ARTIKEL 1.1 Latar Belakang Masalah Sholat lima waktu merupakan suatu kewajiban bagi semua umat muslim baik dimanapun maupun kapanpun. Untuk itu kita sebagai umat muslim senantiasa menjalankan sholat lima waktu tersebut baik di rumah, di mushola, di masjid maupun di manapun kita berada. Sebagai acuan dalam melaksanakan sholat lima waktu kita senantiasa meihat waktu atau jam, oleh karena itu penulis akan merancang sistem yang dapat digunakan sebagai penunjuk sholat lima waktu dengan berbasis mikrokontroler AT89S52. Dalam kesempatan ini penulis ingin merancang sistem penunjuk sholat lima waktu yang akan di manfaatkan disebuah masjid yang berada diwilayah sekitar penulis Semoga apa yang penulis rancang tersebut dapat dipergunakan sebagaimana mestinya untuk keperluan penunjuk sholat lima waktu. 1.2 Rumusan Masalah Bagaimana merancangan alat penampil sholat lima waktu yang dapat dijadikan pedoman bagi jama ah Masjid. Dengan menggunakan mikrokontroler AT89S52 dan tampilan digital sehingga mudah untuk dilihat oleh jama ah Masjid. 1.3 Batasan Masalah Untuk menghindari meluasnya bahasan maka perlu adanya batasan-batasan masalah yang meliputi : 1. Merancang sistem penunjuk sholat lima waktu menggunakan mikrokontroler AT89S52 dengan keluaran tampilan digital untuk 1
2 waktu, kalender dan masing-masing waktu sholat. 2. Merancang sistem penunjuk waktu dengan menggunakan tombol untuk mengatur tampilan waktu dan kalender secara manual. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuannya dalam penulisan laporan tugas akhir ini adalah : 1. Merancang alat penunjuk sholat lima waktu dengan keluaran tampilan digital. 2. Menjelaskan cara pembuatan alat penampil waktu sholat digital. 3. Menjelaskan cara kerja dari alat penampil waktu sholat digital. 1.5 Manfaat Penelitian Manfaat dari alat yang dibuat dalam penelitian ini adalah : 1. Dapat merancang alat penunjuk waktu sholat lima waktu dengan keluaran digital. 2. Dapat menjelaskan cara pembuatan alat penampil waktu sholat digital. 3. Dapat menjelaskan cara kerja dari alat penampil waktu sholat digital 1.6 Mikrokontroler AT89S52 Mikrokontroler adalah komponen elektronika yang terdiri dari sebuah mikroprosesor yang digabungkan dengan I/O dan memori (RAM/ROM) akan membentuk sebuah sistem mikrokomputer. mikrokontroler terdiri dari unit mikroprosesor, memory, I/O, dan periferal. Mikrokontroler mempunyai banyak jenis salah satunya adalah AT89S52. Mikrokontroler AT89S52 merupakan pengembangan dari mikrokontroler MCS-51. Mikrokontroler ini biasa disebut juga dengan
3 mikrokontroler CMOS 8 bit dengan 8 Kbyte yang dapat diprogram sampai 1000 kali pemograman. Selain itu AT89S52 juga mempunyai kapasitas RAM sebesar 256 bytes, 32 saluran I/O, Watchdog timer, dua pointer data, tiga buah timer/counter 16-bit, programmable UART (Serial Port). Memori Flash digunakan untuk menyimpan perintah (instruksi) berstandar MCS-51, sehingga memungkinkan mikrokontroler ini bekerja sendiri tanpa diperlukan tambahan chip lainnya (single chip operation), mode operasi keping tunggal yang tidak memerlukan external memori dan memori flashnya mampu diprogram hingga seribu kali. Hal lain yang menguntungkan adalah sistem pemograman menjadi lebih sederhana dan tidak memerlukan rangkaian yang rumit. Sebuah mikrokontroler dapat berfungsi/bekerja apabila telah terisi oleh program. Program terlebih dahulu dimasukan kedalam memori sesuai dengan kebutuhan penggunaan pengontrol yang diperlukan dan yang hendak dijalankan. Program yang dimasukan kedalam mikrokontroler Atmel 89S52 adalah berupa file heksa (Hex File), dan program tersebut berisikan instruksi atau perintah untuk menjalankan sistem kontrol. Mikrokontroler merupakan single chip computer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi 6 kontrol, mikrokontroler berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan perkembangan teknologi baru. Dalam perkembangannya sampai saat ini, sudah banyak produk mikrokontroler yang telah diproduksi oleh berbagai perusahaan pembuat IC (Integrated Circuit) diantara salah satunya adalah jenis mikrokontroler yang digunakan dalam perancangan alat ini yaitu mikrokontroler seri 8052 yang dibuat oleh ATMEL, dengan kode produksi AT89S52.
4 Gambar 3.1 Bentuk Mikrokontroler AT89S52 1.7 RTC DS1307 Real-time clock DS1307 adalah IC yang dibuat oleh perusahaan Dallas Semiconductor. DS1307 merupakan sebuah IC yang dapat digunakan sebagai pengaturan waktu yang meliputi detik, menit, jam, hari, tanggal, bulan dan tahun. Pengaksesan data dilakukan dengan sistem serial sehingga hanya membutuhkan dua jalur untuk komunikasi yaitu jalur clock untuk membawa informasi data clock dan jalur data yang membawa data. a. Fitur-fitur DS1307 DS1307 memiliki fitur sebagai berikut : i. Real-time clock menyimpan data-data detik, menit, jam, tanggal dan bulan dalam seminggu, dan tahun valid hingga 2100. ii. iii. iv. 56-byte, battery-backed, RAM (Random Access Memory) Nonvolatile. Antarmuka serial Two-wire (I2C). Sinyal keluaran gelombang kotak terprogram (Programmable squarewave). v. Konsumsi daya kurang dari 500nA menggunakan mode baterai cadangan dengan operasional osilator.
5 vi. vii. Tersedia fitur industri dengan ketahanan suhu: -40 C hingga +85 C. Tersedia dalam kemasan 8-pin DIP atau SOIC. b. Konfigurasi Pin DS1307 Susunan kaki-kaki dari IC DS1307 diperlihatkan seperti pada gambar 2.1. Gambar 3.2 Pin RTC DS1307 Penjelasan dari masing-masing kaki adalah sebagai berikut : i. X1 dan X2 adalah pin yang dihubungkan dengan kristal 32.768 KHz. ii. iii. iv. VBAT adalah pin yang dihubungkan masukan baterai +3V. GND adalah pin yang dihubungkan Ground. SDA adalah pin yang difungsikan sebagai jalur data. v. SCL adalah pin yang fungsikan sebagai jalur clock. vi. SQW/OUT adalah pin yang digunakan sebagai keluaran sinyal kotak. vii. VCC adalah pin untuk mencatu tegangan 5V.
6 c. Peta Alamat DS1307 Pemetaan alamat pada RTC DS1307 dimana register-register DS1307 ditempatkan pada lokasi pengalamatan 00h sampai 07h. sedangkan register-register RAM (Random Access Memory) ditempatkan pada lokasi pengalamatan 08h sampai 3Fh. Khusus alamat 02H, bit-6 LOW untuk siklus jam 00 24 dan HIGH untuk siklus jam 00 12. Bit-5 HIGH pada saat PM dan LOW pada saat AM atau angka puluhan jika bit-6 LOW. d. Register Kontrol DS1307 Register kontrol pada RTC DS1307 digunakan untuk mengontrol operasi pada pin SQW/OUT. Keterangan bit-bit pada register kontrol : i. Bit-7: Output Control (OUT) Bit-7 adalah keadaan jika pin SQW/OUT di-disable sehingga tidak mengeluarkan clock, bit-7 ini menentukan level sinyal yang keluar dari pin SQW/OUT. Jika bit-7 ini LOW, maka level pin SQW/OUT ikut LOW dan jika bit-7 ini HIGH, maka level pin SQW/OUT ikut HIGH. ii. Bit-4: Square-wave Enable Digunakan untuk enable/disable keluarnya clock dari pin SQW/OUT. HIGH berarti enable dan LOW berarti disable. Frekuensi sinyal clock yang keluar dari pin SQW/OUT ditentukan oleh kondisi bit-1 dan bit- 0. iii. Bit 1, 0: Rate Select (RS1, RS0) Digunakan untuk menentukan frekuensi yang keluar dari pin SQW/OUT. Kombinasi nilai RS0, dan RS1 menghasilkan output gelombang kotak dengan nilai frekuensi masing-masing.
7 1.8 IC ULN2803 ULN2803 adalah chip Integrated Circuit (IC) berupa rangkaian transistor Darlinton dengan Tegangan Tinggi. Hal ini memungkinkan untuk membuat antarmuka sinyal TTL dengan beban tegangan tinggi. Chip mengambil sinyal tingkat rendah (TLL, CMOS, PMOS, NMOS - yang beroperasi pada tegangan rendah dan arus rendah) dan bertindak sebagai relay, menyalakan atau mematikan tingkat sinyal yang lebih tinggi di sisi yang berlawanan. Gambar 3.3 Sinyal pada ic ULN2803 Sebuah sinyal TTL beroperasi dalam selang 0-5V, dengan segala sesuatu antara 0,0 dan 0.8V dianggap "rendah" (off), dan 2,2 sampai 5.0V dianggap "tinggi" (on). Daya maksimum yang tersedia pada sinyal TTL tergantung pada jenisnya, tetapi umumnya tidak melebihi 25mW (~ 5mA @ 5V), sehingga tidak cukup untuk sesuatu seperti kumparan relay. Di sisi output ULN2803 umumnya berada pada selang nilai 50V/500mA, sehingga dapat mengoperasikan beban kecil secara langsung. Pada aplikasi lain, sering digunakan untuk daya kumparan dari satu atau lebih relay, yang
8 memungkinkan tegangan yang lebih tinggi atau arus yang lebih kuat, dikontrol oleh sinyal tingkat rendah. Dalam aplikasi arus kuat (listrik), ULN2803 menggunakan tingkat rendah (TTL) sinyal untuk mengaktifkan ataupun mematikan sinyal tegangan/arus yang lebih tinggi pada sisi output. Secara fisik ULN2803 adalah konfigurasi IC 18-pin dan berisi delapan transistor NPN. Pins 1-8 menerima sinyal tingkat rendah, pin 9 sebagai grounding (untuk referensi tingkat sinyal rendah). Pin 10 adalah COM pada sisi yang lebih tinggi dan umumnya akan dihubungkan ke tegangan positif. Pins 11-18 adalah output (Pin 1 untuk Pin 18, Pin 2 untuk 17, dst). Gambar 3.4 ic ULN 2803 ULN2803 datang dalam konfigurasi IC 18-pin dan mencakup delapan (8) transistor. Pins 1-8 menerima sinyal tingkat rendah, pin 9 didasarkan (untuk referensi tingkat sinyal rendah). Pin 10 adalah umum pada sisi yang tinggi dan umumnya akan dihubungkan ke positif dari tegangan yang Anda lamar ke kumparan relay. Pins 11-18 adalah output (Pin 1 drive Pin 18, Pin 2 drive 17, dll). 1.9 IC HCF4094
9 HCF4094 adalah sirkuit terpadu monolitik dibuat dalam oksida logam teknologi semikonduktor tersedia di PDIP-16 dan SO-16 paket. The HCF4094 adalah 8 tahap, pergeseran seri mendaftar memiliki kait penyimpanan yang terkait dengan setiap tahap untuk nyala data dari masukan serial ke paralel output buffer 3-state. Output paralel dapat dihubungkan langsung ke jalur bus umum. Data bergeser pada transisi jam positif. Data dalam setiap tahap register geser ditransfer ke penyimpanan mendaftar ketika input STROBE tinggi. Data dalam penyimpanan mendaftar muncul di output setiap kali OUTPUT-ENABLE sinyal tinggi. Dua output seri telah disiapkan untuk Cascading sejumlah HCF4094 perangkat. Data tersedia di QS terminal output serial pada sisi clock positif untuk memungkinkan operasi kecepatan tinggi dalam sistem mengalir di mana waktu naik jam cepat. Informasi serial yang sama, tersedia di terminal Q'S pada jam tepi negatif berikutnya, menyediakan sarana untuk Cascading HCF4094 perangkat ketika waktu naik jam lambat. Gambar 3.5 ic HCF4094 1.10 Transistor Transistor adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listrik.
10 Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal. Tegangan atau arus yang dipasang di satu terminalnya mengatur arus yang lebih besar yang melalui 2 terminal lainnya. Transistor adalah komponen yang sangat penting dalam dunia elektronik modern. Dalam rangkaian analog, transistor digunakan dalam amplifier (penguat). Rangkaian analog melingkupi pengeras suara, sumber listrik stabil, dan penguat sinyal radio. Dalam rangkaian-rangkaian digital, transistor digunakan sebagai saklar berkecepatan tinggi. Beberapa transistor juga dapat dirangkai sedemikian rupa sehingga berfungsi sebagai logic gate, memori, dan komponenkomponen lainnya. a. Cara Kerja Transistor Dari banyak tipe-tipe transistor, pada awalnya ada dua tipe dasar transistor, bipolar junction transistor (BJT) atau transistor bipolar dan fieldeffect transistor (FET), yang masing-masing bekerja secara berbeda. Transistor bipolar dinamakan demikian karena kanal konduksi utamanya menggunakan dua polaritas pembawa muatan elektron dan lubang, untuk membawa arus listrik. Dalam BJT, arus listrik utama harus melewati satu daerah atau lapisan pembatas dinamakan depletion zone, dan ketebalan lapisan ini dapat diatur dengan kecepatan tinggi dengan tujuan untuk mengatur aliran arus utama tersebut. Field-effect transistor (FET) juga dinamakan transistor unipolar karena hanya menggunakan satu jenis pembawa muatan (elektron atau hole, tergantung dari tipe FET). Dalam FET, arus listrik utama mengalir dalam satu kanal konduksi sempit dengan depletion zone di kedua sisinya (dibandingkan dengan transistor bipolar dimana daerah Basis memotong arah arus listrik utama). Dan ketebalan dari daerah perbatasan ini dapat dirubah dengan perubahan tegangan yang diberikan, untuk mengubah ketebalan kanal konduksi tersebut.
11 B E C PNP G D S P-channel B C E NPN G D S N-channel BJT JFET Gambar 3.6 Simbol transistor dari berbagai tipe b. Transistor NPN Transistor NPN terdiri dari selapis semikonduktor tipe-p di antara dua lapisan tipe-n. Arus kecil yang memasuki basis pada tunggal emitor dikuatkan di keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor NPN hidup ketika tegangan basis lebih tinggi daripada emitor. Tanda panah dalam simbol diletakkan pada kaki emitor dan menunjuk keluar (arah aliran arus konvensional ketika peranti dipanjar maju). c. Transistor PNP Transistor PNP terdiri dari selapis semikonduktor tipe-n di antara dua lapis semikonduktor tipe-p. Arus kecil yang meninggalkan basis pada moda tunggal emitor dikuatkan pada keluaran kolektor. Dengan kata lain, transistor PNP hidup ketika basis lebih rendah daripada emitor. Tanda panah pada simbol diletakkan pada emitor dan menunjuk kedalam. 1.11 Resistor Resistor atau yang biasa disebut (bahasa Belanda) werstand, tahanan atau penghambat, adalah suatu komponen elektronik yang memberikan hambatan terhadap perpindahan elektron (muatan negatif). Resistor disingkat dengan huruf "R" (huruf R besar). Satuan resistor adalah Ohm, yang menemukan adalah George Ohm (1787-1854), seorang ahli fisika bangsa Jerman. Tahanan bagian dalam ini dinamai konduktansi. Satuan
12 konduktansi ditulis dengan kebalikan dari Ohm. Kemampuan resistor untuk menghambat disebut juga resistansi atau hambatan listrik. Besarnya diekspresikan dalam satuan Ohm. Suatu resistor dikatakan memiliki hambatan 1 Ohm apabila resistor tersebut menjembatani beda tegangan sebesar 1 Volt dan arus listrik yang timbul akibat tegangan tersebut adalah sebesar 1 ampere, atau sama dengan sebanyak 6.241506 1018 elektron per detik mengalir menghadap arah yang berlawanan dari arus dengan nilai (tegangan electron) Qe=1,602 10-19 C. Gambar 3.7 Bentuk fisik dari resistor Cara membaca kode warna pada resistor adalah warna ke satu menyatakan angka, warna ke dua menyatakan angka, warna ke tiga menyatakan banyaknya nol, warna ke empat menyatakan batas toleransi ukur. Besarnya angka menurut warna dapat dilihat pada tabel 3.1. Contoh membaca resistor dengan urutan gelang warna kuning, ungu, oranye, dan emas: Kuning = 4. Ungu = 7. Orange = 000. Emas = Toleransi 5 % Nilai dari resistor adalah Ohm atau 47k Ohm.
13