APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR ARMIYANA EKA PUTRI A DEPARTEMEN FISIKA INSTRUMENTASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA MEDAN 2009

2 PERSETUJUAN Judul : APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 Kategori : TUGAS AKHIR Nama : ARMIYANA EKA PUTRI A Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : AHLIMADYA (D3) Departemen Fakultas : FISIKA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATRA UTARA Diluluskan di Medan, Juli 2009 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Program Studi D3 FIN Pembimbing Drs.Syahrul Humaidi M.sc Dra,Justinon,Msi NIP NIP

3 PERNYATAAN APLIKASI PHOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa laporan tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2009 ARMIYANA EKA PUTRI A

4 PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan anugrahnya serta kesehatan, pengetahuan, dan pengalaman pada penulis, sehingga dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini dengan judul APLIKASI FOTODIODA DAN LED INFRAMERAH SEBAGAI PENGHITUNG SKOR DALAM PERMAINAN BOLA BASKET BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51. Laporan ini merupakan hasil tugas akhir yang sudah dikerjakan dan merupakan salah satu kurikulum untuk mahasiswa program studi Fisika Instrumentasi pada Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam di Universitas Sumatra Utara Medan. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak Drs.Syahrul Humaidi,Msc,Ketua Program Studi D3 Fisika Instrumentasi 2. Ibu Dra. Justinon,Msi,selaku sekretaris jurusan Fisika Instrumentasi FMIPA USU. 3. Ibu Dra.Justinon,Msi,selaku Dosen pembimbing dalam penyusunan laporan ini. 4. Bapak dan Ibu staff pengajar di Fakultas MIPA, khusunya program studi Fisika Instrumentasi. 5. Kedua orang tua ( ayah dan mama) serta saudara saudara penulis (Nidya, Ikhsan, Aji) yang selama ini memberikan bantuan dan dorongan yang diperlukan. Seluruh sahabat sahabat penulis kak Henny, Juli, Eny, Ari Item, Kuyeen, Lia, Rina, bang Re dan teman teman FIN stambuk 06 yang banyak membantu dan memberi dukungan dan semangat. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini masih banyak kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan laporan ini. Akhir kata semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah wawasan yang berguna bagi pembaca.

5 ABSTRAK Penghitung skor dalam permainan bola basket ini dirancang dari aplikasi photodioda dan LED infra merah agar dapat mengetahui ketika bola masuk ke keranjang, dan secara otomatis menambahkan nilai skornya. Untuk mengetahui ketika bola basket masuk ke keranjang, maka pada keranjang akan dilengkapi dengan photodiode dan LED infra merah sebagai sensor kedekatan, sehingga ketika ada bola yang masuk ke keranjang maka sensor tersebut akan mengirimkan sinyal tertentu ke mikrokontroler.penghitung skor ini juga dilengkapi dengan buzzer sebagai alat bantu bagi para tuna netra agar mengetahui bahwa terjadi pertambahan skor. Mikrokontroler berfungsi untuk mengolah sinyal yang dikirim oleh sensor kemudian menentukan nilai skor mana yang harus ditambahkan pada display papan skor. Saat terjadi theree point,maka juri akan menekan tombol tertentu untuk menambah nilai pada papan skor tersebut.

6 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii iv v vi vii ix Bab 1 Pendahuluan Latar Belakang Masalah Rumusan Masalah Tujuan Penulisan Batasan Masalah Sistematika Penulisan 3 Bab 2 Landasan Teori Mikrokontroller AT89S Kontruksi AT89S Pin Pin pada Mikrokontroller AT89S Resisitor Fixed Resisitor Variable Resistor Kapasitor Electrolytic Capacitor (ELCO) Ceramic Capasitor Nilai Kapasitor Transisitor Photodioda Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah ( LED infra merah ) Seven Segmen Bahasa Assembly MCS Software 8051 Editor, Assembler, Simulator Software Downloader 35 Bab 3 Perancangan Alat Diagram Blok Perancangan Rangkaian Power Supplay (PSA) 37

7 3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroller AT89S Perancangan Sensor Benda Perancangan Rangkaian Display Seven Segmen Perancangan Rangkaian Tombol Diagram Alir Program 47 Bab 4 Pengujian Alat dan Program Pengujian Power Supplay (PSA) Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S Pengujian Rangkaian Sensor Gerak Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen Pengujian Rangkaian Tombol 56 Bab 5 Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Saran 58 Daftar Pustaka LAMPIRAN

8 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 10 Tabel 2.2 Gelang Resistor 13 Tabel 2.3 Bahan Bahan Dielektrik 17 Tabel 2.4 Nilai Kapasitor 20 Tabel 4.1 Lama Waktu Tunda 51 Tabel 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen 54

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 IC Mikrokontroller AT89S51 8 Gambar 2.2 Resistor Karbon 12 Gambar 2.3 Potensiometer 14 Gambar 2.4 Grafik Perubahan Nilai pada Potensiometer 15 Gambar 2.5 Skema Kapasitor 16 Gambar 2.6 Electrolytic Capacitor (ELCO) 18 Gambar 2.7Ceramic Capacitor 19 Gambar 2.8 Simbol Tipe Transistor 21 Gambar 2.9 Transistor Sebagai Saklar 22 Gambar 2.10 Karakteristik Daerah Saturasi Pada Transistor 23 Gambar 2.11 Transistor Sebagai Saklar 24 Gambar 2.12 Photodioda 26 Gambar 2.13 Simbol dan Rangkaian Dasar Sebuah LED 27 Gambar 2.14 Susunan Seven Segmen 28 Gambar 2.15 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda 29 Gambar 2.16 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Katoda 29 Gambar Editor,Assembler,Simulator 34 Gambar 2.18 ISP Flash Programer 3.a 35 Gambar 2.19Diagram Blok 36 Gambar 3.1 Rangkaian Power Supplay (PSA) 37 Gambar 3.2 Rangkaian Minimum Mikrokontroller 39 Gambar 3.3 Rangkaian Pemancar Infra Merah 41 Gambar 3.4 Rangkaian Penerima Sinar Innfra Merah 42 Gambar 3.5 Rangkaian Display Seven Segmen 44 Gambar 3.6 Rangkaian Tombol 46 Gambar 3.7 Diagram Alir Program 48

10 BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Contohnya dibidang olah raga bola basket. Awalnya papan skor yang digunakan adalah dengan menggunakan tulisan tangan, namun kemudian digantikan dengan display papan elektronik yang terdiri dari beberapa lampu/led yang disusun sedemikian rupa sehingga dapat membentuk angka-angka tertentu. Pada penghitung skor bola basket elektronik ini, untuk menambahkan nilainya, maka juri harus menekan tombol-tombol tertentu sehingga dengan demikian angka pada penghitung skor akan bertambah sesuai dengan skor yang diperoleh masing masing pemain. Dalam kurun waktu singkat perkembangan teknologi melaju dengan sangat pesat. Perkembangan teknologi ini merupakan hasil kerja keras dari rasa ingin tahu manusia terhadap suatu hal yang pada akhirnya diharapkan akan mempermudah manusia. Dengan pesatnya laju perkembangan teknologi tersebut banyak bermunculan alat-alat yang canggih yang dapat bekerja secara otomatis. Dalam bidang elektronika, perlahan-lahan peralatan-peralatan manual mulai digantikan dengan peralatan elektronik yang dapat bekerja secara otomatis.untuk lebih memudahkan, maka sebaiknya display papan skor ini dilengkapi dengan sensor

11 tertentu yang dapat mendeteksi/ mengetahui ketika ada bola yang masuk ke dalam basket/keranjang, dan secara otomatis menambahkan nilai skornya. Untuk dapat mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor dan manambahkan skor pada penghitung skor, maka dibutuhkan pula rangkaian pengolah sinyal dan rangkaian penghitung, dalam hal ini digunakan sebuah mikrokontroler. 1.2 Rumusan Masalah Mengacu pada hal diatas, pada tugas akhir ini saya akan merancang aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51. Pada alat ini akan digunakan photodiode dan LED inframerah yang diletakkan pada basket/keranjang sebagai sensor kedekatan, sehingga ketika ada bola yang masuk, maka sensor tersebut dapat mendeteksinya. Untuk dapat mengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor, maka digunakan sebuah mikrokontroler, dalam hal ini mikrokontroler yang digunakan adalah mikrokontroler AT89S Tujuan Penulisan Tujuan dilakukan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Memanfaatkan mikrokontroller sebagai alat pengolah sinyal yang dikirimkan oleh sensor dan menampilkannya dalam bentuk bilangan/angka. 2. Memanfaatkan LED infra merah dan potodioda sebagai sensor kedekatan (proximity sensor).

12 3. Merancang display papan skor bola basket. 1.4 Batasan Masalah Mengacu pada hal diatas, saya akan merancang aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51, dengan batasan-batasan sebagai berikut : 1. Mikrokontroler yang digunakan adalah jenis AT89S Sensor kedekatan yang digunakan adalah LED infra merah dan potodioda. 3. Untuk menampilkan angka digunakan beberapa seven segmen. 4. Buzzer digunakan sebagai pertanda pertambahan nilai / skor dalam permainan 5. Alat hanya dapat menambahi nilai biasa, tidak mengetahui ketika terjadi nilai three point. 6. Untuk memberikan nilai three point, maka juri harus menekan tombol tertentu. 1.5 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis membuat sistematika pembahasan bagaimana sebenarnya prinsip kerja aplikasi photodiode dan LED inframerah sebagai penghitung skor dalam permainan bola basket berbasis mikrokontroler AT89S51, maka penulis menulis laporan ini sebagai berikut: BAB 1 PENDAHULUAN

13 Dalam bab ini berisikan mengenai latar belakang, rumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, serta sistematika penulisan. BAB 2 LANDASAN TEORI Landasan teori, dalam bab ini dijelaskan tentang teori pendukung yang digunakan untuk pembahasan dan cara kerja dari rangkaian Teori pendukung itu antara lain tentang mikrokontroler AT89S51 (hardware dan software), bahasa program yang digunakan. serta karekteristik dari komponen-komponen pendukung. BAB 3 PERANCANGAN ALAT DAN PROGRAM Pada bagian ini akan dibahas perancangan dari alat, yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dari masing-masing rangkaian dan diagram alir dari program yang akan diisikan ke mikrokontroler AT89S51. BAB 4 ANALISA RANGKAIAN DAN SISTEM KERJA ALAT Pada bab ini akan dibahas hasil analisa dari rangkaian dan sistem kerja alat, penjelasan mengenai program-program yang digunakan untuk mengaktipkan rangkaian, penjelasan mengenai program yang diisikan ke mikrokontroler AT89S51. BAB5 KESIMPULAN DAN SARAN

14 Bab ini merupakan penutup yang meliputi tentang kesimpulan dari pembahasan yang dilakukan dari tugas akhir ini serta saran apakah rangkaian ini dapat dibuat lebih efisien dan dikembangkan perakitannya pada suatu metode lain yang mempunyai sistem kerja yang sama.

15 BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroller, sebagai suatu teknologi baru yaitu teknologi mikrokontroler dan microkomputer, hadirnya sangat membantu dunia elektronika dan kebutuhan pasar. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara dalam jumlah banyak sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan microprocessor). Dengan arsitektur yang sangat praktis, mikrokontroler hadir untuk memenuhi kebutuhan industri dan kebutuhan konsumen akan suatu keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggi serta dalam bidang pendidikan. Mikrokontroller adalah mikrokomputer chip tunggal, tidak seperti system computer yang mampu untuk aplikasi- aplikasi serbaguna. Microcontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan pada system computer dan mikrokontroller terletak pada perbandingan RAM dan ROM-nya. Pada sistem komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin antar muka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan Pada mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar artinya program

16 control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara. Microcontroller AT89S51 merupakan sebuah system computer yang seluruh atau sebagian elemennya dikemas dalam satu chip IC. Mikrokontroller merupakan salah satu keluarga dari MCS-51 keluaran Atmel. Jenis Microcontroller ini pada prinsipnya dapat digunakan untuk mengolah data per bit ataupun data 8 bit secara bersamaan. Pada prinsipnya program pada Microcontroller dijalankan bertahap, jadi pada program itu sendiri terdapat beberapa set instruksi dan tiap instruksi itu dijalankan secara bertahap atau berurutan. Beberapa fasilitas yang dimiliki oleh microcontroller AT89S51( gambar 2.2 ) adalah sebagai berikut : a. Sebuah Central Processing Unit 8 bit b. Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu c. RAM internal 128 byte d. Flash memori 4 Kbyte e. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal) f. Empat buah programable port I/O ( gambar 2.2 ) yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/o g. Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART h. Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika i. Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz.

17 2.1.1 Kontruksi AT89S51 Microcontroller AT89S51 hanya memerlukan tambahan 3 kapasitor, 1 resistor dan 1 kristal serta catu daya 5 volt. Kapasitor 10 micro-fard dan resistor 10 kilo Ohm dipakai untuk membentuk rangkaian riset. Dengan adanya rangkaian riset ini AT89C4051 otomatis diriset begitu rangkaian menerima catu daya. Kristal dengan frekuensi maksimum 24MHz dan kapasitor 30 mikro-farad dipakai untuk melengkapi rangkaian oscilator pembentuk clock yang menentukan kecepatan kerja Microcontroller.Microcontroller memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda yaitu : a. Read Only Memory (ROM) yang isinya tidak berubah meskipun IC kehilangan catu daya. Sesuai dengan keperluannya, dalam susunan MCS-51 memori penyimpanan program ini dinamakan sebagai memori program. b. Random Access Memory (RAM) isinya akan sirna begitu IC kehilangan catu daya, dipakai untuk menyimpan data pada saat program bekerja. RAM yang dipakai untuk menyimpan data ini disebut sebagai memori data. Ada berbagai jenis ROM. Untuk Microcontroller dengan program yang sudah baku dan diproduksi secara massal, program diisikan kedalam ROM pada saat IC Microcontroller dicetak dipabrik IC. Untuk keperluan tertentu Microcontroller

18 menggunakan ROM yang dapat diisi ulang atau Programble-Eraseable ROM yang disingkat menjadi PROM (PEROM). Dulu banyak UV-EPROM (Ultra Violet Eraseable Programble ROM) yang kemudian dinilai mahal dan ditinggalkan setelah ada flash PEROM yang harganya jauh lebih murah. Jenis memori yang dipakai untuk memori program AT89S51 adalah flash PEROM, program untuk mengendalikan Microcontroller diisikan ke memori itu lewat bantuan alat yang dinamakan sebagai AT89S51 flash PEROM Programmer (gambar 2.2 ) Pin-Pin pada Microcontroller AT89S51 Deskripsi pin-pin pada Microcontroller AT89S51 (gambar 2.2) : Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51

19 ( Pin 40 ( VCC ) Sumber tegangan positif ( suplai tegangan) Pin 20 ( GND ) Ground ( sumber tegangan ) Pin 39-Pin 32 ( Port 0 ) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash progamming Pada fungsi sebagai I/O biasa port ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex address/data, por ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat flash progamming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Pin 21 pin 28 ( Port 2 ) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengaksememori secara 16 bit. Pada saat mengakses memori 8 bit, port ini akan mengeluarkan isi dari P2 special function register. Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1. Sebagai output, port ini dapat memberikan output sink keempat buah input TTL.

20 Pin 10 pin 17 ( Port 3) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan internal pullup. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai berikut : Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 ( Nama pin Fungsi P3.0 (pin 10) RXD (Port input serial) P3.1 (pin 11) TXD (Port output serial) P3.2 (pin 12) INTO (interrupt 0 eksternal) P3.3 (pin 13) INT1 (interrupt 1 eksternal) P3.4 (pin 14) T0 (input eksternal timer 0) P3.5 (pin 15) T1 (input eksternal timer 1) P3.6 (pin 16) WR (menulis untuk eksternal data memori) P3.7 (pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori) Pin 9 ( RST ) Merupakan masukan reset ( aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ketinggi akan mereset mikrokontroller ini. Pin 30 (ALE/PROG)

21 Address latch Enable adalah pulsa output untuk me-latch byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu, sebagai pulsa input progam (PROG) selama memprogam Flash. Pin 29 (PSEN) Progam store enable digunakan untuk mengakses memori progam eksternal. EA (pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu mikrokontroler akan menjalankan progam yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan progam yang ada pada memori internal. Pada saat flash progamming, pin ini akan mendapat tegangan 12 Volt. Pin 19 ( XTAL1) Input untuk clock internal. Pin 18 (XTAL 2) Output dari osilator. Komponen-Komponen Pendukung 2.2 Resistor Resistor komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi menjadi 2 yaitu : Fixed Resistor dan Variable R esistor Dan umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.

22 Pada dasarnya semua bahan memiliki sifat resistif namun beberapa bahan tembaga perak emas dan bahan metal umumnya memiliki resistansi yang sangat kecil. Bahan bahan tersebut menghantar arus listrik dengan baik, sehingga dinamakan konduktor. Kebalikan dari bahan yang konduktif, bahan material seperti karet, gelas, karbon memiliki resistansi yang lebih besar menahan aliran elektron dan disebut sebagai insulator Fixed Resistor Resistor adalah komponen dasar elektronika ( gambar 2.3 ) yang digunakan untuk membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Tipe resistor yang umum berbentuk tabung porselen kecil dengan dua kaki tembaga dikiri dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warna untuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnya dengan ohm meter. Kode warna tersebut adalah standar menufaktur yang dikeluarkan oleh ELA (Electronic Industries Association) Gambar 2.2 Resistor karbon

23 WARNA GELANG I GELANG II GELANG III GELANG IV

24 Hitam Coklat Merah Jingga Kuning Hijau Biru Violet Abu-abu Putih Emas - - 0,1 5% Perak - - 0,01 10% Tanpa Warna % Tabel 2.2 Gelang Resistor ( Resitansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransi berwarna emas, perak atau tanpa warna. Warna gelang toleransi ini berada pada bahan resistor yang paling ujung atau juga dengan lebar yang lebih kecil, sedangkan warna gelang yang keempat agak sedikit ke dalam.dengan demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resitor tersebut dan dapat mengetahui besar nilai tahanan. Resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau 2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelang pertama dan seterusnya

25 berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang terakhir adalah faktor penggalinya Variable Resistor Untuk kelas resistor yang kedua ini terdapat 2 tipe. Untuk tipe pertama dinamakan variable resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass, balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu. Missal penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan cara nya terbatas sampai 300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus diputar berkali kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini dinamakan Potentiometers atau Trimmer Potentiometers ( gambar 2.4 ) Gambar 2.3 Potensiometer ( Gambar 2.4 untuk bentuk 3 biasanya digunakan untuk volume kontrol. Bentuk yang ke 2 merupakan semi fixed resistor dan biasanya di pasang pada PCB (Printed

26 Circuit Board). Sedangkan bentuk 1 dpotentiometers. Ada 3 tipe didalam perubahan nilai dari resistor variable ( grafik gambar 2.5) Gambar 2.4 Grafik Perubahan nilai pada potensiometer ( ) Pada saat tipe A ( gambar 2.5 ) diputar searah jarum jam, awalnya perubahan nilai resistansi lambat tetapi ketika putarannya mencapai setengah atau lebih nilai perubahannya menjadi sangat cepat. Tipe ini sangat cocok dengan karakteristik telinga manusia. Karena telinga sangat peka ketika membedakan suara dengan volume yang lemah, tetapi tidak terlalu sensitif untuk membedakan perubahan suara yang keras. Biasanya tipe A ini juga disebut sebagai Audio Taper potensiometer. Untuk tipe B perubahan resistansinya adalah linier dan cocok digunakan untuk Aplikasi Balance Control, resistance value adjustment in circuit, dll. Sedangkan untuk tipe C perubahan resistansinya kebalikan dati tipe A ( gambar grafik 2.5 ).

27 2.3 Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik (gambar 2.6). Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik( tabel 2.2) 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 kutup negatif dan sebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif karena terpisah oleh bahan elektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini tersimpan selama tidak ada konduktif pada ujung- ujung kakinya. Di alam bebas phenomena kapasitor terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif diawan. Gambar 2.5 Struktur kapasitor.(

28 Tabel.2.2 bahan bahan dielektrik( Udara Vakum K = 1 Aluminium oksida K = 8 Keramik K = Gelas K = 8 Polyethylene K = 3 Kapasitor merupakan komponen pasif elektronika yang sering dipakai didalam merancang suatu sistem yang berfungsi untuk mengeblok arus DC, Filter, dan penyimpan energi listrik. Didalamnya 2 buah pelat elektroda yang saling berhadapan dan dipisahkan oleh sebuah insulator. Sedangkan bahan yang digunakan sebagai insulator dinamakan dielektrik. Ketika kapasitor diberikan tegangan DC maka energi listrik disimpan pada tiap elektrodanya. Selama kapasitor melakukan pengisian, arus mengalir. Aliran arus tersebut akan berhenti bila kapasitor telah penuh. Yang membedakan tiap - tiap kapasitor adalah dielektriknya. Berikut ini adalah jenis jenis kapasitor yang dipergunakan dalam perancangan ini.

29 2.3.1 Electrolytic Capacitor (ELCO) Gambar 2.6. Electrolytic Capacitor (ELCO) ( Elektroda dari kapasitor ini terbuat dari alumunium yang menggunakan membrane oksidasi yang tipis. Karakteristik utama dari Electrolytic Capacitor adalah perbedaan polaritas pada kedua kakinya. Dari karakteristik tersebut kita harus berhati hati di dalam pemasangannya pada rangkaian, jangan sampai terbalik. Bila polaritasnya terbalik maka akan menjadi rusak bahkan MELEDAK. Biasanya jenis kapasitor ini digunakan pada rangkaian power supply. Kapasitor ini tidak bisa digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya tegangan kerja dari kapasitor dihitung dengan cara mengalikan tegangan catu daya dengan 2. Misalnya kapasitor akan diberikan catu daya dengan tegangan 5 Volt, berarti kapasitor yang dipilih harus memiliki tegangan kerja minimum 2 x 5 = 10 Volt.

30 2.3.2 Ceramic Capacitor Kapasitor menggunakan bahan titanium acid barium untuk dielektriknya. Karena tidak dikonstruksi seperti koil maka komponen ini dapat digunakan pada rangkaian frekuensi tinggi. Biasanya digunakan untuk melewatkan sinyal frekuensi tinggi menuju ke ground. Kapasitor ini tidak baik digunakan untuk rangkaian analog, karena dapat mengubah bentuk sinyal. Jenis ini tidak mempunyai polaritas dan hanya tersedia dengan nilai kapasitor yang sangat kecil dibandingkan dengan kedua kapasitor diatas. Gambar 2.7. Ceramic Capacitor( Nilai Kapasitor Untuk mencari nilai dari kapasitor biasanya dilakukan dengan melihat angka/kode yang tertera pada badan kapasitor tersebut. Untuk kapasitor jenis elektrolit memang mudah, karena nilai kapasitansinya telah tertera dengan jelas pada tubuhnya. Sedangkan untuk kapasitor keramik dan beberapa jenis yang lain nilainya dikodekan. Biasanya kode tersebut terdiri dari 4 digit, dimana 3 digit pertama merupakan angka dan digit terakhir berupa huruf yang menyatakan toleransinya. Untuk 3 digit pertama angka yang terakhir berfungsi untuk menentukan 10n, nilai n dapat dilihat pada tabel dibawah.

31 Tabel 2.3 Nilai Kapasitor ( Misalnya suatu kapasitor pada badannya tertulis kode 474J, berarti nilai kapasitansinya adalah = pf = 0.47µF sedangkan toleransinya 5%. Yang harus diingat didalam mencari nilai kapasitor adalah satuannya dalam pf (Pico Farad). 2.4 Transistor Transistor adalah komponen elektronika yang mempunyai tiga buah terminal. Terminal itu disebut emitor, basis, dan kolektor. Transistor seakan-akan dibentuk dari penggabungan dua buah dioda. Dioda satu dengan yang lain saling digabungkan dengan cara menyambungkan salah satu sisi dioda yang senama. Dengan cara penggabungan seperti dapat diperoleh dua buah dioda sehingga menghasilkan transistor NPN.

32 Bahan mentah yang digunakan untuk menghasilkan bahan N dan bahan P adalah silikon dan germanium. Oleh karena itu, dikatakan : 1. Transistor germanium PNP 2. Transistor silikon NPN 3. Transistor silikon PNP 4. Transistor germanium NPN Semua komponen di dalam rangkaian transistor dengan simbol. Anak panah yang terdapat di dalam simbol menunjukkan arah yang melalui transistor. C C B B NPN E E PNP Gambar 2.8. Simbol tipe transistor Keterangan : C = kolektor E = emiter B = basis Didalam pemakaiannya transistor dipakai sebagai komponen saklar (switching) dengan memanfaatkan daerah penjenuhan (saturasi) dan daerah penyumbatan (cut off) yang ada pada karakteristik transistor.

33 Pada daerah penjenuhan nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan nol atau kolektor dan emiter terhubung langsung (short). Keadaan ini menyebabkan tegangan kolektor emiter (V CE ) = 0 Volt pada keadaan ideal, tetapi pada kenyataannya V CE bernilai 0 sampai 0,3 Volt. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan on gambar Vcc Vcc I C R R B Saklar On V CE V B I B V BE Gambar 2.9. Transistor sebagai Saklar ON Saturasi pada transistor terjadi apabila arus pada kolektor menjadi maksimum dan untuk mencari besar arus basis agar transistor saturasi ( Malvino,Albert paul 2003) Vcc I max =...(2.3) Rc Vcc hfe.i B =..(2.4) Rc I B = Vcc hfe.rc.(2.5)

34 Hubungan antara tegangan basis (V B ) dan arus basis (I B ) adalah : I V V B BE B =.(2.6) R B V B = I B. R B + V BE..(2.7) Vcc.R = VBE (2.8) hfe.rc B V B + Jika tegangan V B telah mencapai Vcc.R = VBE, maka transistor akan hfe.rc B V B + saturasi, dengan Ic mencapai maksimum. Gambar 2.9 dibawah ini menunjukkan apa yang dimaksud dengan V CE (sat) adalah harga V CE pada beberapa titik dibawah knee dengan posisi tepatnya ditentukan pada lembar data. Biasanya V CE (sat) hanya beberapa perpuluhan volt, walaupun pada arus kolektor sangat besar bisa melebihi 1 volt. Bagian dibawah knee pada gambar 3.1 dikenal sebagai daerah saturasi. I C Penjenuhan (saturation) Vcc Rc I B > I B (sat) I B = I B (sat) I B Titik Sumbat (Cut off) I B = 0 V CE Gambar Karakteristik daerah saturasi pada transistor Pada daerah penyumbatan,nilai resistansi persambungan kolektor emiter secara ideal sama dengan tak terhitung atau terminal kolektor dan emiter terbuka (open).

35 Keadaan ini menyebabkan tegangan (V CB ) sama dengan tegangan sumber (Vcc). Tetapi pada kenyataannya Vcc pada saat ini kurang dari Vcc karena terdapat arus bocor dari kolektor ke emiter. Dengan menganalogikan transistor sebagai saklar, transistor tersebut dalam keadaan off gambar dibawah 2.12 Vcc Vcc I C R R B Saklar Off V CE V B I B V BE Gambar 2.11.Transistor Sebagai Saklar OFF Keadaan penyumbatan terjadi apabila besar tegangan habis (V B ) sama dengan tegangan kerja transistor (V BE ) sehingga arus basis (I B ) = 0 maka : I B = IC... (2.9) hfe I C = I B. hfe. (2.10) I C = 0. hfe.. (2.11) I C = 0..(2.12) Hal ini menyebabkan V CE sama dengan Vcc dapat dibuktikan dengan rumus : Vcc V CE V CE = Vc + V CE.. (2.13) = Vcc (Ic. Rc).. (2.14) = Vcc.. (2.15)

36 2.5 Photodioda Photodioda adalah dioda sambungan p n yang secara khsus dirancang untuk mendeteksi cahaya.. Piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n ini biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atai PIN potodioda. Energi cahayanya lewat melalui lensa yang mengekspos sambungan dan beroprasi pada mode bias mundur.arus bocor bias mundur meningkat dengan penigkatan level cahaya.harga arus umumnya adalah dalam rentang Micro amperedan photodiode memiliki waktu respon yang cepat terhadap cahaya. Cahaya diserap di daerah pengambungan atau daerah intrinsik menimbulkan pasangan elektron-hole, kebanyakan pasangan tersebut menghasilkan arus yang berasal dari cahaya. Mode Operasi Potodioda dapat dioperasikan dalam 2 mode yang berbeda: 1. Mode potovoltaik: seperti solar sel, penyerapan pada potodioda menghasilkan tegangan yang dapat diukur. Bagaimanapun, tegangan yang dihasilkan dari tenaga cahaya ini sedikit tidak linier, dan range perubahannya sangat kecil. 2. mode potokonduktivitas : disini, potodioda diaplikasikan sebagai tegangan revers (tegangan balik) dari sebuah dioda (yaitu tegangan pada arah tersebut pada dioda tidak akan menhantarkan tanpa terkena cahaya) dan pengukuran menghasilkan arus poto. ( hal ini juga bagus untuk mengaplikasikan tegangan mendekati nol). Ketergantungan arus poto pada kekuatan cahaya dapat sangat linier.

37 Karakteristik bahan potodioda: 1. silikon (Si) : arus lemah saat gelap, kecepatan tinggi, sensitivitas yang bagus antara 400 nm sampai 1000 nm ( terbaik antara 800 sampai 900 nm). 2. Germanium (Ge): arus tinggi saat gelap, kecepatan lambat, sensitivitas baik antara 600 nm sampai 1800 nm (terbaik 1400 sampai 1500 nm). 3. Indium Gallium Arsenida (InGaAs): mahal, arus kecil saat gelap, kecepatan tinggi sensitivitas baik pada jarak 800 sampai 1700nm (terbaik antara 1300 sampai 1600nm). Gambar2.12.Photodioda (

38 2.6 Dioda Pemancar Cahaya Infra Merah (LED infra Merah) LED adalah dioda yang menghasilkan cahaya saat diberi energi listrik. Dalam bias maju sambungan p-n terdapat rekombinasi antara elektron bebas dan lubang (hole). Energi ini tidak seluruhnya diubah kedalam bentuk energi cahaya atau photon melainkan dalam bentuk panas sebagian. Proses pemancaran cahaya akibat adanya energi listrik yang diberikan terhadap suatu bahan disebut dengan sifat elektroluminesensi. Material lain misalnya Galium Arsenida Pospat (GaAsP) atau Galium Pospat (GaP): photon energi cahaya dipancarkan untuk menghasilkan cahaya tampak. Jenis lain dari LED digunakan untuk menghasilkan energi tidak yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah. VCC 5V 330 Gambar 2.13 Simbol dan rangkaian dasar sebuah LED Pemancar inframerah adalah dioda solid state yang terbuat dari bahan Galium Arsenida (GaAs) yang mampu memancarkan fluks cahaya ketika dioda ini dibias

39 maju. Bila diberi bias maju elektron dari daerah-n akan menutup lubang elektron yang ada didaerah-p. Selama proses rekombinasi ini, energi dipancar keluar dari permukaan p dan n dalam bentuk photon. Photon-photon yang dihasilkan ini ada yang diserap lagi dan ada yang meninggalkan permukaan dalam betuk radiasi energi. 2.7 Seven Segmen Seven segmen merupakan komponen elektronika yang banyak digunakan untuk menampilkan angka. Seven segmen ini sebenarnya merupakan LED yang disusun sedemikian rupa sehingga membentuk suatu pola tertentu, dimana jika LED LED tersebut dinyalakan dengan kombinasi tertentu, maka akan terbentuk suatu angka tertentu. seven segmen mempunyai 7 buah segmen ditambah 1 segmen yang berfungsi sebagai desimal point. Gambar susunan dari seven segmen ditunjukkan pada gambar berikut ini : Gambar Susunan seven segmen ( segmen.htm)

40 Segmen yang atas disebut segmen a, segmen sebelah kanan atas disebut segmen b, dan seterusnya sesuai gambar di atas. Dp merupakan singkatan dari desimal point. Seven segmen ada 2 tipe, yaitu common anoda dan common katoda. Pada seven segmen tipe common anoda, anoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke sumber tegangan positip dan katoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan pada gambar 2.1 Gambar 2.15 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda ( segmen.htm) Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen akan dinyalakan, maka katoda pada segmen a harus diberi tegangan 0 volt atau logika low, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya. Pada seven segmen tipe common kaoda, kaoda dari setiap LED dihubungkan menjadi satu kemudian dihubungkan ke ground dan anoda dari masing-masing LED berfungsi sebagai input dari seven segmen, seperti ditunjukkan gambar 2.17

41 Gambar 2.16 konfigurasi seven segmen tipe common katoda ( segmen.htm) Sesuai dengan gambar, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka anodanya harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high. Misalnya jika segmen a akan dinyalakan, maka anoda pada segmen a harus diberi tegangan minimal 3 volt atau logika high, dengan demikian maka segmen a akan menyala. Demikian juga untuk segmen lainnya. 2.8 Bahasa Assembly MCS-51 Bahasa yang digunakan untuk memprogram IC mikrokontroler AT89S51 adalah bahasa assembly untuk MCS-51. Angka 51 merupakan jumlah instruksi pada bahasa ini hanya ada 51 instruksi. Dari 51 instruksi,yang sering digunaakan orang hanya 10 antara lain yaitu : 1. Instruksi MOV Perintah ini merupakan perintah untuk mengisikan nilai ke alamat atau register tertentu. Pengisian nilai dapat secara langsung atau tidak langsung. Contoh pengisian nilai secara langsung MOV R0,#20h Perintah di atas berarti : isikan nilai 20 Heksadesimal ke register 0 (R0).

42 Tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah nilai. Contoh pengisian nilai secara tidak langsung MOV 20h,#80h MOV R0,20h Perintah di atas berarti : isikan nilai yang terdapat pada alamat 20 Heksadesimal ke register 0 (R0). Tanpa tanda # sebelum bilangan menunjukkan bahwa bilangan tersebut adalah alamat. 2. Instruksi DJNZ Decreament Jump If Not Zero (DJNZ) ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register tertentu dengan 1 dan lompat jika hasil pengurangannya belum nol. Contoh, MOV R0,#80h Loop: DJNZ R0,Loop... R0-1, jika belum 0 lompat ke loop, jika R0 = 0 maka program akan meneruskan ke perintah pada baris berikutnya. 3. Instruksi ACALL Instruksi ini berfungsi untuk memanggil suatu rutin tertentu. Contoh :... ACALL TUNDA

43 TUNDA: Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL TUNDA... TUNDA:... RET 5. Instruksi JMP (Jump) Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu. Contoh, Loop: JMP Loop 6. Instruksi JB (Jump if bit) Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika high (1). Contoh, Loop: JB P1.0,Loop Instruksi JNB (Jump if Not bit)

44 Instruksi ini merupakan perintah untuk lompat ke alamat tertentu, jika pin yang dimaksud berlogika Low (0). Contoh, Loop: JNB P1.0,Loop Instruksi CJNZ (Compare Jump If Not Equal) Instruksi ini berfungsi untuk membandingkan nilai dalam suatu register dengan suatu nilai tertentu. Contoh, Loop:... CJNE R0,#20h,Loop... Jika nilai R0 tidak sama dengan 20h, maka program akan lompat ke rutin Loop. Jika nilai R0 sama dengan 20h,maka program akan melanjutkan instruksi selanjutnya.. 9. Instruksi DEC (Decreament) Instruksi ini merupakan perintah untuk mengurangi nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h R0 = 20h... DEC R0 R0 = R Instruksi INC (Increament) Instruksi ini merupakan perintah untuk menambahkan nilai register yang dimaksud dengan 1. Contoh, MOV R0,#20h R0 = 20h

45 ... INC R0 R0 = R Dan lain sebagainya 2.9 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Tampilannya gambar 2.18 Gambar Editor, Assembler, Simulator (

46 Setelah program selesai ditulis, kemudian di-save dan kemudian di-assemble (di-compile). Pada saat di-assemble akan tampil pesan peringatan dan kesalahan. Jika masih ada kesalahan atau peringatan, itu berarti ada kesalahan dalam penulisan perintah atau ada nama subrutin yang sama, sehingga harus diperbaiki terlebih dahulu sampai tidak ada pesan kesalahan lagi. Software 8051IDE ini berfungsi untuk merubah program yang kita tuliskan ke dalam bilangan heksadesimal, proses perubahan ini terjadi pada saat peng-compile-an. Bilangan heksadesimal inilah yang akan dikirimkan ke mikrokontroller Software Downloader Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya gambar 2.19

47 Gambar ISP- Flash Programmer 3.a ( Cara menggunakannya adalah dengan meng-klik Open File untuk mengambil file heksadesimal dari hasil kompilasi 8051IDE, kemudian klik Write untuk mengisikan hasil kompilasi tersebut ke mikrokontroller. BAB III PERANCANGAN ALAT 3.1 Diagram Blok Secara garis besar, rangkaian display papan skor otomatis dapat dibagi menjadi 4 blok utama, yaitu, blok power supplay, sensor, mikrokontroler, tombol dan display seven segmen. Gambar Blok diagram gambar 3.1 Power Supplay Display Seven Segmen Armiyana Eka Putri 2 buah A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan Bola Basket Berbasis Mikrokontroller Sensor AT89S51, buah Tombol Mikro AT89S51 Relay

48 Gambar 3.1 Diagram Blok Power supplay berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Sensor berfungsi untuk mengetahui ketika bola memasuki basket/ring. Tombol berfungsi untuk menambah nilai 1 pada display ketika terjadi three point. Mikrokontroler berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirimkan oleh tombol dan sensor kemudian mengolah sinyal tersebut untuk kemudian menampilkan angka sesuai dengan sinyal yang dikirimkan oleh sensor atau tombol. Display seven segmen berfungsi sebagai tampilan angka untuk menampilkan skor. Relay berfungsi untuk menghidupkan buzer, ketika ada bola basuk ke dalam ring. 3.2 Perancangan Rangkaian Power Supplay (PSA) Rangkaian power supplay berfungsi untuk mensupplay tegangan ke seluruh rangkaian. Rangkaian PSA yang dibuat terdiri dari satu keluaran, yaitu 5 volt, keluaran 5 volt ini digunakan untuk menghidupkan seluruh rangkaian. Rangkaian power supplay adaptor oleh gambar V AC 0 V 12 V AC 100 TIP32C LM7805CT Vreg IN OUT Volt DC Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung Skor Dalam Permainan 5 Volt Bola DC 2200uF 1uF 100uF 0 Volt

49 Gambar 3.2 Rangkaian Power Supplay (PSA) Trafo CT merupakan trafo stepdown yang berfungsi untuk menurunkan tegangan dari 220 volt AC menjadi 12 volt AC. Kemudian 12 volt AC akan disearahkan dengan menggunakan dua buah dioda, selanjutnya 12 volt DC akan diratakan oleh kapasitor 2200 μf. Regulator tegangan 5 volt (LM7805CT) digunakan agar keluaran yang dihasilkan tetap 5 volt walaupun terjadi perubahan pada tegangan masukannya. LED hanya sebagai indikator apabila PSA dinyalakan. Transistor PNP TIP 32 disini berfungsi untuk mensupplay arus apabila terjadi kekurangan arus pada rangkaian, sehingga regulator tegangan (LM7805CT) tidak akan panas ketika rangkaian butuh arus yang cukup besar.transistor tipe PNP ini akan aktip jika tegangan pada basis > 0,7 volt dari tegangan positip. Tegangan positip yang dihubungkan ke emitor sebesar 12 volt, sehingga transistor akan aktip jika diberi tegangan yang lebih kecil dari 12 volt 0,7 volt = 11,3 volt. Dalam kondisi biasa (LM7805 tidak kekurangan arus), maka basis akan mendapatkan tegangan 12 volt, sehingga transistor tidak aktip, emitor tidak terhubung dengan kolektor, sehingga tegangan pada kolektor sama dengan tegangan pada output regulator LM7805 yaitu 5 volt. Namun jika rangkaian membutuhkan arus yang lebih banyak, maka regulator

50 akan mengambil arus dari inputnya, sehingga tegangan pada input regulator akan turun hingga lebih kecil dari 11,3 volt, transistor akan aktip, maka arus akan mengalir dari emitor ke kolektor. Pada transistor ini jika aktip, maka yang mengalir dari emitor ke kolektor adalah arusnya, sedangkan tegangannya tidak, sehingga tegangan pada kolektor tetap 5 volt. 3.3 Perancangan Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 Rangkaian ini berfungsi untuk menerima sinyal yang dikirimkan oleh tombol dan sensor kemudian mengolah sinyal tersebut untuk kemudian menampilkan angka sesuai dengan sinyal yang dikirimkan oleh sensor atau tombol. Ragkaian minimum mikrokontroller AT89S51 gambar 3.2 berikut ini : VCC 5V 10uF VCC 5V AT89S P1.0 Vcc 2 P P0.0 (AD0) P P0.1 (AD1) P P0.2 (AD2) P P0.3 (AD3) P P0.4 (AD4) P P0.5 (AD5) P1.7 Armiyana Eka Putri A. : Aplikasi Photodioda Dan Led Inframerah Sebagai Penghitung 33 P0.6 (AD6) Skor Dalam Permainan Bola 9 32 RST P0.7 (AD7) VCC 5V 10 P3.0 (RXD) 11 P3.1 (TXD) 12 P3.2 (INT0) 13 P3.3 (INT1) 14 P3.4 (T0) 15 P3.5 (T1) 31 EA/VPP 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7 (A15) 27 P2.6 (A14) 26

51 Gambar 3.3 Rangkaian Minimum Mikrokontroller Mikrokontroler ini memiliki 32 port I/O, yaitu port 0, port 1, port 2 dan port 3. Pin 40 dihubungkan ke sumber tegangan 5 volt. Dan pin 20 dihubungkan ke ground. Rangkaian mikrokontroler ini menggunakan komponen kristal 12 MHz sebagai sumber clocknya. Nilai kristal ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroler dalam mengeksekusi suatu perintah tertentu. Pada pin 9 dihubungkan dengan sebuah kapasitor 10 uf yang dihubungkan ke positip dan sebuah resistor 10 Kohm yang dihubungkan ke ground. Kedua komponen ini berfungsi agar program pada mikrokontroler dijalankan beberapa saat setelah power aktip. Lamanya waktu antara aktipnya power pada IC mikrokontroler dan aktipnya program adalah sebesar perkalian antara kapasitor dan resistor tersebut. Jika dihitung maka lama waktunya dengan rumus: t = R xc = 10 KΩ x 10 µ F = 1mdet ik Jadi 1 mili detik setelah power aktip pada IC kemudian program aktip.

52 Pin 17 yang merupakan P3.7 dihubungkan dengan transistor dan sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakan rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 sudah bekerja atau belum. Dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller tersebut, dapat diketahui apakah rangkaian minimum tersebut sudah bekerja dengan baik atau tidak. Jika LED yang terhubug ke Pin 17 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Namun setelah seluruh rangkaian disatukan, LED yang terhubung ke in 17 ini tidak digunakan lagi. 3.4 Perancangan Rangkaian Sensor Benda Sensor ini berfungsi untuk mengetahui ketika ada bola yang masuk ke ring/basket. Pada alat ini sensor benda yang digunakan adalah sebuah pemancar infra merah, sebuah potodioda dan sebuah rangkaian penerima sinyal infra merah. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini, VCC 5V 18 Infra Merah

53 Gambar 3.4 Rangkaian Pemancar infra merah Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah yang diserikan dengan sebuah resistor 18 ohm. Resistor ini berfungsi untuk membatasi arus yang masuk ke LED infra merah agar LED infra merah tidak rusak. Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar ( berdasarkan Hukum Ohm): V 5 i = = = 0, 05 A atau 50mA...(3.2) R 100 Dengan besarnya arus yang mengalir ke LED infra merah, maka intensitas pancaran infra merah akan semakin kuat, yang menyebabkan jarak pancarannya akan semakin jauh. Pancaran dari sinar infra merah akan diterima oleh potodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan sinyal tertentu, dimana jika potodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika potodioda tidak menerima pancaran sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah (gambar 3.5 ) Vcc 100 KΩ Vcc Vcc 330 Ω µc A733 1 KΩ 1 KΩ

54 Gambar 3.5 Rangkaian Penerima sinar infra merah Potodioda memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 M ohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 K ohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil. Pada rangkaian di atas, output dari potodioda diumpankan ke basis dari transistor tipe NPN C828, ini berari untuk membuat transistor tersebut aktip maka tegangan yang keluar dari potodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika potodioda mendapatkan sinar infra merah. Analisanya sebagai berikut: Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 15 Mohm, sehingga: Vout akan diumpankan be basis dari transistor C828, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak aktip.

55 Jika ada sinar infra merah yang mengenai potodioda, maka hambatan pada potodioda 300 Kohm, sehingga: R Vo = xvcc = x5 = 2, 619Volt R1 + R Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C828, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan aktip. Aktipnya transistor C828 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 0 volt dari ground, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-2 tipe PNP A733, sehingga transistor ini juga aktip. Seterusnya aktipnya transistor A733 akan menyebabkan colektornya terhubung ke emitor, sehingga colektor mandapat tegangan 5 volt dari Vcc, tegangan ini diumpankan ke basis dari transistor ke-3 tipe NPN C945, sehingga transistor ini juga aktip. Kolektor dari transistor C945 dihubungkan mikrokontroler AT89S51 sehingga jika transistor ini aktip, maka kolektor akan mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Tegangan 0 volt inilah yang merupakan sinyal low (0) yang diumpankan ke mikrokontroler AT89S51, sehingga mikrokontroler dapat mengetahui bahwa sensor ini mengirimkan sinyal, yang berarti bahwa sensor tidak terhalang oleh benda. Transistor ke-4 tipe PNP A733 berfungsi untuk menyalakan LED sebagai indikator bahwa sensor ini menerima pantulan sinar infra merah dari pemancar. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah. 3.5 Perancangan Rangkaian Display Seven Segmen

56 Rangkaian display seven segmen ini berfungsi untuk menampilkan nilai skor dari hasil pertandingan. Rangkaian display seven segmen ditunjukkan pada gambar 3.6 SEVEN_SEG_DISPLAY SEVEN_SEG_DISPLAY SEVEN_SEG_DISPLAY SEVEN_SEG_DISPLAY SEVEN_SEG_DISPLAY SEVEN_SEG_DISPLAY A B CDE FG A B CDE FG A B CDE FG A B CDE FG A B CDE FG A B CDE FG Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D Out Clock In D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D AT89S51 Gambar 3.6 Rangkaian Display Seven Segmen Display ini menggunakan 6 buah sevensegmen yang dihubungkan ke IC 4094 yang merupakan IC serial to paralel. IC ini akan merubah 8 bit data serial yang masuk menjadi keluaran 8 bit data paralel. Rangkaian ini dihubungkan dengan P3.0 dan P3.1 AT89S51. P3.0 merupakan fasilitas khusus pengiriman data serial yang disediakan oleh mikrokontroler AT89S51. Sedangkan P3.1 merupakan sinyal clock untuk pengiriman data serial. Dengan menghubungkan P3.0 dengan IC serial to paralel (IC 4094), maka data serial yang dikirim akan diubah menjadi data paralel. Kemudian IC 4094 ini dihubungkan dengan seven segmen agar data tersebut dapat ditampilkan dalam bentuk angka. Seven segmen yang digunakan adalah tipe common katoda, ini berarti segmen akan hidup jika diberi data high (1) dan segmen akan mati jika diberi data low (0).