COUNTER JUMLAH PENONTON PADA STADION SEPAK BOLA AUTOMATIS BERBASIS MICROKONTROLER AT89S51

Transkripsi

1 COUNTER JUMLAH PENONTON PADA STADION SEPAK BOLA AUTOMATIS BERBASIS MICROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya. JANOTEK JUNIOR DENIRO TAMPUBOLON FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI D-III FISIKA INSTRUMENTASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2009

2 PERSETUJUAN Judul : COUNTER JUMLAH PENONTON PADA STADION SEPAK BOLA AUTOMATIS BERBASIS MICROKONTROLER AT89S51 Kategori : LAPORAN TUGAS AKHIR Nama : JANOTEK JUNIOR DENIRO TAMPUBOLON Nomor Induk Mahasiswa : Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Disetujui oleh: Ketua Program Studi, Dosen Pembimbing, Drs. Syahrul Humaidi. Msc. Drs.Anwar NIP NIP

3 PERNYATAAN COUNTER JUMLAH PENONTON PADA STADION SEPAK BOLA AUTOMATIS BERBASIS MICROKONTROLER AT89S51 TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Maret 2009 JANOTEK JUNIOR DENIRO TAMPUBOLON

4 PENGHARGAAN Syukur Alhamdulillah berkat rahmat dan kurnia-nya penulis dapat menyelesaikan lapaoran proyek ini. Salawat dan salam kepada Rasulullah Muhammad SAW. Laporan peroyek ini yang berjudul COUNTER JUMLAH PENONTON PADA STADION SEPAK BOLA AUTOMATIS BERBASIS MICROKONTROLER AT89S51. meskipun dalam peruses penulisan banyak menemui hambatan dan rintangan namun dengan usaha maksimal yang di lakukan penulis serta bantuan dari berbagai pihak, akhirnya laporan proyek ini dapat selesai. Atas bantuanya dan motivasi yang di berikan, maka penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada : Bapak Drs. Anwar selaku pembimbing, Bapak DR.Edi Marlianto, M.Sc selaku Dekan FMIPA USU, Bapak Drs. Syahrul Humaidi M.Sc selaku ketua jurusan Perogram studi. Fisika Instrumentasi. Seluruh Dosen yang telah memberikan ilmu pengetahuan selama perkuliahan, yang membuka cakrawala berfikir serta pegawai tata usaha yang ikut mensukseskan proses belajar mengajar. Rekan-rekan di Fisika Instrumentasi, Arie Prasetya Wibawa, Aji winata Utama, Rima Wati, Riadi, terima kasih atas motivasi, keritik dan sarannya terhadap laporan peroyek ini. Dan kepada Bryan Habsyah terima kasih atas bantuanya dan dukungannya. Akhirnya terima kasih kepada Ayahanda dan Ibunda yang telah memberikan didikan terbaik bagi penulis, Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan peroyek ini masih terdapat kekurangan dan masih jauh kesempurnaan. Oleh karma itu penulis sangat terbuka terhadap saran maupun kritikan dalam sebuah diskusi yang membangun dari pembaca Akhirnya kata penulis mengharapkan semoga laporan proyek ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

5

6 ABSTRAK Dirancang sebuah atap stadion otomatis, dimana atap stadion ini akan terbuka secara otomatis ketika pagi hari. Atap stadion ini akan tertutup secara otomatis jika hari hujan dan jika hari telah malam. Dan menghitung jumlah penonton yang hendak masuk ke dalam stadion. Atap ini terdiri dari 3 buah sensor, yaitu sensor hujan, sensor siang dan malam hari dan sensor hitung (counter), dimana masing-masing sensor akan mengirimkan sinyal jika kondisinya terpenuhi. Sinyal dari masing-masing sensor akan diolah oleh MICROKONTROLER untuk kemudian MICROKONTROLER memutuskan untuk membuka atau menutup atap stadion. Untuk membuka dan menutup atap stadion digunakan sebuah motor stepper, dimana pergerakan motor stepper ini akan dikendalikan oleh MICROKONTROLER.

7 DAFTAR ISI Halaman Persetujuan... ii Pernyataan...iii Penghargaan...iv Apstrak...v Daftar Isi... vi Daftar Tabel... viii Daftar Gambar... ix BAB I Pendahuluan Latar Belakang Masalah... 2 I.2 Rumusan Masalah... 2 I.3 Tujuan Proyek... 2 I.4 Batasan Masalah... 2 I.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Arsitektur MICROKONTROLER AT89S Kontruksi AT89S Motor Langkah (Stepper) Transistor Transistor PNP Transistor NPN Transistor Sebagai Saklar Sensor Photo dioda Dioda Pemancar cahaya infra merah (Led Infra Merah) Seven Segmen Bahasa Assembly MCS

8 2.8 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Software Downloader...25 BAB III Perancangan Dan Cara Kerja Rangkaian Diagram Blok Rangkaian Sistem Counter Penonton Sensor Counter Display Seven Segmen Sistem Stadion Automatis Rangkaian Pengendali Motor Stepper Sensor Siang Malam Rangkaian Switch buka dan Tutup Rangkaian Lampu...37 BAB IV Pengujian Alat Dan Program Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S Pengujian Rangkain Seven Segmen Pengujian Rangkaian Rangkain Motor Stepper BAB V Kesimpulan Dan Saran Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Fungsi fungsi dari Port 3 pada MICROKONTROLER AT89S Tabel 4.1 Tabel 4.1 konfigurasi nilai heksadecimal dengan nilai decimal..42

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 IC MICROKONTROLER AT89S Gambar 2.2 Diagram Motor Langkah Gambar 2.3 Pemberian data/pulsa pada motor stepper...11 Gambar 2.4 Motor Stepper Bipolar dan Unipolar...12 Gambar 2.5 Perbedaan Motor Stepper Unipolar dan Bipolar...13 Gambar 2.6 Simbol Transistor PNP.. 13 Gambar 2.7 Simbol Transistor NPN...13 Gambar 2.8 Transistor Sebagai Saklar.. 14 Gambar 2.9 Gambar Photo Dioda Gambar 2.10 Simbol Dan Rangkaian Dasar Sebuah Led Gambar 2.11 Susunan Seven Segmen Gambar 2.12 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda Gambar 2.13 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Katoda...18 Gambar Editor, Assembler, Simulator Gambar 2.15 ISP- Flash Programmer 3.a Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian...26 Gambar 3.2 Rangkaian Mikrokontroller At89s Gambar 3.3 Pemancar Infra Merah Gambar 3.4 Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah...29 Gambar 3.5 Rangkaian Display SevenSegment Gambar 3.6 Rangkaian Driver Motor Stepper...32 Gambar 3.7 Photodioda Dan Rangkaian Penguat.. 35 Gambar 3.8 Rangkaian Switch Batas Untuk Buka Dan Tutup Atap Gambar 3.9 Rangkaian Lampu.. 38 Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Display Seven Segment...41 Gambar 4.2 Pengujian Rangkaian Pengendali Motor Stepper...44

11 BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah 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 untuk dapat menyelesaikan beberapa perkembangan dalam waktu bersamaan dan relatif cepat. Dewasa ini manusia semakin menggemari dunia olah raga sepak bola, bulu tangkis, tenis, badminton, basket, voli, tinju, senam dan karate. Setiap orang pasti menginginkan fasilatas yang sangat memadai untuk melakukan olah raga yang sangat digemari. Banyak orang melakukan olah raga untuk sekedar menyalurkan hobi sebagai pengatur kesehatan dan membentuk postur tubuh atletis, atau sebagai hiburan bahkan saat ini olah raga dapat dianggap sebagai suatu profesi. Kita ingin mendapatkan kepuasan tersendiri dalam melakukan olah raga atau menyaksikan suatu pertandingan secara langsung stadion tanpa dihalangi oleh cuaca yang sering berganti secara tiba-tiba. Misalnya dengan membuat atap yang secara otomatis dapat terbuka dan tertutup sendiri bila berada dalam kondisi tertentu, sehingga kita tidak direpotkan oleh pergantian cuaca. Mikrokontroler adalah system computer yang ringkas, dapat menggantikan fungsi computer dalam pengendalian kerja. Mikrokontroler di gunakan sebagai otak dari embedded system, sebuah system computer terpadu.

12 AT89S51 adalah chip Mikrokontroler peroduksi Atmel Inc. merupakan keluarga dari MCS-51 rancangan Intel. AT89S51 mempunyai fitur dasar yang cukup lengkap untuk suatu pemprosesan input-out put. Bahasa pemerograman yang di gunakan AT89S51 hampir tidak berbeda jauh dengan intruksi set pada mikroprosesor Intel yang sudah dipelajari pada perkuliahan Perumusan Masalah Dari uraian diatas dapat dirumuskan permasalahan yang dihadapi adalah bagaimana proses menggerakkan atap stadion untuk kenyamanan penonton dan pemain serta menghitung jumlah penonton menggunakan microcontroler sebagai pusat pengendali selama menyaksikan/melakukan latihan atau pertandingan berlangsung. 1.3.Tujuan Proyek 1. Sebagai salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan program Diploma Tiga (D-III) Fisika Instrumentasi FMIPA Universitas Sumatera Utara. 2. Studi awal dalam pembuatan counter dan simulasi Atap Stadion outomatis yang dapat menghindari cuaca panas dan hujan. 3. Memanfaatkan mikrokontroler AT89S51 sebagai pemrosesan data (otak) dari atap stadion outomatis. 1.4.Batasan Masalah Agar masalah yang dibahas lebih jelas dalam penulisan Tugas Akhir ini, maka yang dibahas yaitu mengenai rancangan atap stadion olah raga dengan menggunakan microcontroler AT89S51 dalam mengatasi cuaca hujan dan panas terik secara otomatis.

13 1.5. Sistematika Penulisan Adapun untuk sistematika penulisan Tugas Akhir ini terdiri dari 5 bab, yaitu : BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisikan latar belakang masalah, identifikasi masalah, batasan masalah, metode penelitian dan sistematika pembahasan. BAB II : LANDASAN TEORI Bab ini membahas tentang pengenalan micro controler, konsep sistem controler dan jenis sensor yang digunakan. BAB III : PERANCANGAN ALAT Bab ini membahas tentang perancangan atap stadion olah raga, rangkaian-rangkaian yang diperlukan untuk dapat mengendalikan stadion, meliputi cara kerja perblok dari masing-masing system. BAB IV : PENGUJIAN RANGKAIAN DAN PROGRAM Bab ini menjelaskan tentang analisa dari system, program-program yang digunakan untuk masing-masing blok dan hasil dari rancangan tersebut akan diuji untuk mengetahui kinerja dari perangkat alat dan micro controler tersebut. BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN Mengenai kesimpulan yang didapat setelah merakit ini saran yang diberikan demi kesempurnaan dan pengembangan proyek ini pada masa yang akan dating.

14 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Arsitektur Microcontroller AT89S51 Mikrokontroller, sebagai suatu terobosan teknologi mikrokontroler dan microkomputer, hadir memenuhi kebutuhan pasar (market need) dan teknologi baru. Sebagai teknologi baru, yaitu teknologi semi konduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang kecil serta dapat diproduksi secara massal (dalam jumlah banyak) sehingga harga menjadi lebih murah (dibandingkan microprocessor). Sebagai kebutuhan pasar, mikrokontroler hadir untuk memenuhi selera industri dan para konsumen akan kebutuhan dan keinginan alat-alat bantu dan mainan yang lebih canggi serta dalam bidang pendidikan. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya), Microcontroller hanya bisa digunakan untuk satu aplikasi tertentu saja. Perbedaan lainnya 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 control disimpan dalam ROM yang ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat penyimpanan sederhana sementara, termasuk registerregister yang digunakan pada Microcontroller yang bersangkutan.

15 Microcontroller AT89S51 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 adalah sebagai berikut : Sebuah Central Processing Unit 8 bit Osilatc : internal dan rangkaian pewaktu RAM internal 128 byte Flash memori 4 Kbyte Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah interupsi internal) Empat buah programable port I/O yang masing-masing terdiri dari delapan buah jalur I/o Sebuah port serial dengan kontrol serial full duplex UART Kemampuan untuk melaksanakan operasi aritmatika dan operasi logika Kecepatan dalam melaksanakan instruksi per siklus 1 mikrodetik pada frekuensi 12 MHz.

16 2.2 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 AT89S51 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. Memori merupakan bagian yang sangat penting pada Microcontroller. Microcontroller memiliki dua macam memori yang sifatnya berbeda. 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. 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 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.

17 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. Memori data yang disediakan dalam chip AT89S51 sebesar 128 kilo byte meskipun hanya kecil saja tapi untuk banyak keperluan memori kapasitas itu sudah cukup. SARANA Input/output yang disediakan cukup banyak dan bervariasi. AT89S51 mempunyai 32 jalur Input/Output. Jalur Input/Output parallel dikenal sebagai Port 1 (P1.0..P1.7) dan Port 3 (P3.0..P3.5 dan P3.7). Gambar 2.1. IC Mikrokontroler AT89S51

18 Diskripsi pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 : VCC (Pin 40) Suplai tegangan GND (Pin 20) Ground Port 0 (Pin 39-Pin 32) Port 0 dapat berfungsi sebagai I/O biasa, low order multiplex address/data ataupun penerima kode byte pada saat flash programming 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 saat flash programming diperlukan eksternal pull up, terutama pada saat verifikasi program. Port 2 (Pin 21-Pin 28) Port 2 berfungsi sebagai I/O biasa atau high order address, pada saat mengaks memori 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. Port 3 (Pin 10 Pin 17) Port 3 merupakan 8 bit port I/O dua arah dengan interpal pull up. Port 3 juga mempunyai fungsi pin masing-masing, yaitu sebagai barikut :

19 Tabel 2.1 Fungsi Fungsi drai Port 3 pada Microcontroller AT89S51 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 (untuk menulis eksternal data memori) P3.7 (Pin 17) RD (untuk membaca eksternal data memori) RST (Pin 9) Reset akan aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle. ALE/PROG (Pin 30) Address Latch Enable adalah pulsa output untuk me-lact byte bawah dari alamat selama mengakses memori eksternal. Selain itu sebagai pulsa input program (PROG) selama memprogram Flash. PSEN (Pin 29) Program Store Enable digunakan untuk mengakses memory program eksternal. EA (Pin 31) Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu Microcontroller akan menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah sistem direset. Jika kondisi high, pin ini akan berfungsi untuk menjalankan program yang ada pada memori internal. Pada saat flash programming, pin ini akan mendapat tegangan 12 volt.

20 2.3. Motor Stepper (Motor Langkah) Motor langkah (Motor Stepper) banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, dipergunakan apabila dikehendaki jumlah putaran yang tepat atau diperlukan sebagian dari putaran motor. Suatu contoh dapat di jumpai pada disk drive, untuk proses pembacaan dan/atau penulisan data ke/dari cakram(disk), head baca-tulis ditempatkan pada tempat yang tepat di atas jalur atau track pada cakram, untuk head tersebut di hubungkan dengan sebuah motor langkah. Aplikasi penggunaan motor langkah dapat juga dijumpai dalam bidang industri atau untuk jenis motor langkah kecil dapat di gunakan dalam perancangan suatu alat mekatronik atau robot. Dan motor langkah berukuran besar dapat digunakan dalam proses pengeboran logam yang menghendaki ketepatan posisi pengeboran, dalam hal ini di lakukan oleh sebuah robot yang memerlukan ketepatan posisi dalam gerakan lengannya dan lain-lain. Pada gambar 2.4 ditunjukkan dasar susunan sebuah motor langkah (stepper). A U B C D A B Gambar 2.2. Diagram Motor Langkah (Motor Stepper)

21 Magnet permanen N-S berputar kearah medan magnet yang aktif. Apabila kumparan stator dialiri arus sedemikian rupa, maka akan timbul medan magnet dan rotor akan berputar mengikuti medan magnet tersebut. Setiap pengalihan arus ke kumparan berikutnya menyebabkan medan magnet berputar menurut suatu sudut tertentu, biasanya informasi besar sudut putar tertulis pada badan motor langkah yang bersangkutan. Jumlah keseluruhan pengalihan menentukan sudut perputaran motor. Jika pengalihan arus di tentukan, maka rotor akan berhenti pada posisi terakhir. Jika kecepatan pengalihan tidak terlalu tinggi, maka slip akan dapat dihindari. Sehingga tidak di perlukan umpan balik (feedback) pada pengendalian motor langkah. Motor langkah yang akan di gunakan memiliki 4 fase (pole atau kutub), pengiriman pulsa dari mikrokontroler ke rangkaian motor langkah dilakukan secara bergantian, masing-masing 4 data (sesuai dengan jumlah phase-nya), sebagian di tunjukkan pada gambar 2.3. A B C D Gambar 2.3. Pemberian data/pulsa pada motor stepper Pada saat yang sama, untuk tiap motor langkah, tidak boleh ada 2 (dua) masukan atau lebih yang mengandung pulsa sama dengan 1 (high), atau dengan kata lain, pada suatu saat hanya sebuah masukan yang bernilai 1 (satu) sedangkan lainnya bernilai 0 (nol).

22 Secara umum terdapat dua jenis motor stepper yaitu bipolar dan unipolar. 1. Motor stepper bipolar : terdiri dari sebuah motor dan dua buah kumparan 2. Motor stepper unipolar : terdiri dari dua buah motor yang masing masing mempuyai dua buah kumparan. a b Gambar 2.4. Motor Stepper a. Bipolar ; b. Unipolar Pengendalian motor stepper dilakukan dengan mengaktifkan setiap kumparan secara bergantian. Untuk motor stepper unipolar yang terdiri dari 4 kumparan terdapat4 phase sedangkan untuk motor stepper bipolar yang terdiri dari 2 kumparan terdapat 2 phase - Bipolar Perbedaan utama antara Bipolar dan Unipolar adalah: 1. Arus pada koil dapat berbolak balik untuk mengubah arah putar motor 2. Lilitan motor hanya satu dan dialiri arus dengan arah bolak-balik - Unipolar 1. Arus mengalir satu arah, dan perubahan arah putar motor tergantung dari lilitan (koil)

23 yang dialiri arus 2. Lilitan terpisah dalam 2 bagian dan masing-masing bagian hanya dilewati arus dalam satu arah saja. L L1 L2 L3 L4 Gambar 2.5. Perbedaan Motor Stepper Unipolar dan Bipolar 2.4. Transistor Transistor adalah suatu semi konduktir mono kristal dimana terjadi dua pertemuan P-N. Dari pertemuan P-N dapat dibuat dua tipe dari transistor yaitu : Transistor PNP Dalam transistor ini disisipkan suatu lapisan N tipis antara dua lapis P. B C Transistor NPN E Gambar 2.6. Simbol Transistor PNP

24 Dalam transistor ini disisipkan suatu lapisan P tipis antara dua lapis N. C B E Gambar 2.7. Simbol Transistor NPN Transistor Sebagai Saklar. Banyak kegunaan dari transistor, salah satunya adalah sebagai saklar. Jika transistor digunakan sebagai saklar maka dalam hal ini transistor tersebut dioperasikan dalam daerah jenuhnya (saturasi) dan daerah yang menyumbat (cut-off). Pada saat transistor dalam keadaan jenuh maka resistansi antara kolektor dan emitor akan sangat kecil, maka transistor ini akan berfungsi sebagai saklar yang tertutup (ON) sedangkan apabila transistor dalam keadaan cut-off, maka resistansi antara kolektor dan emiter akan sangat besar, maka transistor akan berfungsi sebagai saklar yang terbuka (OFF). Lebih lanjut dapat kita lihat seperti gambar 2.10 : Vi a b Gambar 2.8. Transistor Sebagai Saklar

25 a. Transistor sebagai saklar b. Analogi transistor sebagai saklar.

26 2.5 sensor Photodioda Potodioda biasanya digunakan untuk mendeteksi cahaya. Potodioda adalah piranti semikonduktor yang mengandung sambungan p-n, dan biasanya terdapat lapisan intrinsik antara lapisan n dan p. Piranti yang memiliki lapisan intrinsik disebut p-i-n atau PIN potodioda. 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. 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).

27 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). Gambar Photodioda ditunjukkan pada gambar berikut: Gambar 2.9. Gambar Photo Dioda 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 pemancara 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

28 menghasilkan energi tidak tampak seperti yang dipancarkan oleh pemancar laser atau inframerah. VCC 5V 330 Gambar 2.10 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 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 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

29 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 2.11 Susunan Seven Segmen 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 berikut ini :

30 Gambar 2.12 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Anoda Sesuia dengan gambar di atas, maka untuk menyalakan salah satu segmen, maka katodanya harus diberi tegangan 0 volt atau logika low. Misalnya jika segmen a 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 pada gambar berikut ini :

31 Gambar 2.13 Konfigurasi Seven Segmen Tipe Common Katoda Sesuia dengan gambar di atas, 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.

32 2.7 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, yang sering digunakan orang hanya 10 intruksi, 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). 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.

33 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... TUNDA: Instruksi RET Instruksi RETURN (RET) ini merupakan perintah untuk kembali ke rutin pemanggil setelah instruksi ACALL dilaksanakan. Contoh, ACALL TUNDA... TUNDA:

34 ... 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) 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)

35 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... INC R0 R0 = R Dan lain sebagainya

36 Software 8051 Editor, Assembler, Simulator (IDE) Instruksi-instruksi yang merupakan bahasa assembly tersebut dituliskan pada sebuah editor, yaitu 8051 Editor, Assembler, Simulator. Tampilannya seperti di bawah ini. Gambar Editor, Assembler, Simulator 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

37 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 2.9 Software Downloader Untuk mengirimkan bilangan-bilangan heksadesimal ini ke mikrokontroller digunakan software ISP- Flash Programmer 3.0a yang dapat didownload dari internet. Tampilannya seperti gambar di bawah ini

38 Gambar 2.15 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.

39 BAB III PERANCANGAN DAN CARA KERJA RANGKAIAN Berdasarkan cara kerja dan fungsinya,pada alat penghitung jumlah penonton yang masuk pada stadion otomatis ini dibagi atas beberapa bagian/ blok. Berikut ini disajikan diagram blok rancangan penelitian dan penjelasan masing-masing blok. Sensor air Penguat sinyal Display seven segment Sensor siang/malam Penguat sinyal Motor stepper Driver motor stepper uc AT89S51 Penguat sinyal Switch buka Switch tutup Sensor counter lampu System stadion otomatis System counter penonton Gambar 3.1 Blok Diagram Rangkaian 3.1 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 Rangkaian ini berfungsi sebagai pusat kendali dari seluruh system yang ada. Rangkaian mikrokontroler ditunjukkan pada gambar berikut ini:

40 Gbr.3.2 Rangkaian Mikrokontroller At89s51 Pin 31 External Access Enable (EA) diset high (H). Ini dilakukan karena mikrokontroller AT89S8253 tidak menggunakan memori eskternal. Pin 18 dan 19 dihubungkan ke XTAL 12 MHz dan capasitor 33 pf. XTAL ini akan mempengaruhi kecepatan mikrokontroller AT89S51 dalam mengeksekusi setiap perintah dalam program. Pin 9 merupakan masukan reset (aktif tinggi). Pulsa transisi dari rendah ke tinggi akan me-reset mikrokontroller ini. Pin 32 sampai 39 adalah Port 0 yang merupakan saluran/bus I/O 8 bit open collector dapat juga digunakan sebagai multipleks bus alamat rendah dan bus data selama adanya akses ke memori program eksternal. Pada port 0 ini masing masing pin dihubungkan dengan resistor 4k7 ohm. Resistor 4k7 ohm yan dihubungkan ke port 0 befungsi sebagai pull up( penaik tegangan ) agar output dari mikrokontroller dapat mntrigger transistor. Pin 1 sampai 8 adalah port 1. Pin 21 sampai 28 adalah port 2. Dan Pin 10 sampai 17 adalah port 3. Pin 39 yang merupakan P0.0 dihubungkan dengan sebuah resistor 330 ohm dan

41 sebuah LED. Ini dilakukan hanya untuk menguji apakah 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 39 sudah bekerja sesuai dengan perintah yang diberikan, maka rangkaian minimum tersebut telah siap digunakan. Pin 20 merupakan ground dihubungkan dengan ground pada power supplay. Pin 40 merupakan sumber tegangan positif dihubungkan dengan + 5 volt dari power supplay 3.2 system counter penonton sensor counter Untuk dapat mengcounter penonton yang memasuki stadion, maka alat dilengkapi dengan sebuah sensor. sensor menggunakan sebuah pemancar infra merah dan sebuah potodioda. Sensor ini memanfaatkan pancaran dari pemancar infra merah yang diterima oleh potodioda. jika tidak ada orang yang melewati sensor, maka pancaran sinar infra merah tidak mengenai potodioda. Perbedaan intensitas pantulan inilah yang digunakan untuk mendeteksi adanya orang yang melewati sensor atau tidak. Rangkaian pemancar infra merah tampak seperti gambar di bawah ini:

42 Gambar 3.3 Pemancar Infra Merah Pada rangkaian di atas digunakan sebuah LED infra merah, dan Resistor yang digunakan adalah 100 ohm sehingga arus yang mengalir pada LED infra merah adalah sebesar: V 5 i = = = 0, 05 A atau 50 ma 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 fotodioda, kemudian akan diolah oleh rangkaian penerima agar menghasilkan sinyal tertentu, dimana jika fotodioda menerima pancaran sinar infra merah maka output dari rangkaian penerima ini akan mengeluarkan logika low (0), namun jika fotodioda tidak menerima pancaran sinar infra merah, maka output dari rangkaian penerima akan mengeluarkan logika high (1). Rangkaian penerima infra merah seperti gambar di bawah ini: Gambar 3.4 Rangkaian Penerima Sinar Infra Merah Fotodioda dioperasikan pada bias balik, dimana fotodioda ini akan memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan

43 hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil. Pada rangkaian di atas, output dari fotodioda diumpankan ke basis transistor tipe NPN C945, ini berarti untuk membuat transistor tersebut saturasi maka tegangan yang keluar dari fotodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika fotodioda mendapatkan sinar infra merah. Analisanya sebagai berikut: Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada fotodioda 15 Mohm, sehingga: R Vo = xvcc = x5 = 0,107Volt R1 + R Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C945, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak saturasi. Jika ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada fotodioda 300 Kohm, sehingga: R Vo = xvcc = x5 = 2, 619Volt R1 + R Vout akan diumpankan ke basis transistor C945, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan saturasi. Emiter transistor C945 diinputkan ke Op Amp LM 358 untuk diperkuat. LM358 merupakan IC penguat dengan dua Op Amp. Pada Op Amp pertama tegangan input akan diperkuat sampai maksimal 100 kali penguatan, dimana: A V = R Potensio 1KΩ

44 penguatan ini dapat diatur dengan mengatur hambatan pada potensio. Output Op Amp pertama akan diperkuat lagi sampai maksimum 100 kali penguatan. Dengan demikian penguatan dapat diatur sesuai dengan yang dikehendaki. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah display seven segment Untuk menampilkan jumlah penonton yang masuk ke dalam stadion diperlukan suatu rangkaian display yang dapat menampilkan jumlah penonton yang masuk ke dalam stadion tersebut Rangkaian display yang digunakan untuk menampilkan jumlah penonton yang masuk ke dalam stadion terlihat pada gambar berikut: Gambar rangkaian display seven segment Gambar 3.5 Rangkaian display seven segment

45 Display ini menggunakan 3 buah seven segment yang dihubungkan ke IC HEF 4094BP 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. Pada rangkaian display ini digunakan dua buah dioda yang berfungsi untuk menurunkan tegangan supply untuk seven segment. Satu buah dioda dapat menurunkan tegangan sekitar 0,6 volt. Jadi, apabila dioda yang digunakan dua buah maka tegangan yang dapat diturunkannya adalah 1,8 volt. Tegangan ini diturunkan agar umur seven segment lebih tahan lama dan karena tegangan maksimum seven segment adalah 3,7 volt 3.3 sistem stadion otomatis rangkaian pengendali motor stepper Rangkaian pengendali motor stepper digunakan agar atap stadion dapat membuka dan menutup secara otomatis. Rangkaian ini menggunakan motor stepper dan driver motor stepper. Motor stepper berfungsi untuk menggerakkan atap dan driver motor stepper berfungsi untuk mengendalikan motor stepper.rangkaian pengendali motor stepper dapat dilihat pada gambar berikut:

46 Gambar 3.6 Rangkaian Driver Motor Stepper Driver ini berfungsi untuk memutar motor stepper searah dengan jarum jam atau berlawanan arah dengan jarum jam. Rangkaian ini akan dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Jadi dengan memberikan sinyal high secara bergantian ke input dari rangkaian driver motor stepper tersebut, maka pergerakan motor stepper sudah dapat dikendalikan oleh mikrokontroler AT89S51. Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya. Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51. Basis dari masing-masing transistor diberi tahanan 10 Kohm untuk membatasi arus yang masuk ke transistor. Kolektor dihubungkan dengan kumparan yang terdapat pada motor stepper, kemudian kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 12 volt.dan emitor dihubungkan ke ground. Jika P0.0 diberi logika high (1), yang berarti basis pada transistor TIP 122 mendapat tegangan 5 volt, maka transistor akan aktip. Hal ini akan menyebabkan terhubungnya kolektor dengan emitor, sehingga kolektor mendapatkan tegangan 0 volt dari ground. Hal ini menyebabkan arus akan mengalir dari sumber tegangan 12 volt ke kumparan, sehingga kumparan akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini

47 akan menarik logam yang ada pada motor, sehingga motor mengarah pada kumparan yang memiliki medan magnet tesebut. Jika kemudian P0.0 di beri logika low (0), yang berarti transistor tidak aktip dan tidak ada arus yang mengair pada kumparan, sehingga tidak ada medan magnet pada kumparan. Dan disisi lain P0.1 diberi logika high (1), sehingga kumparan yang terhubung ke P0.1 akan menghasilkan medan magnet. Maka motor akan beralih kearah kumparan yang terhubung ke P0.1 tersebut. Seterusnya jika logika high diberikan secara bergantian pada input dari driver motor stepper, maka motor stepper akan berputar sesuai dengan arah logika high (1) yang diberikan pada inputnya. Untuk memutar dengan arah yang berlawanan dengan arah yang sebelumnya, maka logika high (1) pada input driver motor stepper harus diberikan secara bergantian dengan arah yang berlawanan dengan sebelumnya Sensor siang-malam Sensor ini berfungsi untuk mendeteksi keadaan siang/malam hari Sensor ini terdiri dari sebuah potodioda yang dihubungkan ke rangkaian penguat sinyal. Potodioda memiliki karakteristik berubahnya nilai hambatannya jika ada sinar infra merah yang mengenainya. Matahari sendiri memancarkan sinar infra merah yang cukup besar. Dengan demikian sensor ini dapat mengetahui ada/tidaknya sinar infra merah dari matahari. Jika terkena sinar matahari, maka hambatan pada potodioda ini akan mengecil, dan sebaliknya jika tidak terkena sinar matahari, maka hambatan pada potodioda ini akan berubah semakin besar. Perubahan inilah yang dijadika sebagai indikasi siang atau malam.

48 Sensor ini akan dihubungkan ke rangkaian penguat sinyal untuk diperkuat sinyalnya agar dapat memberikan logika high atau low ke mikrokontroler AT89S51. Gambar hubungan antara sensor ini dengan rangkaian penguat ditunjukkan pada gambar 3.6 berikut ini : Gambar 3.7 Photodioda Dan Rangkaian Penguat Prinsip kerja dari rangkaian sensor siang/malam sama dengan prinsip kerja rangkaian counter penonton yang telah dijelaskan sebelumnya.fotodioda dioperasikan pada bias balik, dimana fotodioda ini akan memiliki hambatan sekitar 15 s/d 20 Mohm jika tidak terkena sinar infra merah, dan hambatannya akan berubah menjadi sekitar 80 s/d 300 Kohm jika terkena sinar infra merah tergantung dari besarnya intensitas yang mengenainya. Semakin besar intensitasnya, maka hambatannya semakin kecil.

49 Pada rangkaian di atas, output dari fotodioda diumpankan ke basis transistor tipe NPN C945, ini berarti untuk membuat transistor tersebut saturasi maka tegangan yang keluar dari fotodioda harus lebih besar dari 0,7 volt. Syarat ini akan terpenuhi jika fotodioda mendapatkan sinar infra merah. Analisanya sebagai berikut: Jika tidak ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada fotodioda 15 Mohm, sehingga: R Vo = xvcc = x5 = 0,107Volt R1 + R Vout akan diumpankan ke basis dari transistor C945, karena tegangannya hanya 0,107 Volt maka transistor tidak saturasi. Jika ada sinar infra merah yang mengenai fotodioda, maka hambatan pada fotodioda 300 Kohm, sehingga: R Vo = xvcc = x5 = 2, 619Volt R1 + R Vout akan diumpankan ke basis transistor C945, karena tegangannya lebih besar dari 0,7 volt yaitu 2,619 Volt maka transistor akan saturasi. Emiter transistor C945 diinputkan ke Op Amp LM 358 untuk diperkuat. LM358 merupakan IC penguat dengan dua Op Amp. Pada Op Amp pertama tegangan input akan diperkuat sampai maksimal 100 kali penguatan, penguatan ini dapat diatur dengan mengatur hambatan pada potensio. Output Op Amp pertama akan diperkuat lagi sampai maksimum 100 kali penguatan. Dengan demikian penguatan dapat diatur sesuai dengan yang dikehendaki. LED ini akan menyala jika sensor menerima sinar infra merah, dan akan mati jika sensor tidak menerima sinar infra merah.

50 3.3.3 Rangkaian switch buka dan tutup Ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk membuka atap, mikrokontroler tidak mengetahui apakah atap sudah terbuka lebar atau belum. Hal yang sama juga terjadi ketika mikrokontroler memerintahkan motor untuk menutup atap, mikrokontroler tidak mengetahui apakah atap sudah tertutup rapat atau belum. Karena itu dibutuhkan sebuah saklar batas yang dapat mengetahui kedua keadaan tersebut. Dalam hal ini digunakan sebuah saklar batas untuk buka atap, yang berfungsi untuk mengetahui apakah atap sudah terbuka lebar atau belum, dan sebuah saklar batas untuk tutup atap yang berfungsi untuk mengetahui apakah atap sudah tertutup rapat atau belum. Rangkaian saklar batas untuk buka atap hanya terdiri dari sebuah saklar yang dihubungkan ke ground dan ke mikrokontroler AT89S51. Rangkaiannya seperti gambar dibawah ini, Gambar 3.8 Rangkaian Switch Batas Untuk Buka Dan Tutup Atap Ketika saklar batas dalam keadaan terbuka, kondisi P1.0 adalah high. Namun jika atap menyentuh saklar, maka P1.0 akan terhubung ke ground, yang menyebabkan kondisi P1.0 akan berubah dari high (1), menjadi low (0). Perubahan kondisi pada P1.0 inilah yang dikenali oleh mikrokontroler sebagai tanda bahwa atap telah terbuka lebar, maka mikrokontroler akan memerintahkan motor stepper untuk berhenti berputar, sehingga atap tidak terbuka lebih lebar lagi.

51 Saklar batas untuk tutup atap juga mempunyai rangkaian dan cara kerja yang sama dengan rangkaian saklar batas untuk buka atap, perbedaannya hanya terletak pada hubungannya dengan mikrokontroler AT89S Rangkaian lampu Rangkaian lampu ini berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan lampu secaraotomatis, ketika atap di buka dan ditutup. Rangkaiannya seperti gambar di bawah ini: Gambar 3.9 Rangkaian Lampu Pada rangkaian ini, lampu yang digunakan adalah lampu LED. Lampu LED ini akan menyala jika positipnya dihubungkan ke sumber tegangan positip dan negatipnya dihubungkan ke ground. Pada gambar rangkaian, transistor berfungsi sebagai saklar elektronik yang dapat menghidupkan dan mematikan lampu LED. Dari gambar dapat dilihat bahwa

52 negatip lampu LED dihubungkan ke kolektor dari transistor NPN (2SC945), ini berarti jika transistor dalam keadaan aktip maka kolektor akan terhubung ke emitor dimana emitor langsung terhubung ke ground yang menyebabkan tegangan di kolektor menjadi 0 volt, keadaan ini akan mengakibatkan LED menyala. Sebaliknya jika transistor tidak aktip, maka kolektor tidak terhubung ke emitor, sehingga tegangan pada kolektor menjadi 5 volt, keadaan ini menyebabkan LED mati. Transistor yang digunakan dalam rangkaian di atas adalah transistor jenis NPN, transistor jenis ini akan aktip apabila tegangan pada basis lebih besar dari 0,7 volt. Resistor 4,7 Kohm pada basis berguna untuk membatasi arus yang masuk pada basis agar transistor tidak rusak.

53 BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN PROGRAM 4.1 Pengujian Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 Untuk mengetahui apakah rangkaian mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik, maka dilakukan pengujian. Pengujian bagian ini dilakukan dengan memberikan program sederhana pada mikrokontroller AT89S51. Programnya adalah sebagai berikut: Loop: Setb P0.0 Acall tunda Clr P0.0 Acall tunda Sjmp Loop Tunda: Mov r7,#255 Tnd: Mov r6,#255 Djnz r6,$ Djnz r7,tnd Ret Program di atas bertujuan untuk menghidupkan LED yang terhubung ke P0.0 selama ± 0,13 detik kemudian mematikannya selama ± 0,13 detik secara terus menerus. Perintah Setb P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika high yang menyebabkan LED menyala. Acall tunda akan menyebabkan LED ini hidup selama beberapa saat. Perintah Clr P0.0 akan menjadikan P0.0 berlogika low yang menyebabkan LED akan mati. Perintah Acall tunda akan menyebabkan LED ini mati selama beberapa saat.

54 Perintah Sjmp Loop akan menjadikan program tersebut berulang, sehingga akan tampak LED tersebut tampak berkedip. Lamanya waktu tunda dapat dihitung dengan perhitungan sebagai berikut : Kristal yang digunakan adalah kristal 12 MHz, sehingga 1 siklus mesin membutuhkan waktu = MHz = mikrodetik. Mnemonic Siklus Waktu Eksekusi MOV Rn,#data 2 2 x 1 μd = 2 μd DJNZ 2 2 x 1 μd = 2 μd RET 1 1 x 1 μd = 1 μd Tunda: mov r7,#255 Tnd: mov r6,#255 djnz r6,$ 255 x 2 = 510 x 255 = djnz r7,loop3 djnz r2,loop8 ret Jadi waktu yang dibutuhkan untuk mengerjakan program di atas adalah μdetik atau dapat dibulatkan menjadi 0,13 detik. Jika program tersebut diisikan ke mikrokontroller AT89S51, kemudian mikrokontroller dapat berjalan sesuai dengan program yang diisikan, maka rangkaian minimum mikrokontroller AT89S51 telah bekerja dengan baik.

55 4.2 Pengujian Rangkaian Display Seven Segmen Pengujian pada rangkaian ini dapat dilakukan dengan menghubungkan rangkaian ini dengan rangkaian mikrokontroler, kemudian memberikan data tertentu pada port serial dari mikrokontroler yang terletak pada p3.0 dan p3.1. Seven segmen yang digunakan adalah common anoda, dimana semen akan menyala jika diberi logika 0 dan sebaliknya segmen akan mati jika diberi logika 1. Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian Display Seven Segment Dari hasil pengujian diperoleh data yang harus dikirimkan ke port serial untuk menampilkan angka desimal adalah sebagai berikut:

56 Angka Data yang dikirim 1 0ECH 2 18H 3 88H 4 0C4H 5 82H 6 02H 7 0E8H 8 0h 9 80H 0 20H Table 4.1 konfigurasi nilai heksadecimal dengan nilai desimal Program yang diisikan pada mikrokontroler untuk menampilkan nilai-nilai tersebut adalah sebagai berikut: bil0 equ 20h bil1 equ 0ech bil2 equ 18h bil3 equ 88h bil4 equ 0c4h bil5 equ 82h bil6 equ 02h bil7 equ 0e8h

57 bil8 equ 0h bil9 equ 80h Loop: mov sbuf,#bil0 Jnb ti,$ Clr ti sjmp loop Program di atas akan menampilkan angka 0 pada semua seven segmen. Sedangkan untuk menampilkan 3 digit angka yang berbeda pada seven segmen adalah dengan mengirimkan ke 3 data angka yang akan ditampilkan pada seven segmen. Programnya adalah sebagai berikut : Loop: mov sbuf,#bil1 Jnb ti,$ Clr ti mov sbuf,#bil2 Jnb ti,$ Clr ti mov sbuf,#bil3 Jnb ti,$ Clr ti sjmp loop Program di atas akan menampilkan angka 1 pada seven segmen ketiga, angka 2 pada seven segmen kedua dan angka 3 pada seven segmen pertama.

58 4.3 Pengujian Rangkaian Driver Motor Stepper Rangkaian driver motor stepper ini terdiri dari empat masukan dan empat keluaran, dimana masing-masing masukan dihubungkan dengan mikrokontroler AT89S51 dan keluarannya dihubungkan ke motor stepper. Rangkaian ini akan bekerja memutar motor stepper jika diberi sinyal high (1) secara bergantian pada ke-4 masukannya. Rangkaiannya seperti gambar di bawah : gambar 4.2 pengujian rangkaian pengendali motor stepper Rangkaian ini terdiri dari 4 buah transistor NPN TIP 122. Masing-masing transistor dihubungkan ke P0.0, P0.1, P0.2 dan P0.3 pada mikrokontroler AT89S51.