik Pengukuran Tegangan Keluaran Penerima Infra Merah.
Setelah dilakukan pengukuran tegangan keluaran pada modul penerima didapatkan data sebagai berikut : 1. Tegangan pada saat menerima sinyal infra merah : 0,2 volt. 2. Tegangan pada saat tidak menerima sinyal infra merah : 4,96 volt.
74
Dari hasil pengukuran dapat diambil kesimpulan bahwa pada saat tidak ada sinyal, keluaran penerima infra merah adalah ’1’ (4,96V), apabila menerima sinyal, keluaran penerima infra merah langsung berubah menjadi ’0’(0,2V). Tegangan 0,2 Volt dan 4,96 Volt dapat dikonversikan langsung ke sinyal digital level low (0 volt) dan level high (5 volt) sehingga dapat dihubungkan langsung ke
pin mikrokontroler tanpa diperlukan rangkaian penguat sinyal (amplifier ). ). Sinyal yang dipancarkan oleh remote control dimodulasi dengan frekuensi pembawa 38 KHz. Pada saat diterima oleh penerima infra merah sinyal pembawa tersebut dihilangkan sehingga yang tersisa pulsa data saja yang bisa langsung diolah oleh mikrokontroler untuk membuka/mengunci pintu. 4.4 Pengujian Driver Motor DC L293
Pengujian ini dilakukan dengan memberikan sinyal logika ’0’ dan logika ’1’ pada driver L293 yang berfungsi untuk menggerakkan motor DC 1 dan 2 maka mikrokontroler harus memberikan logika ‘0’ dan ’1’ pada input driver motor sesuai dengan gerak yang diinginkan. Input driver motor (input 1 dan 2) untuk menggerakkan motor DC 1 (central lock ) terhubung ke pin P1.4 dan P1.5 mikrokontroler sedangkan input 3 dan 4 pada driver motor terhubung ke pin P1.6 dan P1.7 mikrokontroler. Dari hasil pengujian didapatkan data seperti ditunjukkan oleh Tabel 4.2 dan Tabel 4.3.
75
Tabel 4.2 Pengujian Driver Motor L293 Pada Motor DC 1. Pin Enable
Pin Masukan
Arah Putaran Motor
Input 1 = 0
Motor berputar ke kiri
Input 2 = 1
(buka kunci)
Input 1 = 1
Motor berputar ke
Input 2 =0
kanan (mengunci)
H
H
Input 1 = 0
H
Motor tidak berputar Input 2 = 0 Input 1 = 1
H
Motor tidak berputar Input 2 = 1
Tabel 4.3 Pengujian Driver Motor L293 Pada Motor DC 2. Pin Enable
Pin Masukan
Arah PutaranMotor
Input 3 = 0
Motor berputar ke
Input 4 = 1
kiri (tutup pintu)
Input 3 = 1
Motor berputar ke
Input 4 =0
kanan (buka pintu)
H
H
Input 3 = 0
H
Motor tidak berputar Input 4 = 0 Input 3 = 1
H
Motor tidak berputar Input 4 = 1
76
Dari hasil pengujian di atas, maka dapat disimpulkan bahwa driver motor DC berfungsi dengan baik, karena dapat mengendalikan arah putaran motor dengan cara memberikan logika yang berbeda pada P1.4, P1.5, P1.6, dan P1.7 sehingga dapat digunakan untuk menggerakkan motor DC 2 sebagai penggerak pintu dan motor DC 1 sebagai mekanik kunci. 4.5 Pengujian Catu Daya
Catu daya merupakan bagian yang penting dalam sistem ini. Kegunaan catu daya pada sistem yaitu : tegangan 5 V digunakan sebagai sumber tegangan LCD, penerima infra merah, power logik driver motor, sedangkan tegangan 9 V digunakan untuk mikrokontroler (rangkaian mikrokontroler dilengkapi dengan rangkaian regulator 5 V), motor DC 1, dan motor DC 2. Untuk menyuplai tegangan +5 V DC digunakan IC 7805, dan tegangan +9 V DC digunakan IC 7809. Dari masing-masing regulator telah diukur untuk mengetahui optimalisasi pemakaian tegangan catu, yaitu IC 7809 seharusnya menghasilkan tegangan 9 Volt secara konstan, namun dalam pengukuran didapat hasil 8,6 Volt, IC 7805 memiliki hasil di bawah nilai teoritisnya sekitar 4,9 volt dari yang seharusnya 5 volt, dan IC Table 4.4. Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Catu Daya. IC Regulator
Teoritis
Pengukuran
Unit
7809
9,0
8,6
Volt
7805
5,0
4,9
Volt
77
Hasil pengujian menunjukkan perbedaan besar tegangan keluaran antara nilai teoritis dan terukur. Hasil tersebut dikarenakan beberapa faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan, nilainya tidak murni. Selain itu, tegangan jala-jala listrik yang digunakan tidak stabil. Dari hasil di atas dapat diketahui nilai persen error (%error ) dari pengukuran rangkaian catu daya sebagai berikut:
………(4.1)
Nilai error untuk IC 7809 :
Nilai error untuk IC 7805 :
Dari perhitungan % error diatas, kesalahan tegangan output untuk +9 V sebesar 4,4 % dan +5V sebesar 2 %. Hal ini masih dapat diabaikan, karena nilai kesalahannya tidak melebihi nilai toleransi (5%) sesuai dengan data sheet. Dari data sheet dapat diketahui berapa arus dan tegangan yang dikeluarkan oleh IC regulator berdasarkan serinya. Karakteristik masing-masing IC berdasarkan data sheet ditunjukkan pada Tabel 4.5.
78
Tabel 4.5 Karateristik tegangan regulator LM78XX.
I Out (A)
V out (V)
Tipe 78xxC
78Lxx
78Mxx
Min
Max
7805
1
0,1
0,5
4,75
5,25
7806
1
0,1
0,5
5,7
6,3
7812
1
0,1
0,5
11,4
12,6
Pengujian arus pada power supply dilakukan dalam keadaan berbeban dan tanpa beban. Pada saat berbeban dan pintu dalam kondisi terbuka, arus yang terukur pada power supply 5 V sebesar 0.16 A dengan beban LCD, modul penerima infra merah, dan driver motor L293D, sedangkan arus yang terukur di power supply 9 V ketika tombol enter belum ditekan sebesar 0,06 A (karena mencatu mikrokontroler), begitu tombol enter ditekan arus yang terukur sebesar 0.22 A dan naik kembali sebesar 0.6 A. Dari pengukuran arus diatas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Arus beban pada power supply 5 V sebesar 0.16 A. 2. Arus beban power supply 9 V dengan beban mikrokontroler sebesar 0.06 A. 3. Arus beban power supply 9 V dengan beban mikrokontroler dan motor DC 2 sebesar 0.22 A. 4. Arus beban power supply 9 V dengan beban mikrokontroler dan motor DC 1 sebesar 0.6 A
79
Maka dari kesimpulan, I total (arus total) = I (5 V) + I (9 V) I (5 V) arus beban terukur sebesar 0.16 A. I (9 V) pada saat tombol enter belum ditekan = 0.06 A. I (9 V) pada saat tombol enter ditekan dan motor DC 2 bergerak = 0.22 A. Maka I motor DC 2 = 0.22 – 0.06 = 0,16 A. I (9 V) pada saat motor DC 1 bergerak = 0,6 A. Maka I motor DC 1 = 0.6 – 0.06 = 0,54 A. I total beban keseluruhan = 0,16 + 0.06 + 0,16 + 0,54 = 0.92 A. Dari perhitungan arus beban keseluruhan didapat nilai arus total sebesar 0.92 A, jika dibandingkan dengan label yang tertulis pada transformator yaitu 2 A (2 A mempunyai arti bahwa : diameter kawat atau luas penampang yang digunakan pada trafo tersebut mampu dialiri arus sebesar 2 A) berarti arus beban keseluruhan tidak melebihi arus yang mengalir pada rangkaian, sehingga rangkaian power supply tidak mengalami drop tegangan, namun pemasangan heatsink sangat diperlukan untuk mengurangi panas berlebih karena IC regulator
LM 7805 dan LM7809 bekerja secara maksimal. Pada saat pengukuran arus tanpa beban, arus yang terukur pada output masing-masing ractifier pada power supply sebesar 0.02 A, dari hasil pengukuran arus berbeban dan tanpa beban ditarik kesimpulan I berbeban > daripada I tanpa beban. 4.6 Pengujian Pemakaian Alat
Pada saat pertama kali dihubungkan ke sumber tegangan, mekanik motor DC 1/ central lock berada dalam keadaan mengunci dan pintu tertutup, pada layar
80
LCD baris pertama tampil tulisan “Pintu Tertutup” dibaris kedua tampil tulisan “PASSWORD:”. Hal ini dijelaskan oleh Gambar 4.7 sebagai berikut.
Gambar 4.7 Tampilan LCD Kondisi Awal.
Apabila user ingin memasuki ruangan terlebih dahulu harus memasukkan password berupa pin melalui remote control. Password terdiri dari 5 digit, yaitu
12345, untuk keamanan sistem, LCD akan menampilkan kode bintang “ * “ dari kelima digit password tersebut.
Gambar 4.8 Tampilan LCD Pada Saat Password Dimasukkan..
Untuk eksekusi password, ditekan tombol ” -/-- ”, maka motor DC 1/ central lock akan menarik tuas pengunci, dan motor DC 2 sebagai penggerak pintu akan bergerak membukakan pintu, apabila motor DC 2 menekan tuas dari limit switch maka motor DC 2 akan berhenti bergerak, limit switch akan memberikan indikasi ke mikrokontroler tentang kondisi pintu, dan LCD akan menampilkan keadaan pintu ”Pintu terbuka”. Tampilan LCD pada saat kondisi pintu terbuka dijelaskan oleh Gambar 4.9 sebagai berikut.
81
Gambar 4.9 Tampilan LCD Saat Kondisi Pintu Terbuka.
Untuk menutup pintu kembali, user menggunakan switch/tombol sebagai alat alternatif selain remote control, yang berfungsi untuk mengontrol sistem dari dalam ruangan. Setelah pintu tertutup maka LCD akan menampilkan kondisi pintu ” Pintu tertutup ”.Tampilan LCD saat kondisi pintu tertutup dijelaskan oleh Gambar 4.10.
Gambar 4.10. Tampilan LCD Saat Kondisi Pintu Tertutup.
Switch dapat digunakan untuk membuka dan menutup pintu sekaligus mnguncinya dari dalam ruangan, karena prinsip kerja dari switch tergantung dari kondisi pintu. Apabila user telah keluar meninggalkan ruangan, untuk menutup pintu sekaligus menguncinya user cukup menekan tombol eksekusi atau tombol enter ” -/-- ”. Apabila terjadi kesalahan dalam memasukkan password maka LCD akan menampilkan kesalahan tersebut, dan memberi intruksi untuk memasukkan password kembali. Tampilan LCD apabila terjadi kesalahan dalam memasukkan password dijelaskan oleh Gambar 4.11.
82
Gambar 4.11 Tampilan LCD Saat terjadi Kesalahan Password. 4.7 Pengujian Jangkauan Remote Control
Pengujian dilakukan dengan menekan tombol pada remote control pada jarak dan sudut tertentu terhadap penerima infra merah. Hasil pengujian dapat dilihat pada Tabel 4.6. Tabel 4.6 Pengujian jangkauan remote control. Sudut (derajat)
Jarak (m)
0°
10°
20°
30°
40°
1
√
√
√
√
-
2
√
√
√
√
-
3
√
√
√
-
-
4
√
√
√
-
-
5
√
√
√
-
-
6
√
√
-
-
-
7
√
-
-
-
-
8
-
-
-
-
-
Sudut 0 derajat adalah sudut pada saat remote control ditekan dengan posisi pemancar infra merah tepat mengarah ke modul penerima infra merah.
83
Sudut selain 0 derajat adalah sudut pergesaran antara pemancar infra merah dengan penerima infra merah. Tanda ( √ ) menandakan bahwa sinyal yang dipancarkan oleh remote control dapat diterima oleh penerima infra merah. Sedangkan tanda ( - )
menandakan bahwa penerima infra merah tidak bisa menerima sinyal yang dipancarkan oleh remote control. Dari Tabel 4.6 dapat diketahui bahwa jangkauan maksimum sinyal yang dapat diterima oleh penerima infra merah sejauh
7 m dan sudut pergeseran
maksimum sebesar 30 derajat. Hasil tersebut dipengaruhi beberapa faktor, diantaranya kualitas dari tiap-tiap komponen yang digunakan baik itu LED infra merah maupun modul penerima infra merah.
84
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil pembuatan dan pengujian yang dilakukan dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: 1.
Remote Control infra merah dapat mengirim data ke modul penerima infra
merah dengan jarak maximum sejauh 8 meter. 2.
Perancangan perangkat lunak ( software ) mengacu pada diagram alir ( flow chart ), dan perangkat lunak telah dapat mengendalikan sistem dan bekerja
sesuai rencana. 3.
Pemakain regulator pada catu daya untuk menstabilkan output tegangan dari transformator.
4.
Alat ini dapat diaplikasikan untuk kebutuhan rumah tangga dan industri, contohnya: pintu garasi, pintu ruang operasi pada rumah sakit, tempat menyimpan barang sita-an pada kantor polisi.
5.2 Saran
Penelitian ini dapat dikembangkan lagi untuk mencapai hasil yang lebih baik. Beberapa pengembangan yang dimungkinkan adalah : 1.
Untuk aplikasinya, selain penggunaan sumber tegangan listrik (catu daya) dari PLN, bisa digunakan accu atau baterai sehingga ketika listrik padam, sistem akan tetap menyala atau bekerja.
84
85
2.
Selain infra merah, untuk pengembangan alat dapat juga menggunakan kendali jarak jauh dengan memanfaatkan fasilitas sms pada handphone, dan bluetooth.
3.
Memodivikasi mekanik pada bagian penggerak motor, dengan cara mengganti bahan dasar pembuatan gear dan belt -.nya yang sebelumnya terbuat dari pelastik diganti dengan bahan logam, sehingga alat ini menjadi lebih kokoh dan dapat dijual dipasaran.
4.
Driver motor dapat diganti dengan menggunakan L298 untuk kebutuhan arus yang lebih besar sehingga dapat menggunakan motor dengan torsi yang lebih besar.
86
DAFTAR PUSTAKA
Lukman, Feriza, 2008, Laporan Proyek Akhir Pengendalian Robot Line Tracer Dengan Sistem PID Kontroler , Diploma Teknik Elektro UGM, Yogyakarta.
Putra, Eko Afgianto, 2003, Belajar Mikrokontroler , Gava Media, Yogyakarta. Syukri, Alvi, 2008, Laporan Proyek Akhir Kunci Otomatis, Diploma Taknik Elektro UGM, Yogyakarta. Zuhal, 1991, Dasar Tenaga Listrik , ITB Bandung, Bandung. http://www.datasheetcatalog.com http://www.delta-electronic.com/Design/Software/Software.htm http://txfm.blogspot.com/search/label/Mikrokontroler http://id.wikipedia.org/wiki/Resistor http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda http://id.wikipedia.org/wiki/Kapasitor http://id.wikipedia.org/wiki/Infrared http://id.wikipedia.org/wiki/Dioda_cahaya http://id.wikipedia.org/wiki/Remote http://www.sbprojects.com/knowledge/ir/ir.htm http://agfi.staff.ugm.ac.id/blog/index.php/2009/04/basic-compiler-untuk-avr/ http://www.total.or.id/info.php?kk=Basic%20Compiler http://elkaubisa.blogspot.com/2008/02/menggunakan-bahasa-basic-untukat89xx.html http://elkaubisa.blogspot.com/search/label/Tutorial%20BASCOM-8051 86
BIODATA PENULIS
Nama
: Andre Gunawan
NIM
: 05/184321/NT/10755
Konsentrasi
: Teknik Ketenagaan
e-mail
:
[email protected]
Judul Proyek Akhir
: Sistem Keamanan Pada sebuah Pintu Berbasis Mikrokontroler AT89S51
Riwayat Pendidikan TK Elektrina Palembang
: 1992-1993
SD Negeri 13 Palembang
: 1993-1999
SLTP Negeri 5 Palembang
: 1999-2002
SMK Negeri 2 Palembang
: 2002-2005
Diploma Teknik Elektro UGM
: 2005-2009
PROGRAM PENCARIAN DATA REMOTE
$regfile = "reg51.dat" $crystal = 11059200
'register AT89C51 'deklarasi crital
Config Lcdpin = Pin , Db4 = P2.3 , Db5 = P2.2 , Db6 = P2.1 , Db7 = P2.0 , E = P2.4 , Rs = P2.5 'konfigurasi LCD Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 2 Th0 = 0 Set Tcon.0 Set Tcon.2 On Timer0 Timer_0_int On Int0 Int0_int Enable Interrupts Enable Timer0 Enable Int0 Start Timer0 'deklarasi variabel Dim New_ir_command As Bit Dim Infra_count As Byte Dim Infra_count_old As Byte Dim Infra_command As Word Dim Segb1 As Byte Dim Kar As String * 1 Dim Pass As String * 5 Dim Segbit1 As Bit Dim N As Byte Dim Segw1 As Word Dim Segb2 As Byte , I As Byte Dim Password As String * 5 Dim Cetak As String * 5 Dim Status As Byte 'menonaktifkan interupsi Disable Interrupts Wait 1 'Deklarasi konstanta New_ir_command = 0 Pass = "" Password = ""
'konfigurasi timer
'Th di nolkan 'set timer 'set timer 'sub rutin interupsi timer 'sub rutin external 'aktifkan interupsi 'aktifkan interupsi timer 'aktifkan interupsi external 'start the timer
Cetak = "" I=0 Enable Interrupts Ide: If New_ir_command = 0 Then Goto Ide Infra_count_old = 0 Segw1 = Infra_command ' ambil data remote Disable Interrupts Kar = "" Lcd Segw1 Enable Interrupts '========================================================== Goto Ide 'Sub rutin interupsi timer Timer_0_int: If Infra_count < 150 Then Incr Infra_count New_ir_command = 0 Else New_ir_command = 0 If Infra_count_old <> 0 Then New_ir_command = 1 End If End If Timer_0_int_end: Return 'Sub rutin Interupsi Ekternal Int0_int: If Infra_count = 150 Then Infra_count = 0 'start receive (Infra_count=0) New_ir_command = 0 Infra_count_old = 0 Infra_command = 0 N=0 End If Segb1 = Infra_count - Infra_count_old If Segb1 > 5 Then Set Infra_command.15 Else Reset Infra_command.15 Infra_count_old = Infra_count Shift Infra_command , Right Incr N Int0_int_end: Return End
PROGRAM SISTEM KEAMANAN PADA SEBUAH PINTU BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51
$regfile = "reg51.dat" $crystal = 11059200
'register AT89C51 'deklarasi cristal
Config Lcdpin = Pin , Db4 = P2.3 , Db5 = P2.2 , Db6 = P2.1 , Db7 = P2.0 , E = P2.4 , Rs = P2.5 'konfigurasi LCD Config Timer0 = Timer , Gate = Internal , Mode = 2 Th0 = 0 Set Tcon.0 Set Tcon.2 On Timer0 Timer_0_int On Int0 Int0_int Enable Interrupts Enable Timer0 Enable Int0 Start Timer0
'konfigurasi timer
'Th di nolkan 'set timer 'set timer 'sub rutin interupsi timer 'sub rutin external 'aktifkan interupsi 'aktifkan interupsi timer 'aktifkan interupsi external 'start the timer
'deklarasi variabel Dim New_ir_command As Bit Dim Infra_count As Byte Dim Infra_count_old As Byte Dim Infra_command As Word Dim Segb1 As Byte Dim Kar As String * 1 Dim Pass As String * 5 Dim Segbit1 As Bit Dim N As Byte Dim Segw1 As Word Dim Segb2 As Byte , I As Byte Dim Password As String * 5 Dim Cetak As String * 5 Dim Status As Byte '========================================================== 'menonaktifkan interupsi Disable Interrupts '========================================================== 'alias pin mikro A1 Alias P1.5 B1 Alias P1.4
A2 Alias P1.7 B2 Alias P1.6 Tombol Alias P3.0 '========================================================== 'menonaktifkan pin A1 = 0 B1 = 0 A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 '========================================================== Limit1 Alias P1.0 Limit2 Alias P1.1 'Menutup Pintu Cls If Limit1 = 1 Then Gosub Tutup_pintu '========================================================== 'Deklarasi konstanta New_ir_command = 0 Pass = "" Password = "12345" Cetak = "" I=0 '========================================================== Cls Locate 1 , 1 Lcd "Pintu Tertutup" Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD:" Enable Interrupts 'tutup pintu dari dalam Ide: If Tombol = 0 Then Waitms 40 If Tombol = 0 Then If Status = 0 Then Disable Interrupts Gosub Buka_pintu Else If Status = 1 Then Disable Interrupts Gosub Tutup_pintu
End If End If End If End If '========================================================== If New_ir_command = 0 Then Goto Ide Infra_count_old = 0 Segw1 = Infra_command Disable Interrupts Kar = ""
' ambil data remote
'Tampilkan angka remote Select Case Segw1 Case 2056 : Kar = "1" Case 2072 : Kar = "2" Case 2088 : Kar = "3" Case 2104 : Kar = "4" Case 2120 : Kar = "5" Case 2136 : Kar = "6" Case 2152 : Kar = "7" Case 2168 : Kar = "8" Case 2184 : Kar = "9" Case 2200 : Kar = "0" End Select '========================================================== 'menampilkan password If Status = 0 Then If Kar <> "" Then If I = 5 Then I=0 Pass = "" Cetak = "" Locate 2 , 10 Lcd " " End If Pass = Pass + Kar Cetak = Cetak + "*" I=I+1 Locate 2 , 10 Lcd Cetak Waitms 500 End If End If '==========================================================
'membuka pintu dengan password If Segw1 = 2520 Then If Status = 0 Then If Pass = Password Then Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD COCOK" Gosub Buka_pintu Else Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD SALAH" End If Else Gosub Tutup_pintu End If Pass = "" Cetak = "" I=0 Wait 2 Locate 2 , 10 Lcd " " End If Enable Interrupts '========================================================== Goto Ide 'Sub rutin tutup Pintu Tutup_pintu: Cls Do A2 = 0 B2 = 1 If Limit1 = 0 Then Waitms 40 If Limit1 = 0 Then Goto Selesai1 End If Loop Selesai1: A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 Gosub Ngunci Cls Status = 0 Locate 1 , 1
Lcd "Pintu Tertutup" Locate 2 , 1 Lcd "PASSWORD:" Enable Interrupts 'enable the use of interrupts Return '========================================================== 'Sub rutin buka pintu Buka_pintu: Cls Gosub Buka_kunci Do A2 = 1 B2 = 0 If Limit2 = 0 Then Waitms 40 If Limit2 = 0 Then Goto Selesai2 End If Loop Selesai2: A2 = 0 B2 = 0 Wait 1 Cls Locate 1 , 1 Lcd "Pintu terbuka" Status = 1 Enable Interrupts Return
'enable the use of interrupts
Buka_kunci: A1 = 0 B1 = 1 Waitms 500 A1 = 0 B1 = 0 Wait 1 Return '========================================================== 'Sub rutin ngunci Ngunci: A1 = 1 B1 = 0
