PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER TUGAS AKHIR

Transkripsi

1 PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Ahli Madya Program Diploma III Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Disusun oleh : ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2011 i

2 HALAMAN PENGESAHAN PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun Oleh ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M Dibimbing oleh : Pembimbing Utama Hartono, S.Si NIP Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh dewan penguji Tugas Akhir Program Diploma III Ilmu Komputer pada hari tanggal Juli 2011 Dewan Penguji: Tanda Tangan Hartono, S.Si NIP (...) Fendi Aji Purnomo, S.Si NIDN (...) Muhammad Asri Safi ie, S.Si NIDN (...) Dekan Fakultas MIPA UNS Disahkan Oleh Ketua Program DIII Ilmu Komputer UNS Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc(Hons), Ph.D NIP I Drs. YS. Palgunadi, M.Sc NIP ii

3 ABSTRACT ARYA PRASTIAN DHANA, PROTOTYPING OF LIBRARY AUTOMATION CONTROL SYSTEM BASED ON MICROCONTROLLER. Final Project report, Surakarta : Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University Surakarta, Library is a place which often be visited by customer as reading place. Library have a lot of reading book and important archives, so needed an automation device that effective, efficient and energy saving to make easier a job and storage place in a library. The objective of this final project report is to make an automation control system prototype of library based on microcontroller. An automation control system prototype of library based on microcontroller has been made. Generally this library automation prototype has designed use photodiode, LM35 sensor, ATMega8535/16/32 microcontroller, Seven Segment, 74LS47 IC, DC Motor, L293D IC, LCD and DC fan. This library automation prototype have three structure. Structure of door automation, microcontroller accepted the input from photodiode, then microcontroller gave the output to seven segment with 74LS47 decoder and DC motor with L293D driver to open and close the door. For an automation fan, microcontroller accepted the input from LM35 sensor, then the microcontroller output is a LCD view and DC fan. Whereas automation filing cabinet, microcontroller accepted input from photodiode, and microcontroller gave the output to L293D driver to control the DC motor. This prototype could give an easy of management and safety of library, until can save time and energy. It can be concluded that automation control system prototype of library based on microcontroller can be used as the basic to make the real an automation control system of library. Key word : microcontroller Atmega, photodiode, LCD, LM35, IrLed, seven segment, DC motor, IC L293D, IC74LS47 iii

4 BAB V PENUTUP 3.1. Kesimpulan Setelah melakukan pengujian terhadap prototipe alat dapat diambil kesimpulan yaitu : 1. Telah dibuat prototipe sistem kontrol otomatisasai perpustakaan berbasis mikrokontroler. 2. Konter pengunjung pintu otomatis berlaku saat ada yang masuk ruangan. 3. Pintu dapat terbuka setelah sensor pertama aktif kemudian bisa tertutup kembali setelah sensor kedua aktif, dan sebaliknya. 4. Kipas berputar saat suhu yang dihitung lebihdari 36 o C dan dapat diubah sesuai kebutuhan. 5. Lemari 1 dan lemari 2 rak memiliki inputan photodioda yang berbeda. 6. Inputan photodioda untuk lemari menggunakan IrLED Saran Untuk penyempurnaan prototipe lebih lanjut maka beberapa saran perlu ditambahkan antara lain : 1. Karena masih merupakan prototipe, diharapkan bisa dijadikan bahan evaluasi untuk diaplikasikan dalam bentuk yang sebenarnya. 2. Untuk pembuatan bentuk yang sebenarnya, mekanik alat dapat disesuaikan sesuai dengan kebutuhan. 3. Memperbaiki kecepatan respon pada prototipe. iv

5 DAFTAR PUSTAKA Agfianto, Eko P Mudah Menguasai Pemrograman Mikrokontroler Atmel AVR menggunakan BASCOM-AVR. Yogyakarta : ELINS UGM. Budiharto, Widodo Aneka Proyek Mikrokontroler. Yogyakarta : Graha Ilmu. Chandra, Franky & Deni Arifianto Jago Elektronika : Rangkaian Sistem Otomatis. Jakarta : Kawan Pustaka. v

6 HALAMAN PERSETUJUAN PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun Oleh ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M ii

7 HALAMAN PENGESAHAN PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun Oleh ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M iii

8 PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER TUGAS AKHIR Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Ahli Madya Program Diploma III Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Disusun oleh : ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET 2011 i

9 HALAMAN PERSETUJUAN PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun Oleh ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M Tugas Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan di hadapan dewan penguji pada tanggal Juni 2011 Pembimbing Utama Hartono, S.Si NIP ii

10 HALAMAN PENGESAHAN PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER Disusun Oleh ARYA PRASTIAN DHANA NIM. M Dibimbing oleh : Pembimbing Utama Hartono, S.Si NIP Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh dewan penguji Tugas Akhir Program Diploma III Ilmu Komputer pada hari tanggal Juli 2011 Dewan Penguji: Tanda Tangan Hartono, S.Si NIP (...) Fendi Aji Purnomo, S.Si NIDN (...) Muhammad Asri Safi ie, S.Si NIDN (...) Dekan Fakultas MIPA UNS Disahkan Oleh Ketua Program DIII Ilmu Komputer UNS Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc(Hons), Ph.D NIP I Drs. YS. Palgunadi, M.Sc NIP iii

11 ABSTRACT ARYA PRASTIAN DHANA, PROTOTYPING OF LIBRARY AUTOMATION CONTROL SYSTEM BASED ON MICROCONTROLLER. Final Project report, Surakarta : Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Sebelas Maret University Surakarta, Library is a place which often be visited by customer as reading place. Library have a lot of reading book and important archives, so needed an automation device that effective, efficient and energy saving to make easier a job and storage place in a library. The objective of this final project report is to make an automation control system prototype of library based on microcontroller. An automation control system prototype of library based on microcontroller has been made. Generally this library automation prototype has designed use photodiode, LM35 sensor, ATMega8535/16/32 microcontroller, Seven Segment, 74LS47 IC, DC Motor, L293D IC, LCD and DC fan. This library automation prototype have three structure. Structure of door automation, microcontroller accepted the input from photodiode, then microcontroller gave the output to seven segment with 74LS47 decoder and DC motor with L293D driver to open and close the door. For an automation fan, microcontroller accepted the input from LM35 sensor, then the microcontroller output is a LCD view and DC fan. Whereas automation filing cabinet, microcontroller accepted input from photodiode, and microcontroller gave the output to L293D driver to control the DC motor. This prototype could give an easy of management and safety of library, until can save time and energy. It can be concluded that automation control system prototype of library based on microcontroller can be used as the basic to make the real an automation control system of library. Key word : microcontroller Atmega, photodiode, LCD, LM35, IrLed, seven segment, DC motor, IC L293D, IC74LS47 iv

12 ABSTRAK ARYA PRASTIAN DHANA, PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER. Tugas Akhir, 2011 : Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret Surakarta, Perpustakaan merupakan tempat yang sering dikunjungi sebagai taman bacaan yang lengkap. Perpustakaan memiliki banyak buku bacaan dan arsip yang penting sehingga dibutuhkan suatu alat otomatisasi yang efektif, efisien dan hemat energi untuk mempermudah suatu pekerjaan dan penyimpanan di perpustakaan. Tujuan dari tugas akhir ini adalah membuat sebuah prototipe otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler. Sebuah prototipe otomatisasi perpustakaan telah dibuat. Secara umum prototipe otomatisasi perpustakaan dirancang menggunakan Photodioda, Sensor LM35, Mikrokontroler ATMega8535/16/32, Seven Segmen, IC 74LS47, Motor DC, IC L293D, LCD dan Kipas DC. Pada prototipe otomatisasi perpustakaan terdiri dari tiga rangkaian. Rangkaian pintu otomatis, mikrokontroler menerima input dari Photodioda, kemudian mikrokontroler memberikan output berupa tampilan seven segmen dengan decoder 74LS47 dan motor DC dengan sebuah driver L293Duntuk membuka dan menutup pintu. Untuk kipas otomatis, mikrokontroler menerima input dari sensor LM35, kemudian output mikrokontroler berupa tampilan LCD dan kipas DC. Sedangkan pada otomatisasi lemari dan meja, mikrokontroler menerima input dari photodioda, dan mikrokontroler memberikan output pada driver L293D untuk mengontrol motor DC. Prototipe ini memberikan kemudahan dalam pengelolaan dan keamanan perpustakaan, sehingga dapat menghemat waktu dan energi. Dapat disimpulkan bahwa prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler dapat digunakan sebagai dasar pembuatan otomatisasi perpustakaan yang sebenarnya. Kata kunci : mikrokontroler Atmega, photodioda, LCD, LM35, IrLed, seven segment, motor DC, IC L293D, IC74LS47 v

13 MOTTO Saat kekecewaan menghampiri, tak ada yang lebih berguna kecuali ikhlas, sabar dan terus bangkit. Biarkan oranglain berkata apapun tentang kita, tapi kita adalah kita dan hanya kita yang mengerti diri kita sendiri. Tak ada yang lebih indah dan bermanfaat selain menghargai semua yang kita miliki. Saat ada orang yang menghancurkan hidup kita, yakinlah bahwa Allah Maha Mengetahui segalanya. vi

14 PERSEMBAHAN ALLAH dan Rasul-Nya yang telah mengajarkan untuk menjadi insan yang mulia. Bapak dan Ibu tercinta, terimakasih atas semua dukungan yang bapak dan ibu berikan. Seorang sahabat spesial-ku tercinta yang selalu memberi pelajaran hidup, inspirasi, inovasi, motivasi dan ilmu yang sangat tak ternilai harganya. Bapak dosen yang sudah memberikan arahan dalam menyelsaikan tugas-tugas perkuliahan sampai Tugas Akhir. Teman teman Teknik Komputer UNS 2008, kehidupan yang sebenarnya baru akan kita mulai. Pembaca yang budiman. vii

15 KATA PENGANTAR Segala puji kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-nya kepada kita semua. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah limpahkan kepada junjungan kita Rasulullah SAW, beserta keluarga, para sahabat dan pengikutnya yang senantiasa beristiqomah hingga yaumul akhir. Berkat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, alhamdulillah akhirnya penulisan laporan tugas akhir yang berjudul PEMBUATAN PROTOTIPE SISTEM KONTROL OTOMATISASI PERPUSTAKAAN BERBASIS MIKROKONTROLER dapat terselesaikan dengan baik. Sehingga disini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan kesempatan, sehingga penulis bisa menyelesaikan pembuatan laporan ini. 2. Drs. YS. Palgunadi, M.Sc selaku ketua Program Diploma III Ilmu Komputer FMIPA UNS yang telah memberikan motivasi selama pembuatan program hingga pembuatan laporan. 3. Bpk Hartono, S.Si. selaku pembimbing tugas akhir di fakultas MIPA UNS yang telah membantu pembuatan produk hingga pembuatan laporan. 4. Ibu, dan Bapak yang telah memberikan dukungan semangat, materi dan doa setiap saat. 5. Sahabat tercinta yang telah memberi banyak motivasi dan doa. 6. Teman-teman DIII Teknik Komputer FMIPA UNS angkatan Dalam penulisan laporan tugas akhir ini diharapkan dapat berguna dan bermanfaat bagi para pembaca. Surakarta, Juni 2011 Penulis viii

16 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... ii HALAMAN PENGESAHAN... iii HALAMAN ABSTRACT...iv HALAMAN ABSTRAK... v HALAMAN MOTTO...vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI...ix DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan dan Manfaat Tujuan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Unit Masukan (Input) Photodioda Sakelar Push Button Sensor Suhu LM Keypad Unit Pemroses Mikrokontroler AVR commit... to user 6 ix

17 a. Mikrokontroller ATMEGA 8535/16/ b. Konfigurasi Pin ATMEGA 8535/16/ c. Sistem Minimum... 8 d. ADC (Analog to Digital Converter) AVR ATMEGA... 9 e. Interupsi pada AVR ATMEGA Unit Keluaran (Output) LCD 16x Motor DC IC Driver Motor DC L293D Seven Segmen IC Decoder 74LS Perangkat Lunak Bascom (Basic Compiler) AvrOSP II BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN Analisis Kebutuhan Rangkaian Perangkat Keras (Hardware) A. Perangkat Masukan Rangkaian Sensor Photodioda Rangkaian Keypad 4x Rangkaian Sensor Suhu LM B. Perangan Pemroses Mikrokontroler C. Perangkat Keluaran Rangkaian Antarmuka LCD 16x2 mode 4-bit Rangkaian Motor DC dengan driver L293D Rangkaian Seven Segmen dengan Decoder 74LS D. Chasing atau Kerangka Perangkat Lunak (Software) A. BASCOM AVR B. Proteus 7 Professional C. AVR OSP II x

18 3.2 Perancangan Prototipe Perancangan Prototipe Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Perancangan Prototipe Kipas Otomatis Perancangan Prototipe Lemari Otomatis BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA Diagram Blok Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Rangkaian Kipas Otomatis Rangkaian Lemari Otomatis Pengujian Rangkaian Rangkaian Photodioda dengan Input IrLED Rangkaian Sensor Suhu LM Rangkaian Keypad 4x Rangkaian Mikrokontroler AVR ATMega Rangkaian Driver Motor DC L293D Rangkaian Decoder Seven Segmen 74LS Rangkaian LCD 16x Pemrograman Mikrokontroler Pengujian Keseluruhan Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Rangkaian Kipas Otomatis Rangkaian Lemari Otomatis BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

19 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATMega 8535/16/32 8 Tabel 2.2 Daftar Sumber Interupsi Mikrokontroler AVR 11 Tabel 4.1 Pengujian Photodioda 32 Tabel 4.2 Pengujian Sensor LM35 33 Tabel 4.3 Pengujian Input-Output Mikrokontroler 36 Tabel 4.4 Pengujian Rangkaian Motor DC dengan Driver L293D 37 Tabel 4.5 Pengujian Rangkaian Decoder 74LS47 38 xii

20 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Bentuk dan Simbol Photodioda 4 Gambar 2.2 Salah satu bentuk sakelar push button 5 Gambar 2.3 Konfigurasi IC LM35 5 Gambar 2.4 Keypad 4x4 6 Gambar 2.5 Konfigurasi pin ATMega 8535/16/32 8 Gambar 2.6 Skema sistem minimum ATMega 8535/16/32 9 Gambar 2.7 Tampilan sebuah LCD 16x2 12 Gambar 2.8 Tampilan IC L293D 13 Gambar 2.9 Konfigurasi pin IC L293D 13 Gambar 2.10 Konfigurasi pin IC 74LS47 14 Gambar 2.11 Tampilan BASCOM-AVR 14 Gambar 2.12 Tampilasn Avr-Osp II 15 Gambar 3.1 Rangkaian Photodioda 16 Gambar 3.2 Rangkaian Keypad 4x4 17 Gambar 3.3 Rangkaian Sensor LM35 17 Gambar 3.4 Rangkaian Minimum ATMega8535/16/32 18 Gambar 3.5 Rangkaian antarmuka LCD 18 Gambar 3.6 Rangkaian Motor DC dengan driver L293D 19 Gambar 3.7 Rangkaian Decoder 74LS47 dan Seven Segmen 19 Gambar 3.8 Flowchart Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung 21 Gambar 3.9 Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung 22 Gambar 3.10 Flowchart Kipas Otomatis 23 Gambar 3.11 Rangkaian Kipas Otomatis 24 Gambar 3.12 Flowchart Lemari Otomatis 26 Gambar 3.13 Rangkaian Lemari Otomatis 27 Gambar 4.1 Blok Diagram Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter 29 Pengunjung Gambar 4.2 Blok Diagram Rangkaian commit to Kipas user Otomatis 30 xiii

21 Gambar 4.3 Blok Diagram Rangkaian Lemari Otomatis 31 Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Photodioda 32 Gambar 4.5 Rangkaian Sensor LM35 33 Gambar 4.6 Rangkaian Keypad 4x4 34 Gambar 4.7 Rangkaian Minimum ATMega8535/16/32 35 Gambar 4.8 Rangkaian Motor DC dengan Driver L293D 37 Gambar 4.9 Rangkaian Decoder 74LS47 dan Seven Segmen 38 Gambar 4.10 Rangkaian Pengujian LCD 4-bit dengan 39 Mikrokontroler AVR Gambar 4.11 Tampilasn AvrOsp II 40 Gambar 4.12 Browse file yang akan di-download-ka ke 40 mikrokontroler Gambar 4.13 Tampilan AvrOspII saat proses download 41 Gambar 4.14 Tampilan Pintu Otomatis saat terbuka 42 Gambar 4.15 Tampilan pintu otomatis saat tertutup 43 Gambar 4.16 Tampilan Konter pengunjung dengan seven segmen 43 Gambar 4.17 Tampilan nilai suhu yang terukur pada LCD 44 Gambar 4.18 Tampilan kipas berputar saat suhu yang terukur 55 o C 44 Gambar 4.19 Tampilan Lemari 2 Rak Otomatis 45 Gambar 4.20 Tampilan Lemari Keamanan Otomatis 45 xiv

22 xv

23 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Seiring dengan perkembangan zaman yang semakin pesat, kebutuhan akan efektifitas dan efisiensi sangat diutamakan dalam berbagi bidang. Hal tersebut telah mendorong manusia untuk berkreasi dan berinovasi dalam bidang teknologi untuk menciptakan suatu alat otomatisasi yang lebih efektif dan efisien. Pengembangan alat otomatisasi saat ini ditandai dengan semakin banyaknya alatalat yang diciptakan dengan teknologi digital berbasis mikrokontroler untuk mengganti kerja dari peralatan manual. Otomatisasi yang ada saat ini terdapat pada beberapa penggunaan alat yang sudah biasa dilihat dalam kehidupan, seperti pada pintu otomatis. Dengan otomatisasi dapat meningkatkan efektifitas, efisiensi, dan bahkan apabila dapat memanfaatkan peluang yang ada, otomatisasi dapat dimanfaatkan untuk penghematan energi. Pintu otomatis saat ini masih terbatas pada waktu pintu terbuka, bukan saat terdapat orang yang masuk. Selain itu, penggunaan kipas yang tiap waktu menyala secara terus-menerus dapat menghabiskan energi yang ada saat ini. Kemudian kurang efisiennya penggunaan lemari dengan rak yang tinggi yang membutuhkan tangga untuk menjangkaunya, serta penggunaan lemari dalam hal keamanan yang kurang optimal. Maka dibuatlah sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler untuk menunjang efektifitas, efisiensi, keamanan serta hemat energi. Dengan otomatisasi pintu dua arah serta penambahan konter pengunjung, dapat menunjang efisiensi waktu serta keamanan ruangan karena adanya konter tersebut. Otomatisasi kipas dengan bantuan sensor suhu dapat menunjang penghematan energi dengan menyalakan kipas sesuai suhu minimal yang sudah diatur sebelumnya. Selanjutnya otomatisasi lemari untuk mempermudah dalam menjangkau rak yang tinggi dengan menurunkan rak tersebut secara otomatis, serta lemari yang berfungsi untuk tempat keamanan dokumen dengan menyembunyikan lemari saat tidak commit digunakan. to user 1

24 2 1.2 Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang yang ada maka agar penelitian ini lebih terarah maka dapat dituliskan rumusan masalah yaitu bagaimana membuat sebuah prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan menggunakan mikrokontroler. 1.3 Batasan Masalah Pengajuan TA ini dibatasi pada hal-hal berikut ini : 1. Prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler. 2. Menggunakan logika TTL disemua komponen hardware. 3. Fitur yang diberika pada prototipe berupa pintu otomatis untuk kemudahan saat masuk ruangan, konter pengunjung, kipas otomatis sebagai pengontrol suhu ruangan dan lemari otomatis untuk tempat menyimpan. 1.4 Tujuan dan Manfaat Tujuan Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah membuat prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler Manfaat Manfaat dari tugas akhir pembuatan prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler yang penulis dapatkan yaitu, mampu membuat prototipe alat untuk melakukan simulasi tentang sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis mikrokontroler, dan diharapkan dengan adanya prototipe sistem kontrol otomatisasi tersebut bisa menjadi bahan evaluasi dalam pembuatan sistem kontrol yang sebenarnya. 1.5 Metodologi Penelitian Dalam penelitian, penulis memperoleh data dengan metode sebagai berikut: 1. Metode Observasi Observasi adalah tahap mengumpulkan data dan informasi yang diperlukan untuk pembuatan prototype.

25 3 2. Studi Pustaka Studi pustaka adalah suatu metode pengumpulan data dengan menggunakan buku-buku sebagai bahan referensi dalam penulisan laporan dan pembuatan tugas 1.6 Sistematika Penulisan Untuk mempermudah melihat dan mengetahui pembahasan yang ada pada tugas akhir ini secara menyeluruh, maka perlu dikemukakan sistematika yang merupakan kerangka dan pedoman penulisan tugas akhir. Adapun sistematika penulisannya adalah sebagai berikut : 1. Bab I Pendahuluan Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. 2. Bab II Landasan Teori Bab ini berisi landasan teori dasar yang terkait dengan tema yang dibahas pada laporan tugas akhir ini. Dalam hal ini adalah perangkat yang digunakan yaitu Mikrokontroler Atmega 8535/16/32, sensor cahaya, LCD, Motor Dc, dan komponen pendukung lainnya. 3. Bab III Analisa Dan Perancangan Pada bab ini berisi mengenai analisa dan perancangan perangkat yang dibuat. 4. Bab IV Hasil Dan Pembahasan Bab ini membahas mengenai pengujian dari perangkat yang dibuat beserta pembahasannya. 5. Bab V Penutup Bab ini memaparkan kesimpulan dari seluruh implementasi aplikasi yang dibuat dan saran untuk pengembangan aplikasi ke depan.

26 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Unit Masukan (Input) Photodioda Photodioda merupakan salah satu jenis sensor optic yang digunakan dalam rangkaian elektronika untuk mengukur intensitas cahaya. Photodioda disusun menggunakan 2 buah pin. Bagian yang panjang berkutub positif (+) dan bagian yang pendek berkutub negative (-). Keluaran photodioda adalah arus listrik yang berubah sesuai intensitas cahaya yang masuk. Semakin terang atau semakin banyak intensitas cahaya yang masuk, arus keluaran photodioda semakin besar. Semakin gelap atau semakin sedikit intensitas cahaya yang masuk, keluaran photodioda semakin kecil. Cara pemasangan photodioda pada rangkaian elektronika berkebalikan dengan pemasangan LED (Chandra, 2010). Gambar 2.1 Bentuk dan Simbol Photodioda (Ikhwanpcr, 2009)

27 Sakelar Push Button Sakelar push button digunakan untuk menyalakan alat elektronik sesaat ketika tombol sakelar ditekan. Ketika tombol dilepas, alat elektronik akan mati. Contoh penggunaan sakelar push button yaitu pada bel pintu (Chandra, 2010). Gambar 2.2 Salah satu bentuk Sakelar Push Button (Adamsun, 2011 ) Sensor Suhu LM35 IC LM35 merupakan salah satu jenis sensor suhu yang sering digunakan dalam rangkaian elektronika karena sifatnya yang mudah digunakan. IC LM35 disusun menggunakan 3 buah pin, yaitu Vcc, Vout, dan ground. IC LM35 berfungsi untuk mengubah suhu menjadi tegangan listrik. Keluaran IC LM35 seperti pada thermocouple yaitu tegangan listrik yang berubah sesuai suhu yang masuk secara linier. Semakin panas atau semakin tinggi suhu yang masuk, tegangan keluaran IC LM35 semakin besar. Semakin dingin atau semakin rendah suhu yang masuk, tegangan keluaran IC LM35 semakin kecil (Chandra, 2010).

28 6 Gambar 2.3 Konfigurasi IC LM35 (National, 1999) Keypad Perangkat yang tersusun dari push button yang berbentuk matrik. Baris x kolom. Cara kerja yaitu scanning pembacaan pin baris/kolom dengan mengendalikan output pin kolom / baris secara bergantian (Ardi,2010) Gambar 2.4 Keypad 4x4

29 7 2.2 Unit Pemroses Mikrokontroler AVR Mikrokontroler AVR (Alf and Vegard s Risc Processor) standart memiliki arsitektur 8-bit, dimana semua instruksi dikemas dalam kode 16-bit dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu) siklus clock. AVR berteknologi RISC (Reduced Instruction Set Computer), sedangkan MCS51 berteknologi CISC (Complex Instruction Set Computer). AVR dapat dikelompokkan menjadi 4 kelas, yaitu keluarga Attiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega, dan AT86RFxx. Pada dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral, dan fungsinya (Widodo, 2011). a. Mikrokontroler ATMEGA 8535/16/32 Di dalam mikrokontroler ATMega8535/16/32, sudah terdiri dari : 1. Saluran I/O sebanyak 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D. 2. ADC (Analog to Digital Converter) 10 bit sebanyak 8 channel. 3. Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan pembandingan. 4. CPU yang terdiri dari 32 buah register instruksi handal yang umumnya hanya membutuhkan 1 siklus clock. 6. Watchdog Timer dengan osilator internal untuk reset otomatis mikro buah timer/counter 8 bit buah timer/counter 16 bit. 9. Tegangan operasi 2,7V-5.5V pada ATMega16L 10. Internal SRAM sebesar 1KB 11. Memori Flash sebesar 8KB (8192 byte) untuk ATMega8535, 16KB (16384 byte) untuk ATMega16 dan 32KB (32768 byte ) untuk ATMega32, dengan kemampuan Read While Write. 12. Unit interupsi internal dan eksternal. 13. Port antarmuka SPI 14. EEPROM sebesar 512 byte untuk ATMega8535 dan ATMega16, 1024 byte untuk ATMega32, yang dapat commit diprogram to user saat operasi.

30 8 15. Antarmuka komparator analog channel PWM x8 general purpose register. 18. Hampir mencapai 16 MIPS pada Kristal 16 MHz. 19. Port USART programmable untuk komunikasi serial. (Widodo, 2011). b. Konfigurasi Pin Atmega 8535/16/32 Gambar 2.4 berikut ini merupakan susunan kaki standar 40 pin DIP mikrokontroler AVR ATMega8535/16/32. Gambar 2.5 Konfigurasi pin ATMega 8535/16/32 (Atmel, 2003) Tabel 2.1 Konfigurasi pin ATMega 8535/16/32 Nomor Pin Nama Fungsi 10 VCC Catu daya positif 11,31 GND commit Catu to user daya negatif / ground

31 9 30 AVCC Catu daya positif untuk ADC internal 32 AREF Pin untuk tegangan referensi ADC 1-8 PB7...PB0 Pin masukan dan keluaran Port B PA7...PA0 Pin masukan dan keluaran Port A PD7...PA0 Pin masukan dan keluaran Port D PC7...PA0 Pin masukan dan keluaran Port C 9 RESET Pin masukan untuk reset 12,13 XTAL 1 dan 2 Pin masukan osilator eksternal c. Sistem minimum Gambar 2.5 Berikut merupakan skema minimun dari mikrokontroler ATMega8535/16/32. Gambar 2.6 Skema sistem minimum ATMega8535/16/32

32 10 d. ADC (Analog to Digital Converter) AVR ATMega Fitur ADC pada mikrokontroler AVR merupakan kemajuan yang pesat pada dunia mikrokontroler. Hal ini menyebabkan rancangan yang kompleks menjadi lebih sederhana dan efisien. Keunggulan mikrokontroler AVR ATMega16 dibandingkan pendahulunya ialah : 1. Sudah terintegrasinya ADC 10bit sebanyak 8 saluran µS conversion time. 3. Mencapai 15kS/s pada resolusi maksimum. 4. Optional left adjustment untuk ADC result readout. 5. Interupsi pada ADC Conversion Complete. 6. Sleep mode noise canceler. Input ADC pada mikrokontroler dihubungkan ke sebuah 8 channel Analog multiplexer yang digunakan untuk single ended input channels. Jika sinyal input dihubungkan ke masukan ADC dan 1 jalur lagi terhubung ke ground, disebut single ended input. Jika input ADC terhubung ke 2 buah input ADC disebut sebagai differential input, yang dapat dikombinasikan sebanyak 16 kombinasi (Widodo, 2011). e. Interupsi pada AVR ATMega Anda bisa membayangkan sebuah sistem elektronik yang selalu mengirimkan atau menampilkan data suhu per detik dan pada saat yang bersamaan melakukan kontrol pengadukan sebuah tangki, artinya proses atau kontrol utama pada sistem tersebut hanya melakukan pengadukan isi tangki dengan kecepatan yang bergantung pada data-data suhu. Setiap detik dilakukan pembacaan data suhu, kemudian ditampilkan pada layar LCD, misalnya, dan dijadikan acuan untuk menetapkan kecepatan pengadukan. Skenario tersebut membutuhkan mekanisme interupsi. Saat proses dilakukan secara normal, kemudian commit terjadi to interupsi, user program normal ditinggalkan

33 11 terlebih dulu, mengerjakan rutin interupsi, kemudian kembali lagi mengerjakan program secara normal. Inilah konsep interupsi...! Mikrokontroler AVR memiliki 21 macam sumber interupsi yang terdiri dari 3 interupsi eksternal dan 18 interupsin internal, sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 2.2 berikut.

34 12 Tabel 2.2 Daftar Sumber Interupsi Mikrookontroler AVR (Atmel, 2003) 2.3 Unit Keluaran (Output) LCD 2x16 Alat display yang dibuat pabrik yang sudah standar yang dapat menampilkan karakter dua baris, dengan tiap baris 16 karakter. Cara kerja yaitu karena LCD sudah dilengkapi perangkat pengontrol sendiri yang menyatu dengan LCD, maka kita ikuti aturan standar yang telah disimpan dalam pengontrolan tersebut (Ardi, 2010).

35 13 Gambar 2.7 Tampilan sebuah LCD 2x16 (Agfianto, 2010) Motor DC Motor DC sering digunakan dalam rangkaian elektronika untuk menggerakan roda. Motor DC aktif jika pin-pinnya dihubungkan ke kabel positif dan kabel negatif tegangan DC. Jika pin-pin motor DC dihubungkan ke baterai, motor DC akan berputar searah. Jika ingin motor DC berputar berbalik arah, pemasangan motor DC dibalik (Chandra, 2010) IC Driver Motor DC L293D Driver motor digunakan untuk menggerakkan motor DC menggunakan mikrokontroler. Arus yang mampu diterima atau yang dikeluarkan oleh mikrokontroler sangat kecil (dalam satuan miliampere) sehingga agar mikrokontroler dapat menggerakkan motor DC diperlukan suatu rangkaian driver motor yang mampu mengalirkan arus sampai dengan beberapa ampere. Rangkaian driver motor DC dapat berupa rangkaian transistor, relay, atau IC (Integrated Circuit). Rangkaian driver yang umum digunakan adalah dengan IC L293D. IC L293D berisi 4 channel driver dengan kemampuan mengalirkan arus sebesar 600mA per channel. Tegangan kerja IC L293D dari 6 volt sampai dengan 36 volt dan arus impuls tak berulang maksimum sebesar 1,2 ampere. Konfigurasi pin IC L293D ditunjukkan pada Gambar 2.7. (Wiyono, 2007).

36 14 Gambar 2.8 Tampilan IC L293D (Thomson, 1996) Gambar 2.9 Konfigurasi pin IC L293D (Thomson, 1996) Seven Segment Komponen display yang terdiri dari 7 segmen led yang membentuk angka 8, plus satu led untuk titik. Cara kerja yaitu seven segmen akan on jika common katode low dan anoda segmen high, dan seven segmen akan on jika common anode high dan anoda segmen low (Ardi, 2010) IC Decoder 74LS47

37 15 Decoder 74LS47 merupakan sebuah IC yang berfungsi mendecode inputan 4-bit menjadi sebuah output 8-bit pada Seven Segment. Dengan demikian, pada mikrokontroler tidak memerlukan output 8 pin melainkan hanya 4 pin untuk sebuah seven segment, sehingga 1 port mikrokontroler dapat digunakan untuk 2 digit seven segment. Gambar 2.10 Konfigurasi pin IC 74LS47 (Fairchild, 2000) 2.4 Perangkat Lunak Bascom ( Basic Compiler ) Merupakan kompiler yang cukup populer di kalangan hobis mikrokontroler AVR di Indonesia. Berikut beberapa fitur dari BASCOM AVR : a. Basic terstruktur dilengkapi dengan label-label. b. Pemrogaman terstruktur dengan dukungan perintah-perintah : IF-THEN- ELSE-ENDIF, DO-LOOP, WHILE-WEND, SELECT-CASE. c. Menyediakan tipe-tipe variabel Bit, Byte, Integer, Word, Long, Single, Double, dan String. d. Perintah-perintah khusus untuk tampilan LCD, Keypad, dan lain-lain. e. Mendukung variabel lokal. f. Simulator terintegrasi untuk pengujian.

38 16 Gambar 2.11 Tampilan BASCOM-AVR Avr OSP II AVR OSP II adalah salah satu software yang digunakan untuk mendowload program ke dalam IC Mikrokontroler. Persiapan pertama sebelum men-download adalah menghubungkan downloader ATMega16/32 dengan PC melalui USB port atau serial port, kemudian pilih Auto Detect untuk melihat IC mikrokontroler apa yang digunakan. Langkah berikutnya adalah memasukkan listing program yang akan didownload ke IC, bisa menggunakan Flash rom atau EEPROM. Pilih browse untuk memilih listing program yang akan di-download-kan nantinya dengan Avr OSP II. Setelah menentukan listing program yang akan digunakan, pilih program.

39 17 Gambar 2.12 Tampilan Avr-Osp II

40 18 BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN 3.1. Analisis Kebutuhan Rangkaian Dalam Pembuatan Prototipe Sistem Kontrol Otomatisasi Perpustakaan ini, penulis membutuhkan beberapa perangkat (hardware) serta perangkat lunak (software) untuk simulasi dan pemrograman. Berikut merupakan alat yang diperlukan antara lain : Perangkat Keras (Hardware) A. Perangkat Masukan 1. Rangkaian Sensor Photodioda Sensor photodioda digunakan untuk memberikan input yang nantinya akan dibaca oleh mikrokontroler. Photodioda memanfaatkan cahaya Led Inframerah untuk memberikan inputan pada mikrokontroler porta. Input ke mikro Gambar 3.1 Rangkaian Photodioda 2. Rangkaian Keypad 4x4 Sebuah inputan button yang terdiri dari 4 baris dan 4 kolom yang disusun menjadi sebuah masukan untuk mikrokontroler sejumlah 8 pin, yaitu 4 pin untuk bari san 4 pin untuk kolom. Sebagai input dari rangkaian perangkat kipas otomatis pada mikrokontroler untuk pengubah suhu minimal saat kipas nyala.

41 19 Gambar 3.2 Rangkaian Keypad 4x4 3. Rangkaian Sensor Suhu LM35 Sebuah sensor suhu LM35 disusun menggunakan 3 buah pin, yaitu Vcc, Vout, dan ground. Sebagai input dari rangkaian perangkat kipas otomatis pada mikrokontroler. Input ke mikro Gambar 3.3 Rangkaian Sensor LM35 B. Perangkat Pemroses Mikrokontroler Rangkaian ini merupakan sistem minimum yang digunakan untuk sebuah mikrokontroler ATMega8535/16/32 untuk dapat menjalankan sebuah perintah yang diprogram. Rangkaian minimum ini secara keseluruhan sudah dapat digunakan untuk pengolah data input maupun output.

42 20 Gambar 3.4 Rangkaian Minimum ATMega8535/16/32 C. Perangkat Keluaran 1. Rangkaian Antarmuka LCD 16 x 2 mode 4-bit Rangkaian ini menggunakan LCD 16x2 yang digunakan sebagai output dari mikrokontroler dengan menggunakan mode 4-bit, yaitu untuk efisiensi penggunaan pin yang hanya memerlukan 6 pin (4 pin untuk jalur data 4-bit, 2 pin yang lain untuk pengontrolan Register Select dan Enable. Gambar 3.5 Rangkaian antarmuka LCD 2. Rangkaian Motor DC dengan driver L293D Rangkaian berikut digunakan untuk penggerak pintu, serta perangkat dengan output motor dc. Gerakan motor DC ini dapat diatur dengan pemberian data pada IC L293D sebagai driver.

43 21 Gambar 3.6 Rangkaian Motor DC dengan Driver L293D 3. Rangkaian Seven Segment Anoda dengan Decoder 74LS47 Berikut ini merupakan rangkaian dari sebuah Seven Segment Anoda sebagai output dari mikrokontroler. Decoder 74LS47 mendecodekan input 4-bit dari mikrokontroler menjadi sebuah output 8-bit untuk Seven Segment. Gambar 3.3 merupakan rangkaian Seven Segment 2 digit menggunakan 2 decoder 74LS47. Port Mikrokontroller Gambar 3.7 Rangkaian Decoder 74LS47 dan Seven Segment D. Chasing atau kerangka Kerangka serta bahan pendukung hardware dibuat dengan menggunakan bahan dari akrilik dan alumunium Perangkat Lunak (Software) A. BASCOM AVR (Basic Compiler AVR) Merupakan software yang digunakan untuk menuliskan program yang akan dibuat yang akan disimpan dalam ekstensi *.bas. Kemudian dapat dicompile menjadi ekstensi *.hex yang kemudian di-download-kan ke mikrokontroler dengan software downloader.

44 22 B. Proteus 7 Professional Aplikasi ini digunakan untuk menggambar rangkaian. Dalam aplikasi ini, terdapat beberapa gambar komponen elektronika sehingga memudahkan dalam pembuatan gambar rangkaian. C. AVR OSP II Merupakan salah satu software downloader yang digunakan untuk mendownload-kan program ke dalam Mikrokontroler Perancangan Prototipe Prototipe sistem kontrol otomatisasi perpustakaan berbasis Mikrokontroler ini mempunyai beberapa bagian yaitu : 1. Perancangan Prototipe Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung 2. Perancangan Prototipe Kipas Otomatis 3. Perancangan Prototipe Lemari Otomatis Perancangan Prototipe Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung a. Perancangan Flow Chart Perancangan awal dari Prototipe Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung yaitu dengan menggambarkan rencana proses data berjalan dari input, proses sampai ke output. Dengan inputan awal dari photodioda, kemudian di proses oleh mikrokontroler sehingga menghasilkan output ke driver motor dan menggerakkan motor.

45 23 Mulai Inisiasi Program Tidak PD_1 = 0? Tidak PD_2 = 0? Ya Konter + 1 Ya Reset Konter Buka Pintu Tidak PD_2 = 0? Tidak PD_1 = 0? Ya Tutup Pintu Ya Selesai Gambar 3.8 Flowchart Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung b. Perancangan Rangkaian Setelah flowchart selesai, selanjutnya membuat rancangan rangkaian hardware keseluruhan dari pintu otomatis dan konter pengunjung, dengan menggunakan software Proteus 7, sehingga didapatkan rangkaian seperti Gambar 3.8.

46 24 Gambar 3.9 Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung c. Deklarasi Program Berikut merupakan perintah yang digunakan pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman basic. Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc ke kanan untuk membuka pintu : Out_1 = 1 Out_2 = 0 Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc ke kiri untuk menutup pintu : Out_1 = 0 Out_2 = 1 Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan konter saat membuka pintu : A = A + 1

47 Perancangan Prototipe Kipas Otomatis a. Perancangan Flow Chart Flowchart yang akan digunakan untuk rancangan hardware kipas otomatis menggunakan sensor suhu LM35. Mulai Inisiasi Program Masukkan Suhu Minimum = X Tidak Selesai? Ya Baca Suhu LM35 Tidak > X o C? Ya Kipas Aktif Selesai Gambar 3.10 Flowchart Kipas Otomatis b. Perancangan Rangkaian Bentuk rangkaian yang digunakan untuk kipas otomatis dengan output sensor suhu LM35 yang terhubung dengan mikrokontroler porta yang merupakan port ADC pada AVR ATMega.

48 26 Gambar 3.11 Rangkaian Kipas Otomatis c. Deklarasi Program Berikut merupakan perintah yang digunakan pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman basic. Perintah pada mikrokontroler untuk mengkonversi nilai didapatkan mikrokontroler port ADC sehingga dapat menampilkan nilai dalam satuan o Celcius : Else Data_adc = Getadc(0) Adc_convert = Data_adc Adc_convert = Adc_convert / 1024 Adc_convert = Adc_convert * 500 Adc_string = Fusing(adc_convert, "#.#") Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan kipas saat suhu >39 o C : If Data_adc >= 80 Then Portc.0 = 1 Portc = 0

49 27 End If Perintah pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai suhu ruangan pada LCD 16x2 : Cls Locate 1, 1 Lcd "Suhu Ruangan :" Locate 2, 2 Lcd Adc_string ; " Celcius" Perancangan Prototipe Lemari Otomatis a. Perancangan Flow Chart Flowchart yang dibuat berdasarkan rancangan cara kerja dari lemari otomatis dengan menggunakan sensor cahaya photodioda. Sebagai inputan untuk photodioda yaitu dengan menggunakan led inframerah yang dapat ditangkap photodioda dengan baik.

50 28 Mulai Inisiasi Program Tidak PD_1 = 1? Tidak PD_2 = 1? Ya Ya Lemari 1 Keluar Lemari 2 Rak Turun Tidak Tidak PD_1 = 1? PD_2 = 1? Ya Ya Lemari 1 Masuk Lemari 2 Rak Naik Selesai Gambar 3.12 Flowchart Lemari Otomatis b. Perancangan Rangkaian Rancangan rangkaian disesuaikan dengan fungsi awal dan flowchart yaitu dengan menggunakan photodioda sebagai inputan mikrokontroler dan driver L293D yang diteruskan ke motor dc untuk outputan dari mikrokontroler.

51 29 IN_Lemari 1 IN_Lemari 2 rak Gambar 3.13 Rangkaian Lemari Otomatis c. Deklarasi Program Berikut merupakan perintah yang digunakan pada mikrokontroler dengan menggunakan bahasa pemrograman basic. Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc sehingga rak lemari akan turun : Sub Turun_1 Out_1 = 0 Out_2 = 1 Waitms 150 Porta = 0 Portb = 255 Return End Sub Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc sehingga rak lemari akan naik : Sub Naik_1

52 30 Out_1 = 1 Out_2 = 0 Waitms 150 Porta = 0 Portb = 255 Return End Sub Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc untuk lemari otomatis keluar : Sub Keluar Out_3 = 0 Out_4 = 1 Waitms 150 Porta = 0 Portb = 255 Return End Sub Perintah pada mikrokontroler untuk menjalankan motor dc yang membuat lemari otomatis masuk : Sub Masuk Out_3 = 1 Out_4 = 0 Waitms 150 Porta = 0 Portb = 255 Return End Sub

53 31 BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA Perancangan Tugas Akhir ini menghasilkan dua bagian, yaitu bagian pertama adalah perancangan perangkat keras (hardware) yang berupa penyusunan komponen-komponen elektronika menjadi sebuah sirkuit yang dapat bekerja sesuai dengan fungsinya. Bagian kedua adalah perancangan perangkat lunak (software) yang menghasilkan program yang dapat menjalankan modul-modul sesuai yang diinginkan Diagram Blok Prototipe yang penulis buat terdiri dari 3 rangkaian, yaitu : 1. Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung 2. Rangkaian Kipas Otomatis 3. Rangkaian Lemari Otomatis Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Unit Masukan Button Reset Konter Photodioda 1 Photodioda 2 Unit Pemroses Mikrokontroler ATMega8535 Unit Keluaran Display 2 digit 7segmen Driver Motor L293D IrLED Motor DC 5 Volt Gambar 4.1 Blok Diagram Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Pada blok pertama rangkaian pintu otomatis dan konter pengunjung terdapat blok masukan. Dimana pada blok commit ini terdapat to user sensor photodioda. Sensor ini

54 32 dipilih karena memiliki sensitivitas yang bagus terhadap perubahan cahaya pada pemancar led inframerah. Sehingga apabila ada perbedaan intensitas cahaya yang diterima photodioda, maka nilai masukan pada mikrokontroler akan berubah. Sedangkan mikrokontroller yang berfungsi sebagai otak dari sistem pemroses ini menggunakan ATMega8535. Pada blok yang terakhir terdapat blok keluaran. Pada blok ini terdapat display 2 digit seven segmen dan Driver L293D. Seven segment berfungsi sebagai display dari konter atau penghitungan pengunjung yang masuk. Sedangkan Driver L293D berfungsi untuk menjalankan Motor DC ke kanan atau ke kiri sesuai inputan yang diberikan dari output Mikrokontroler Rangkaian Kipas Otomatis Unit Masukan Sensor Suhu LM35 Keypad 4x4 Unit Pemroses Mikrokontroler ATMega16 Unit Keluaran Display LCD 16x2 Kipas DC Gambar 4.2 Blok Diagram Rangkaian Kipas Otomatis Pada blok pertama rangkaian terdapat blok masukan. Dimana pada blok ini terdapat sensor suhu LM35. Sensor ini memberikan inputan analog pada mikrokontroler, sehingga pada unit pemroses yaitu ATMega16 dengan menggunakan port ADC. Kemudian pada mikrokontroler dilakukan konversi nilai analog menjadi sebuah nilai digital yang dapat diukur. Pada blok keluaran, terdapat display LCD 16x2 dan Kipas. Display LCD 16x2 berfungsi sebagai display dari suhu ruangan yang diukur pada sensor suhu LM35 dan diproses menggunakan ATMega16, sehingga didapat keluaran tampilan berupa suhu yang terhitung dalam satuan derajat Celcius. Sedangkan Kipas berfungsi saat suhu ruangan melebihi batas minimal yang sudah ditentukan sebelumnya pada mikrokontroler untuk mengatur kapan kipas berputar dan berhenti.

55 Rangkaian Lemari Otomatis Unit Masukan Unit Pemroses Unit Keluaran Photodioda 1 Photodioda 2 Mikrokontroler ATMega16 Driver Motor L293D IrLED Motor DC L_1 Motor DC L_2 Gambar 4.3 Blok Diagram Rangkaian Lemari Otomatis Pada blok masukan pada rangkaian terdapat masukan dari 2 buah photodioda dan satu button. Dimana photodioda sebagai sensor untuk pendeteksi inputan dari led inframerah yang akan mengbah nilai masukan pada mikrokontroler yang selanjutnya diproses oleh mikrokontroler ATMega16. Pada blok keluaran, terdapat Driver L293D yang mempunyai 4 pin input dan 4pin output. Selanjutnya output dari mikrokontroler memberikan masukan pada driver L293D untuk menjalankan Motor DC Lemari otomatis yang membuat lemari keluar atau masuk dan Motor DC Lemari 2 rak yang membuat rak naik atau turun sesuai inputan yang diberikan dari output Mikrokontroler Pengujian Rangkaian Dalam tahap ini, rangkaian yang diujikan yaitu : 1. Rangkaian Photodioda dengan Input IrLED 2. Rangkaian Sensor Suhu LM35 3. Rangkaian Keypad 4x4 4. Rangkaian Mikrokontroler AVR ATMega 5. Rangkaian Driver Motor DC L293D 6. Rangkaian Decoder Seven Segment 74LS47 7. Rangkaian LCD 16x2

56 Rangkaian Photodioda dengan Input IrLED Rangkaian sensor photodioda digunakan untuk memberikan input yang selanjutnya dibaca oleh mikrokontroler. Dalam pengujian ini, photodioda memanfaatkan cahaya IrLED (led Inframerah) untuk memberikan sebuah output. IrLED akan memberikan cahaya inframerah yang tidak terlihat secara biasa oleh mata, kemudian photodioda menerima intensitas cahaya yang berbeda sesuai pemancar IrLED tersebut dan apakah ada yang menghalanginya Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Photodioda Pengujian dilakukan dengan merangkain seperti pada Gambar 4.4, dengan V out dari photodioda dihubungkan dengan Voltmeter sehingga akan menampilkan nilai yang berbeda saat diberi masukan dari cahaya IrLED dan saat cahaya IrLED terhalang. Berikut adalah tabel pengujian dari photodioda dengan tegangan dc 5volt. Tabel 4.1 Pengujian Photodioda Input Output + (Voltmeter + ke Probe 2, Voltmeter - ke Probe 3) Output (-) (Voltmeter + ke Probe 1, Voltmeter - ke Probe 2 IrLED 3,4 volt 1 volt - 0,2 volt 4,5 volt Rangkaian Sensor Suhu LM35 Sebuah sensor suhu LM35 disusun menggunakan 3 buah pin, yaitu Vcc, Vout, dan ground. Sebagai perangkat input, sensor suhu memiliki keluaran berupa data analog. Untuk pengujian sensor, pin sensor positif dihubungkan ke Vcc 5volt,

57 35 pin ground, kemudian pin output dihubungkan dengan voltmeter untuk menguji keluaran volt pada sensor LM35. Voltmeter Gambar 4.5 Rangkaian Sensor LM35 Dengan menggunakan rangkaian sederhana seperti Gambar 4.5, didapatkan nilai keluaran dari sensor suhu LM35 seperti Tabel 4.2, dengan keadaan sekitar sensor yang berbeda-beda untuk hasil pengujian yang berbeda. Tabel 4.2 Pengujian Sensor LM35 Sumber Suhu Terukur Rata-rata Termometer ( o C) LM35 ( o C) Lampu Pijar 9Watt (1 cm, 1 menit) 41 o 40 o Lilin (1 cm, 1 menit) 38 o 38 o Normal (Pagi hari, 1 menit) 28 o 29 o Rangkaian Keypad 4x4 Rangkaian berikut merupakan rangkaian pengujian keypad 4x4 dengan LCD sebagai output dari mikrokontroler untuk menampilkan tombol berapa yang ditekan.

58 36 Gambar 4.6 Rangkaian Keypad 4x4 Untuk pengujian, menggunakan program yang digunakan untuk mengambil masukan dari keypad berdasarkan matrik kolom dan baris. List program seperti berikut ini. Config Kbd = Portd Dim Keypad As Byte Dim Ulang As Byte Do Keypad = Getkbd() If Keypad < 16 Then Ulang = Lookup(keypad, Tabel) If Ulang = 1 Then Cls Locate 1, 1 Lcd " TOMBOL " Locate 2, 1 Lcd " 1" Waitms 50 End If End If Loop Tabel: Data 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16

59 Rangkaian Mikrokontroler AVR ATMega Rangkaian berikut merupakan sistem minimum yang digunakan untuk sebuah mikrokontroler ATMega8535/16/32 untuk dapat menjalankan sebuah masukan dan keluaran. Rangkaian sistem minimum AVR membutuhkan Clock yang dapat menggunakan Clock internal AVR maupun Clock eksternal dengan Crystal. Untuk penggunaan Clock internal akan sangat beresiko yang apabila salah dalam pengkonfigurasian, maka mikrokontroler AVR akan mati. Dengan menggunakan Clock eksternal akan mengurangi resiko mikrokontroler mati. Gambar 4.7 Rangkaian Minimum ATMega8535/16/32 Pada pengujian input-output mikrokontroler, menggunakan program untuk menghidupkan led dengan perinteh Select-Case pada pemrograman Bascom AVR dengan list program seperti berikut. Dim X As Byte Config Portb = Output Config Portd = Input Portd = 255

60 38 Do X = Pind Select Case X Case &B : Portb = &B ' pushbuton di portd.2 Case &B : Portb = &B ' pushbuton di portd.3 End Select Loop Dengan menekan push button di portd.2 atau portd.3, maka led pada portb akan menyala sesuai button yang ditekan seperti pada Table 4.3. Tabel 4.3 Pengujian Input-Output Mikrokontroler Portb Led ke Button portd.2 Button portd.3 1 mati nyala 2 nyala mati 3 mati nyala 4 nyala mati 5 mati nyala 6 nyala mati 7 mati nyala 8 nyala mati Dengan melihat hasil pada tabel diatas, mikrokontoler telah sesuai dengan program yang dibuat maka mikrokontoler siap digunakan Rangkaian Driver Motor DC L293D Rangkaian berikut digunakan untuk penggerak pintu, serta perangkat dengan output motor dc lain seperti lemari otomatis. Gerakan motor DC ini dapat diatur dengan pemberian data pada IC L293D sebagai driver.

61 39 Input dari mikro Gambar 4.8 Rangkaian Motor DC dengan Driver L293D Dengan bantuan program sederhana dari mikrokontroler untuk menyalakan output motor dc dengan driver, maka didapat hasil pengujian seperti Tabel 4.4 berikut. Tabel 4.4 Pengujian Rangkaian Motor DC dengan Driver L293D Input dari Mikro Motor Putar Kanan Motor Putar Kiri Portd.0 = 0 Portd.1 =1 v Portd.0 = 1 Portd.1 =0 v Portd.2 = 0 Portd.3 =1 v Portd.2 = 1 Portd.3 =0 v Rangkaian Decoder Seven Segment 74LS47 Rangkaian berikut ini merupakan rangkaian dari sebuah Seven Segment Anoda yang berfungsi sebagai output dari mikrokontroler. Decoder 74LS47 mendecodekan input 4-bit dari mikrokontroler menjadi sebuah output 8-bit untuk Seven Segment. Gambar 3.3 berikut merupakan sebuah rangkaian Seven Segment 2 digit dengan menggunakan 2 decoder 74LS47 untuk input 8-bit dari mikrokontroler.

62 40 Gambar 4.9 Rangkaian Decoder 74LS47 dan Seven Segment Pengujian rangkaian dengan memberikan program pada mikrokontroler dan mendapatkan hasil sesuai Tabel 4.5. Tabel 4.5 Pengujian Rangkaian Decoder 74LS47 Input dari Mikro Digit Pertama Digit Kedua &H &H &H &H Rangkaian LCD 16x2 Rangkaian ini menggunakan LCD 16x2 yang digunakan sebagai output dari mikrokontroler dengan menggunakan mode 4-bit, yaitu untuk efisiensi penggunaan pin yang hanya memerlukan 6 pin (4 pin untuk jalur data 4-bit, 2 pin yang lain untuk pengontrolan Register Select dan Enable).

63 41 Gambar 4.10 Rangkaian Pengujian LCD 4-bit dengan Mikrokontroler AVR Pengujian dilakukan dengan memberikan perintah pada mikrokontroler untuk menampilkan beberapak karakter pada LCD dengan bahasa Bascom berikut. Cls Upperline Lcd " ArPa-15 ENERGI " Lowerline Lcd " Deteksi Suhu " Pada LCD akan tampil tulisan pada baris pertama yaitu ArPa-15 Energi dan tulisan Deteksi Suhu pada baris kedua, tanpa tanda petik Pemrograman Mikrokontroler Proses pemrograman mikrokontroler dilakukan setelah rangkaian hardware selesai dibuat. Seluruh hardware tersebut diuji apakah sudah sesuai dan tidak ada kesalahan dalam perangkainnya. Kemudian program dimasukkan ke dalam mikrokontroler ATMega8535/16/32 yang digunakan dan apabila rangkaian alat dapat menampilkan hasil yang dibuat seperti dalam program, maka alat dalam keadaan baik.

64 42 Untuk men-download program ke mikrokontroler ATMega8535/16/32 digunakan software AvrOspII. Downloader dihubungkan ke komputer atau laptop melalui port USB. Berikut ini langkah-langkah men-download program : 1. Buka Program AvrOspII. Apabila downloader sudah dihubungkan dengan mikrokontroler, pilih Auto Detect. Gambar 4.11 Tampilan AvrOspII 2. Kemudian muncul spesifikasi dari mikrokontroler yang digunakan. Selanjutnya pilih Browse untuk mengambil file yang akan di-downloadkan ke mikrokontroler. Gambar 4.12 Browse file yang akan di-download-kan ke mikrokontroler

65 43 3. Selanjutnya pilih Program, dan downloader akan malakukan proses download ke mikrokontroler. Gambar 4.13 Tampilan AvrOspII saat proses download 3.6. Pengujian Keseluruhan Prototipe ini dirancang menjadi beberapa bagian dan bentuk 1. Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung 2. Rangkaian Kipas Otomatis 3. Rangkaian Lemari Otomatis Rangkaian Pintu Otomatis dan Konter Pengunjung Alat ini dirancang menggunakan sensor photodioda sebagai pendeteksi inputan mikrokontroler pada pintu otomatis dua arah. Dengan IC 74LS47 sebagai decoder seven segment untuk tampilan penghitung konter pengunjung. Untuk menggerakkan motor digunakan IC L293D sebagai driver. IC ini berfungsi untuk mengendalikan putaran motor DC agar dapat membuka dan menutup pintu. Mikrokontroler ATMega8535 digunakan sebagai otak dari alat ini. Rangkaian tersebut dihubungkan dengan catu daya 5 V.

66 44 Kondisi pertama adalah kedua Photodioda yaitu PD_1, yang terhubung pada porta.0, dan PD_2, yang terhubung pada porta.1, dalam keadaan normal dan pintu dalam keadaan tertutup. Setelah PD_1 atau PD_2 mendeteksi inputan berupa cahaya inframerah yang terhalang oleh manusia maka nilai inputan akan berlogika 0 apabila PD_1 yang pertama mendetaksi inputan, mikrokontroler akan memberikan nilai 1 untuk ditambahkan pada variabel A sebagai penghitung konter yang kemudian ditampilkan dalam seven segment, dan selanjutnya mikrokontroler akan memberi perintah yang kemudian diteruskan ke IC L293D untuk menggerakkan motor DC yang berakibat pintu dapat terbuka secara otomatis. Namun apabila PD_2 yang terlebih dahulu menerima inputan, maka pintu otomatis langsung terbuka. Setelah itu pintu otomatis akan menutup saat sensor kedua menerima inputan, dengan kata lain apabila PD_1 yang pertama menerima inputan, maka PD_2 yang selanjutnya menerima inputan akan bertindak sebagai penutup pintu, begitu juga sebaliknya. Kemudian apabila penghitungan konter pengunjung ingin di-reset atau dinolkan kembali, terdapat sebuah tombol interupsi untuk me-reset nilai konter sehingga menjadi nol dan menghitung ulang kembali dari nol. Gambar 4.14 Tampilan pintu otomatis saat terbuka

67 45 Gambar 4.15 Tampilan pintu otomatis saat tertutup Gambar 4.16 Tampilan konter pengunjung dengan seven segment Rangkaian Kipas Otomatis Alat ini dirancang menggunakan sensor suhu LM35 sebagai pendeteksi inputan mikrokontroler berupa data analog. Dengan mikrokontroler ATMega16 yang digunakan sebagai otak dari alat ini, maka data analog dari sensor LM35 dapat dikonversi secara langsung oleh mikrokontroler menjadi data digital. Rangkaian tersebut dihubungkan dengan catu daya 5 V. Saat sensor suhu LM35 menerima inputan berupa data analog dan diterima mikrokontroler porta.1, maka dengan memprogram mikrokontroler untuk dapat mengkonversi data inputan menjadi data digital yang dapat dibaca dan dihitung menjadi satuan derajat Celcius. Apabila output dari proses penghitungan mikrokontroler menghasilkan suhu default yaitu >36 o C, maka kipas secara

68 46 otomatis akan menyala. Namun saat suhu ruangan yang diukur sensor LM35 dan dihitung mikrokontroler < 36 o C, maka kipas secara otomatis akan berhenti atau mati. Namun dengan keypad, suhu default saat kipas nyala yaitu 36 o C, dapat diganti dengan nilai yang diberikan dari keypad tersebut dan disimpan pada mikrokontroler, sehingga dapat disesuaikan dengan suhu daerah sekitar. Gambar 4.17 Tampilan nilai suhu yang terukur pada LCD Gambar 4.18 Tampilan kipas berputar saat suhu yang terukur 55 o C Rangkaian Lemari Otomatis Alat ini dirancang menggunakan sensor photodioda sebagai pendeteksi inputan mikrokontroler pada lemari otomatis. Untuk menggerakkan motor digunakan IC L293D sebagai driver. IC ini berfungsi untuk mengendalikan putaran motor DC agar dapat membuka dan menutup pintu. Mikrokontroler ATMega8535 digunakan sebagai otak dari alat ini. Rangkaian tersebut dihubungkan dengan catu daya 5 V. Cara kerja dari rangkaian ini adalah saat photodioda menerima masukan cahaya dari IrLED yang pada mikrokontroler inputan akan bernilai 1, maka

69 47 motor pada rangkaian akan berputar untuk membuat lemari otomatis keluar, atau motor akan berputar turun pada lemari 2 rak otomatis. Selanjutnya apabila terdapat inputan lagi dari inputan sensor yang sama, maka putaran motor akan berbaik menjadikan lemari otomatis masuk atau berputar naik pada lemari 2 rak otomatis. Gambar 4.19 Tampilan lemari 2 rak otomatis Gambar 4.20 Tampilan lemari keamanan otomatis