ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 TUGAS AKHIR ANDRIANI NIRWANA BARUS

Transkripsi

1 ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 TUGAS AKHIR ANDRIANI NIRWANA BARUS PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

2 ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya ANDRIANI NIRWANA BARUS PROGRAM STUDI D-3 METROLOGI DAN INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

3 i PERSETUJUAN Judul : Alat Ukur Intensitas Cahaya Dengan Menggunakan Sensor LDR Berbasis Mikrokontroler AT Mega 8 Kategori : Projek Akhir II Nama : Andriani Nirwana Barus Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Diploma (D3) Metrologi dan Instrumentasi Departemen : Fisika Fakultas : Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, Juni 2014 Disetujui Oleh Jurusan D3 Metrologi dan Instrumentasi FMIPA USU Ketua, Pembimbing, Dr. Diana Alemin Barus, M.Sc Dr. Kurnia Sembiring, M.S. NIP NIP

4 ii PERNYATAAN ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 PROJEK AKHIR II Saya mengakui bahwa laporan projek akhir II ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juni 2014 ANDRIANI NIRWANA BARUS

5 iii PENGHARGAAN Segala puji bagi Allah SWT, yang telah memberikan kesehatan, serta pertolongan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Barang siapa yang Allah beri petunjuk, maka tidak ada yang dapat menyesatkannya, dan barang siapa yang Allah sesatkan, maka tidak ada yang dapat memberinya petunjuk. Dan tak lupa salawat beriring salam penulis sampaikan kepada Nabi Besar Muhammad SAW, yang telah membawa ke dunia yang terang benderang ini. Terimakasih kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Anthoni Readi Barus dan Misriani yang telah membesarkan penulis. Semoga buah hatimu ini kelak menjadi orang yang berguna bagi ayah dan ibu serta masyarakat. Begitu juga kepada saudara-saudari tercinta Dicky Kurniawan, Alfisyahrina Febriani Barus dan Mustaqim Ramadhan Barus yang telah banyak membantu dan menyemangati penulis. Hanya Allah yang dapat membalas jasa-jasa kalian semua. Selama masa perkuliahan sampai penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Dr. Kurnia Sembiring, M.S selaku Dosen Pembimbing yang telah meluangkan waktu selama penyusunan tugas akhir ini. Semoga ilmu yang penulis dapat berguna untuk penulis dan masyarakat. Semoga Allah membalas semua kebaikan beliau yang telah diberikan kepada penulis. 2. Ibu Dr.Diana Alemin Barus, M.Sc, selaku Ketua Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 3. Ibu Dra. Ratna Askiah S, M.Si selaku Sekretaris Program Studi Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Program Studi Diploma-III Metrologi dan Instrumentasi Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam.

6 iv 5. Seluruh teman-teman DIII-Metrologi dan Instrumentasi yang terlah mendukung dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir. 6. Rhobby Maulana, Dwi Budi Prasetyo,Teguh Triantoro,Reza Al-Kausar dan seluruh setering comite, pengurus serta anggota UKM SIKONEK USU. 7. Dan semua pihak yang telah membantu penulis namun tidak dapat disebutkan satuper satu. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam pembuatan Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari pembaca yang bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga laporan ini menjadi ibadah yang baik bagi penulis dan menjadi ilmu yang bermanfaat bagi pembaca. Amin Yaa Rabbal alamin Medan, Juni 2014 Hormat Kami, Penulis

7 v ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 ABSTRACT An instrument prototype for visible light intensity measurement has been designed and fabricated for the purpose of final project to obtain ahli madya Metrology and instrumentasi. The instrument is mainly supported by microcontroller at mega 8 system as the measurement data processing center. Further more the result of the measurement processing is displayed on LCD screen. To obtain the light intensity measurement data, it is required an instrument system which consists of microcontroller system, light dependent resistor (LDR) circuit to detect light intensity and convert it to analog voltage, and analog to digital converter (ADC) to convert from LDR circuit to be digital measured data for microcontroller. Furthermore, the microcontroller will prosess and calibrate the measurement data and dispays the data to the ouptut screen. Keyword : Light Intensity, Microcontroller, Liquid Crystal Display (LCD)

8 vi ALAT UKUR INTENSITAS CAHAYA DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR LDR BERBASIS MIKROKONTROLER AT MEGA 8 ABSTRAK Dalam tugas akhir ini telah dirancang dan dibuat suatu sistem untuk mengukur besarnya intensitas cahaya. Sistem tersebut bebasis pada mikrokontroler sebagai pengolah data. Selanjutnya hasil pengukuran ditampilkan pada sebuah layar LCD. Untuk dapat mengetahui informasi mengenai intensitas cahya, maka dibutuhkan suatu sistem perangkat keras pengukuran yang dilengkapi dengan perangkat lunak. Perangkat keras yang digunakan yaitu rangkaian sensor cahaya LDR ( Light Dependent Resistor ) untuk mendeteksi intensitas cahaya, kemudian mengkonversikannya menjadi tegangan. Rangkaian ADC ( Analog to Digital Converter ) untuk mengubah tegangan analog yang berasal dari rangkaian sensor cahaya, untuk menjadi data pengukuran digital. Sistem mikrokontroler untuk mengelolah dan mengkalibrasi data hasil pengukuran tersebut ditampilkan pada layar LCD ( Liquid Crstal Display ). Kata kunci : Intensitas Cahaya, Mikrokontroler,LCD

9 vii DAFTAR ISI Halaman Persetujuan... i Pernyataan...ii Penghargaan... iii Abstract... v Abstrak... vi Daftar Isi... vii Daftar Tabel... ix Daftar Gambar... x Daftar Singkatan... xii Bab 1. Bab 2. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Rumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 4 Tinjauan Pustaka 2.1.Sensor Cahaya Light Dependent Resistor (LDR) Sensitivitas Spektrum Respons Kecepatan Respons Mikrokontroler Sejarah Mikrokontroler Mikrokontroler Atmega Fitur Atmega Konfigurasi Pin AVR Atmega Blok Diagram Atmega Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC General Purpose Register AVR Stack Pointer Peta Memori AVR Atmega Status Register Timer/Counter

10 viii Komunikasi Serial pada Atmega Analog To Digital Converter ( ADC ) Pemrograman Mikrokontroler Menggunakan CodeVision AVR Software Desain PCB Fungsi Tiap Fitur Proteus Prof Bab 3. Bab 4. Perancangan Alat Dan Program 3.1. Prinsip Kerja Alat Blok Diagram dan Fungsinya Perangkat Keras Rangkaian Sensor Cahaya LDR Mikrokontroler Saklar Sirkit Display LCD ADC Perangkat Lunak Pengujian Rangkaian Dan Analisa Program 4.1. Hasil Rancangan Bangun Koefisien Kalibrasi Pengkalibrasian Alat Pengukuran Intensitas cahaya Analisa Sistem Bab 5. Kesimpulan 5.1. Kesimpulan Saran Daftar Pustaka Lampiran... 53

11 ix DAFTAR TABEL Nomor Tabel Judul Halaman 2.1 Fungsi khusus Port b Fungsi khusus Port C Nama-Nama Fitur Proteus Profesional dan Kegunaannya Pin LCD dan Fungsinya Data Koefisien Kalibrasi Data Pengujian Pertama Data Pengujian Kedua Data Pengujian Ketiga Data Pengujian Keempat Data Pengujian Kelima Tingkat Keakuratan Hasil Pengukuran 48

12 x DAFTAR GAMBAR Nomor Gambar Judul Halaman 2.1 Cahaya yang tak terpolarisasi dan cahaya yang terpolarisasi Warna-warna spectrum Grafik Kepekaan Mata Bentuk LDR Grafik Iluminasi Cahaya Geometri Elektroda Permukaan LDR Grafik Respon LDR Grafik Respons Waktu ATMEGA Konfigurasi kaki ( pin ) atmega Blok Diagram Atmega Arsitektur Mikrokontroler AVR RISC Arsitektur Harvard Proses pengambilan instruksi dan pengeksekusian instruksi secara parallel Prinsip kerja Pipelining General Purpose Register AVR Stack Pointer Peta Memori At mega Status Register Atmega Blok USART Diagram blok ADC Tampilan Pertama Kali CodeVision dijalankan Tampilan window Proteus Prof Blok Diagram Sistem Secara Keseluruhan Skematik diagram perangkat keras sistem LCD 2x16 karakter Blok diagram LCD Diagram alir program miktokontroler untuk pemrosesan data pengukuran 40 intensitas cahaya 4.1 Perangkat Keras dari bagian Luar Perangkat Keras dari bagian dalam 41

13 xi Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Pengukuran Pertama Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Pengukuran Kedua Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Pengukuran Ketiga Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Pengukuran Empat Grafik Lux Meter Standar Vs Lux Meter Uji Pengukuran Kelima

14 xii DAFTAR SINGKATAN ADC = Analog to Digital Converter AIN1 = Analog Comparator Negative Input AIN0 = Analog Comparator Positive Input ALU = Arithmetic Logic Unit BIOS = Basic Input Ouput System BLD = Bit Load BSN = Badan Standarisasi Nasional BST = Bit Store Cds = Kadmium Sulfide DAC = Digital to Analog DBMS = Database Management System DOS = Disk Operating System GPR = General Purphose Register IC = Intergrated Circuit ICP = Input Capture Pin IDE = Integrated Development Environtment INT 1 = External Interrupt 1 Input INT 0 = External Interrupt 0 Input LCD = Liquid Crstal Display LDR = Light Dependent Resistor LPF = Low Pass Filter MISO = SPI Bus Master Input / Slave Output MOSI = SPI Bus Master Output / Slave Input OC1 A = Output Compare A Match Output OC1 B = Output Compare B Match Output OC2 = Output Compare Match Output PCB = Printed Circuits Board RW = Read Write RS = Register Select SCK = SPI Bus Serial Clock SFR = Special Function Register.SSSS = SPI Slave Select Input T1 = Timer/Counter1 External Counter Input T0 = Timer/Counter0 External Counter Input TOSC1 = Timer Oscillator Pin 1 TOSC2 = Timer Oscillator Pin 2 XCK = USART External Clock Input/Output