RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA89S52 DENGAN SENSOR ULTRASONIK SKRIPSI

Transkripsi

1 RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA89S52 DENGAN SENSOR ULTRASONIK SKRIPSI Untuk memenuhi sebagian persyaratan memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Fisika Jurusan Fisika Rusti Simbolon DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2016

2 PERSETUJUAN Judul : Rancang Bangun Sistem Peringatan Dini Banjir Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler AT89S52 Dengan Sensor Ultrasonik Kategori : Skripsi Nama : Rusti Simbolon Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : Sarjana (S1) Fisika Departemen Fakultas : Fisika : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Disetujui di Medan, April 2016 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2, Pembimbing 1, Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. Dr.Bisman Perangin-angin M.Eng.Sc NIP NIP Disetujui Oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua, Dr.Marhaposan Situmorang NIP

3 PERNYATAAN RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 DENGAN SENSOR ULTRASONIK SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri. Kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, April 2016 RUSTI SIMBOLON

4 PENGHARGAAN Penulis memanjatkan puji dan syukur atas berkat Allah di dalam nama Tuhan Yesus Kristus yang senantiasa melimpahkan Rahmat dan kasih KaruniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini dengan judul Rancang Bangun Pemanas Induksi Berdaya Rendah Dengan Menggunakan Solenoid Coil Berbasis Mikrokontroler Atmega 8535 guna melengkapi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Fisika pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Medan. Dalam menyelesaikan skripsi ini penulis banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik dalam bentuk materi, ide, dorongan semangat serta doa yang tulus. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Drs. Bisman P, M.Eng. Sc sebagai Dosen Pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu, pikiran, tenaga, dan saran saran untuk membimbing penulis menyelesaikan skripsi ini. 2. Bapak Drs. Takdir Tamba, M.Eng.Sc. sebagai Dosen Pembimbing yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi ini. 3. Bapak Dr. Mester Sitepu, M.Eng. Sc, sebagai dosen wali yang telah memberikan arahan dan saran kepada penulis. 4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU. 5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc sebagai Sekretaris Jurusan Fisika FMIPA USU. 6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. 7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar Fisika USU serta para pegawai administrasi. 8. Ucapan terima kasih yang tulus penulis sampaikan kepada pahlawan sejati dalam hidup saya yakni Bapak saya tersayang James Simbolon & Mama saya tercinta Purnama br Sinaga, dan abang saya (Jhonryles Simbolon dan Ferdinan Simbolon) dan adik saya (Lambok Simbolon) yang telah memberikan dorongan baik moral maupun materi selama penulis kuliah sampai penyelesaian skripsi ini. 9. Teman teman Organisasi saya IMPH (Ikatan Mahasiswa/I Pegagan Hilir) 10. Teman - teman stambuk 2011 yang sungguh luar biasa : Ancela Simbolon, Juliana, Jansius, David, Togar, Dosni, Parasian, Fitriyani, Ita Lase, Ivo, Edy, Darma, Iwan,

5 Stefen, Jusprin, Fahmi, Ilham, Inten, Intan, Jepri, Ika Rani, Widya, Lilis, Tabitha, Nesni, Putri astary, Dyana Chingu, Nova, Desi, Trisno, William, Rusell, Eman, Hendra Damos, Hendra Gabe dan Heni. 11. Adik-adik stambuk 2014: Yola Pratiwi, Wilia Situmorang, Wiwid Wardhia, Dewi Sijabat, Rini Trisandradevi, Gabriel Situmeang, dkk. Penulis menyadari bahwa penulisan Skripsi ini masih jauh dari sempurna karena keterbatasan pengetahuan dan ilmu yang dimiliki penulis. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran- saran dari pembaca untuk menyempurnakan skripsi ini. Kiranya Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Penulis, (Rusti Simbolon) Nim :

6 RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 DENGAN SENSOR ULTRASONIK ABSTRAK Kebutuhan akan informasi banjir secara real time pada daerah aliran sungai (DAS) rawan banjir ke pada seluruh warga (main layer information), memiliki tingkat urgensi yang sangat tinggi. Banjir yang kerap kali datang secara tiba tiba menimbulkan kerugian yang sangat besar, sehingga warga tidak dapat bersiaga mennghadapi bencana banjir. Pemecahan masalah banjir yang telah dibagun sejauh ini belum mampu untuk mereduksi kerugian dikarenakan informasi tersebut masih lamban. Visialisasi dan pencatatan sekala manual membutuhkan waktu yang cukup lama untuk dapat menyimpulkan bahwa terjadi kenaikan rata muka air secara signifikan. Untuk pemecahan masalah tersebut, dirancanglah sebuah sistem pendeteksi yang mampu memonitor ketinggian rata-rata air secara real time, serta dapat memberikan peringatan kepada pengguna informasi tentang banjir. Diawali oleh sensor ultrasonik yang mampu mendetaksi pergerakan tinggi muka air pada DAS, data hasil pengukuran tersebut akan diolah menggunakan Mikrokontroller tipe AT89S52 sebagai pusat pengolahan data, dan selanjutnya data tersebut dikirim ke LCD untuk melihat ketinggian air tersebut. Setelah ketinggian mencapai jarak yang telah ditentukan maka alarm berbunyi dan GSM mengirim pesan kepada pengguna. Kata kunci: Handphone, LCD, sensor ultrasonik, mikrokontroler AT89S52, GSM.

7 DESIGN A WARNING SYSTEM EARLY FLOODING REMOTELY BASED MICROCONTROLLER AT89S52 WITH THE ULTASONIC SENSING ABSTRACT The need for a real time flooding information on watersheds (DAS) flood prone to the whole community (main layer information), has a very high degree of urgency. Flooding that often come suddenly causing very large losses, so that citizens can not prepare for flooding. Trouble solve the problem of flooding who has been built so far have not been able to reduce the information loss due to still slowly. Visualizing and manual recording scale requires a long time to be able to conclude that an increase in The average water level significantly. For to solving this problem, designed detection system that is able to monitoring the an average altitude of the water in real time, and can give a warning to the user information about the flooding. Preceded by an ultrasonic sensing is able to detect the movement of water level in the watershed, the measurement result data will be processed using microcontroller type AT89S51 as the data processing center, and than data is sent to LCD to look at the height of the water. After the height of reached the distance that have been determined the alarm went off and GSM sending the message to the user. Keywords: Handphone, LCD, An Ultrasonic sensing, Microcontroller AT89S52, GSM.

8 DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstrack Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Halaman i ii iii v vi vii ix x BAB I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Batasan Masalah Rumusan Masalah Sistematika Penulisan 3 BAB II Landasan Teori 2.1 Banjir Normalisasi Alur Sungai Bantaran Sungai Aliran Sungai Profil Sungai Aliran Saluran Terbuka Dinamika Aliran Sungai Banjir Musibah Tahunan Bahasa Assembly Sensor Ultrasonik Mikrokontroler Atmega 89S Konfigurasi Pin Atmega 89S SMS (Short MessageService) Buzzer IC MAX 232 dan Komunikasi Serial RS

9 BAB III Perancangan dan Sistem Kerja Rangkaian 3.1 Diagram Blok Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA 89S Rangkaian Buzzer Rangkaian Driver MAX Rangkaian lengkap Flowchart 30 BAB IV Hasil dan Pembahasan 4.1 Pengujian Alat Pengujian Tampilan Program Data Tampilan Uji LCD Tampilan Uji LED Tampilan Uji Serial Tampilan Uji SMS Analisis Sistem Pengujian Sensor Pengujian Input Registrasi 34 BAB V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Saran 36 Daftar Pustaka 37 Lampiran 1 Program pada Mikrokontroler ATmega 8535 Lampiran 2 Foto Alat

10 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel Tabel 2.1 Deskripsi pin-pin pada Mikrokontroler ATmega 89S52 19 Tabel 4.1 Perbandingan pengukuran mistar dengan sensor 34 Tabel 4.2 Pedoman pengujian level air di Laboratorium 34

11 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar Gambar 2.1 Saluran Terbuka dan Tertutup 9 Gambar 2.2 Sensor Ultrasonik 15 Gambar 2.3 Mikrokontroler Atmega 89S52 17 Gambar 2.4 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATmega 89S52 18 Gambar 2.5 Rangkaian reset ATmega 89S52 20 Gambar 2.6 Blok diagram Mikrokontroler Atmega 89S52 21 Gambar 2.7 Modem GSM 22 Gambar 2.8 Buzzer 22 Gambar 2.9 Skema Rangkaian Buzzer 23 Gambar 2.10 Bentuk Fisik IC MAX Gambar 3.1 Diagram Blok Penelitian 25 Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroler ATMEGA 89S52 26 Gambar 3.3 Rangkaian Buzzer 27 Gambar 3.4 Rangkaian Max Gambar 3.5 Rangkaian lengkap 29 Gambar 3.6 Flowchart 30 Gambar 4.1 Pengujian alat pendeteksi banjir 31 Gambar 4.2 Uji Komunikasi Serial 32 Gambar 4.3 Pesan yang diterima pada status bahaya 32 Gambar 4.4 Pengujian Sensor 33 Gambar 4.6 Format sms untuk registrasi 35

12 RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN DINI BANJIR JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA89S5 DENGAN SENSOR ULTRASONIK 1.1 Latar Belakang Banjir merupakan fenomena alam berupa terbenamnya daratan oleh air akibat luapan atau genangan air yang melebihi batas normal ketinggian air di suatu tempat. Hal ini dapat disebabkan oleh curah hujan yang berlebihan, salju yang mencair, atau ketidakmampuan sungai/saluran air dalam menampung dan menyalurkan air yang diterimanya. Banjir juga dapat terjadi dalam bentuk luapan air laut yang kemudian menggenangi daratan. Fenomena alam yang terakhir disebut ini dikenal sebagai banjir rob, dan biasanya terjadi di kawasan pesisir pantai. Dampak banjir umumnya merugikan masyarakat karena dapat menimbulkan kerusakan lingkungan hidup, antara lain: rusaknya tempat pemukiman penduduk, rusaknya sarana dan prasarana pendukuk (termasuk transportasi darat), rusaknya areal pertanian, sulitnya mendapatkan air bersih, dan timbulnya beragam penyakit (karena lingkungan yang kotor selama dan setelah banjir). Banjir sebenarnya dapat dikatakan sebagai fenomena alam biasa karena hampir semua negera pernah dan bahkan rutin mengalaminya, termasuk Indonesia. Namun, dalam skala tertentu banjir juga sudah dikatagorikan sebagai bencana besar karena menimbulkan korban jiwa yang tidak sedikit. Salah satu jenis banjir yang rutin terjadi adalah banjir yang disebabkan luapan air sungai. Banjir jenis ini umumnya berdampak terhadap penduduk yang berada di sekitar bantaran sungai. Bila luapan air sungai ini terjadi pada siang hari, maka

13 dampaknya terutama korban jiwa mungkin dapat diminimalisir karena penduduk

14 dapat mengetahui dan menyadari kehadiran bencana tersebut. Masalahnya menjadi lain ketika banjir terjadi pada malam hari, ketika penduduk sedang tertidur lelap. Hal tersebut di atas menarik perhatian penulis untuk melakukan suatu penelitian yang diharapkan dapat membantu penduduk menyadari bahaya banjir yang akan segera tiba. Rencana penelitian ini diberi judul: Rancang Bangun Sistem Peringatan Dini Banjir Jarak Jauh Berbasis Mikrokontroler AT89S52 dengan Sensor Ultrasonik. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah untuk merancang bangun suatu sistem peringatan dini banjir dengan memanfaatkan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi ketinggian air, dan mikrokontroler AT89S52 sebagai pemproses data. 1.3 Manfaat Penelitian Hasil penelitian ini diharapkan dapat: 1. Membantu dalam memperingatkan penduduk ketika banjir akan segera melanda daerah di sekitar bantaran sungai. 2. Memberikan kontribusi bagi pengembangan sistem peringatan elektronik berbasis sensor ultrasonik. 1.4 Batasan Masalah Untuk membuat sebuah sistem peringatan dini terhadap banjir yang akan melanda suatu kawasan tentulah tidak mudah karena banyak faktor yang perlu dan harus dipertimbangkan, termasuk teknis pemasangan alat tersebut di lapangan.

15 Mengingat keterbatasan waktu dan biaya, penelitian ini difokuskan/dibatasi pada hal- hal berikut: 1. Alat yang akan dibuat merupakan alat yang dapat mendeteksi ketinggian permuakaan air dan mengeluarkan bunyi peringatan ketika permukaan air tersebut mencapai ketinggian tertentu. 2. Sensor yang digunakan untuk mendeteksi ketinggian air ini adalah sensor ultrasonik merek PING. 3. Tinjauan dan bahasan tentang mikrokontoler AT89S52 dibatasi pada prinsip penggunaannya, bukan pada rincian komponen yang ada di dalamnya maupun cara pembuatan rangkaian terpadu (integrated circuit, IC) tersebut. 4. Bahasa pemprograman yang digunakan adalah bahasa C, terutama instruksiinstruksi yang terkait dengan proses transfer data masukan dan keluaran mikrokontroler. 5. Piranti keluaran sistem peringatan dini yang digunakan pada penelitian ini adalah alarm dan lampu. 1.5 Rumusan Masalah 1. Bagaimana merancang alat untuk merancang bangun suatu sistem peringatan dini banjir dengan memanfaatkan sensor ultrasonik sebagai pendeteksi ketinggian air, dan mikrokontroler AT89S52 sebagai pemproses data 2. Bagaimana cara mengirimkan hasil dari sistem peringatan dini banjir jarak jauh berbasis mikrokontroler AT89S52 dengan menggunakan sensor ultrasonik. 1.6 Sistematika Penulisan Untuk memberi gambaran dalam mempermudah serta memahami tentang sistematika kinerja dari alat RANCANG BANGUN SISTEM PERINGATAN BANJIR JARAK JAUH BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S52 DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK, maka penulis menulis proposal ini dengan sistematika penulisan sebagai berikut:

16 BAB 1 PENDAHULUAN Bab ini berisikan pendahuluan yaitu membahas mengenai Latar Belakang, Tujuan Penelitian, Manfaat Penelitian, Batasan Masalah, Rumusan Masalah, serta Sistematika Penulisan. BAB II LANDASAN TEORI Pada bab ini akan dibahas teori-teori yang mendukung pembahasan tentang sungai, mikrokontroler Atmega 89S52, sensor ultrasonik, BAB III PERANCANGAN ALAT Dalam bab ini akan dijelaskan tentang perancangan alat yaitu diagram blok dari rangkaian, skematik dan kerja dari setiap rangkaian. BAB IV HASIL DAN ANALISIS Bab ini beisikan tentang pengujian alat dan juga analisa tugas akhir yang telah dibuat. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Bab ini merupakan penutup yang berisi kesimpulan dan saran yang berkaitan dengan seluruh proses perancangan dan pembuatan tugas akhir ini. DAFTAR PUSTAKA