IMPLEMENTASI DTMF 4-BIT SEBAGAI PENGANDALI BEBAN LSITRIK RUMAH MENGGUNAKAN HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 TUGAS AKHIR disusun oleh Aan Rahmadani 07.01.2175 JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER AMIKOM YOGYAKARTA 2013
IMPLEMENTATION OF DTMF-4 BIT SAFETY OPEN CLOSE DOOR HOME FOR USING MOBILE BASED MICROCONTROLLER AT89S51 IMPLEMENTASI DTMF 4-BIT SEBAGAI PENGENDALI BEBAN LISTRIK RUMAH MENGGUNAKAN HANDPHONE BERBASIS MIKROKONTROLLER AT89S51 Aan Rahmadani Dosen Pembimbing: Sudarmawan Jurusan Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA ABSTRACT Advances in communications technology has provided enormous benefits for society. Communication links can be easily done with an almost infinite distance, either by telephone, mobile phone or internet, so that GSM and CDMA providers trying to put a number of BTS (Base Tranceiver Station) globally to the user or the user can more easily perform activities of communication without ignoring certain distances. This remote communication devices, a technology that can be applied as a medium that can simplify daily activities. These activities are the controlling electrical load controller. This technology is the application of signal use DTMF (Dual Tone Multi Frequency) which is an information signal in the form of tones at a particular frequency sent by the mobile station to another mobile station. Controlling the electrical load controller can be used on a relatively wide range. Mechanism of this circuit uses IC AT89S51 microcontroller as a series of controllers, a translator IC MT8870 DTMF input signal and IC optocoupler and triac BTA40 as a driver circuit for the activation of AC loads to be applied. Keyword: Microcontroller, AT89S51, DTMF 4-Bit, Mobile, electrical load controller. 1
1. Pendahuluan Kemajuan teknologi di bidang komunikasi telah memberikan manfaat yang sangat besar bagi masyarakat. Hubungan komunikasi dapat dengan mudah dilakukan dengan jarak yang hampir tidak terbatas, baik dengan menggunakan telepon, mobile phone ataupun internet, sehingga provider GSM maupun CDMA berusaha menempatkan sejumlah BTS (Base Tranceiver Station) secara global agar pengguna atau user dapat lebih mudah melakukan aktifitas komunikasi tanpa menghiraukan jarak-jarak tertentu. Alat komunikasi jarak jauh ini, merupakan teknologi yang dapat diaplikasikan sebagai suatu media yang dapat mempermudah aktivitas sehari-hari. Aktivitas tersebut adalah pengendali beban listrik. Teknologi ini merupakan aplikasi dari pemanfaatan sinyal DTMF (Dual Tone Multi Frequency) yang merupakan sinyal informasi berupa nada pada frequency tertentu yang dikirim oleh mobile station menuju mobile station lain. Pengendali Beban listrik ini dapat digunakan pada jarak yang relatif luas. Mekanisme rangkaian ini menggunakan IC mikrokontroller AT89S51 sebagai rangkaian pengendali, IC MT8870 sebagai penerjemah sinyal input DTMF dan IC optocoupler dan triac BTA40 sebagai rangkaian driver untuk aktivasi beban AC yang akan diaplikasikan. Teknologi tidak hanya sebagai media komunikasi, teknologi yang berada dalam ruang lingkup teknik telekomunikasi ini dapat pula diaplikasikan sebagai suatu media yang dapat mempermudah aktivitas sehari-hari. Salah satunya sebagai pengendali pintu rumah (Home Controller). Teknologi ini merupakan aplikasi dari pemanfaatan sinyal DTMF (Dual Tone Multi Frequency) yang merupakan sinyal informasi berupa nada pada frequency tertentu yang dikirim oleh mobile station menuju mobile station lain. Mekanisme rangkaian ini menggunakan IC mikrokontroller AT89S51 sebagai rangkaian pengendali dan IC MT8870 sebagai penerjemah sinyal input DTMF serta IC optocoupler dan triac BTA40 sebagai rangkaian driver untuk aktivasi beban AC yang akan diaplikasikan. Untuk itu penulis memiliki ide untuk membuat mikrokontroller dengan topik dari proyek TI Yang berjudul " Implementasi DTMF 4 BIT Sebagai Pengendali Beban Listrik Rumah Menggunakan Handphone Berbasis Mikrokontroller AT89S51 sebagai alat untuk mempermudah menutup dan membuka pintu secara otomatis. 2
2. Landasan Teori 2.1 Mikrokontroller Mikrokontroler adalah teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer dengan teknologi baru. Teknologi ini memanfaatkan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil, serta dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak. Sehingga jika dibandingkan dengan mikroposesor, mikrokontroler memiliki kelebihan dalam bidang ekonomis, karena mempunyai harga yang lebih murah 1. Mikrokontroler dilengkapi dengan CPU, memori serta input dan output. Namun mempunyai kelemahan dibandingkan dengan komputer yaitu tidak dapat menjalankan lebih dari satu program sekaligus (misalnya pengolah kata, pengolah angka, dan lain sebagainya). Karena di dalam mikrokontroler hanya satu program saja yang dapat disimpan. 2.1.1 Mikrokontroller AT89S51 Mikrokontroler adalah suatu terobosan teknologi mikroprosesor dan mikrokomputer dengan teknologi baru. Teknologi ini memanfaatkan teknologi semikonduktor dengan kandungan transistor yang lebih banyak namun hanya membutuhkan ruang yang kecil, serta dapat diproduksi dalam jumlah yang banyak. Sehingga jika dibandingkan dengan mikroposesor, mikrokontroler memiliki kelebihan dalam bidang ekonomis, karena mempunyai harga yang lebih murah. Mikrokontroller AT89S51 mempunyai 40 kaki, 32 di antaranya adalah kaki untuk keperluan port paralel. Satu port paralel terdiri 8 kaki, dengan demikian 32 kaki tersebut membuntuk 4 port paralel. Port-port paralel tersebut dikenal dengan port 0, port 1, port 2, port 3. Nomor dari masing-masing kaki mulai dari 0 sampai 7, kaki pertama port 0 disebut P0.0 dan kaki terakhir untuk port 3 adalah P3.7. 2.1.2 Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) Dual Tone Multiple Frequency (DTMF) adalah teknik mengirimkan angka-angka pembentuk nomor telpon yang dikodekan dengan 2 nada yang dipilih dari 8 buah frekuensi yang sudah ditentukan 2. 8 frekuensi tersebut adalah 697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz, 1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz dan 1633 Hz, seperti terlihat dalam Gambar 2.4 bahwa angka 1 dikodekan dengan 1 Iswanto. 2009. Belajar Sendiri Mikrokontroler AT90S2313 dengan Basic Compiler. Penerbit Andi : Yogyakarta 2 Loker,R. David and Erie,State Penn. DTMF Encoder and Decoder using Labview hal. 5.The Behrend College.2002 3
697 Hz dan 1209 Hz, angka 9 dikodekan dengan 852 Hz dan 1477 Hz. Kombinasi dari 8 frekuensi tersebut bisa dipakai untuk meng-kode-kan 16 tanda, tapi pada pesawat telepon biasanya tombol A B C dan D tidak dipakai. 2.1.3 IC MT8870 MT8870 adalah sebuah DTMF yang komplit, yang di dalamnya terdapat receiver yang terintegrasi antara bandsplit filter dan fungsi digital decoder 3. Bagian filternya menggunakan pensaklaran kapasitor untuk kelompok filter tinggi dan rendah, dekodernya menggunakan teknik digital counting untuk mendeteksi dan mengkodekan 16 nada DTMF menjadi kode 4 bit 4. Rangkaian dekoder DTMF ini berfungsi untuk mengkodekan sinyal yang dikirim oleh pesawat telepon/hp sehingga menjadi data digital yang dapat dipahami oleh mikrokontroler. MT8870 adalah penerima DTMF lengkap yang merupakan pendeteksi 2 frekuensi rendah dan tinggi untuk diubah menjadi data digital 4 bit dengan keluaran Q4, Q3, Q2, Q1. Q4 berfungsi sebagai MSB (Most Significant Bit) sedangkan Q1 berfungsi sebagai LSB (Low Significant Bit). Dengan jumlah output sebanyak 4, maka akan dihasilkan sebanyak 2 4 atau sama dengan 16 jenis 2.1.4 BASCOM 8051 BASIC (Beginner s All-purpose Symbolic Instruction Code) adalah bahasa pemograman tingkat tinggi yang di kembangkan oleh John Kemeney dan Thomas Kurtz pada pertengahan tahun 1960-an di Dartmouth College. Basic adalah salah satu bahasa pemograman tingkat tinggi yang paling awal dan sederhana. Meskipun sederhana, BASIC banyak di gunakan untuk beragam aplikasi bisnis. Merkipun terdapat standar ANSI untuk BASIC, sebagian versi BASIC menambahkan fitur-fitur tambahan. Visual Basic yang dikeluarkan oleh Microsoft, sebagai contoh mempunyai fitur-fitur object-oriented. Bascom-8051 adalah program BASIC compiler berbasis Windows untuk keluarga 8051 seperti AT89S51, AT89c2051 dan yang lainya. BASCOM-8051 merupakan pemrogram dengan bahasa tingkat tinggi BASIC yang dikembangkan oleh MCS Electronic. 3 MITEL 1997, Aplication of the MT8870 Integrated DTMF Receiver 4 Loker,R. David and Erie,State Penn. DTMF Encoder and Decoder using Labview hal.25.the Behrend College.2002 4
2.1.5 AVR Studio 4 AVR Studio 4 merupakan software buatan ATMEL corporation. Software ini biasa digunakan untuk mensimulasikan program yang telah dibuat di Code Vision AVR. Dengan demikian dapat unutk mengetahui jalannya program tanpa harus mendownload ke mikrokontroler. Untuk mulai menggunakan AVR Studio 4, membuat dahulu kode program di CodeVision AVR setelah itu dicompile kode program (Shit+F9). Kemudian membuka file.coff nya dengan AVR Studio 4. Fungsi Software ini adalah membuat kode program, mengcompile program agar bisa didownload ke mikrokontroler, dan mensimulasikan program itu sendiri. 3. Perancangan Sistem 3.1. Gambaran umum Pada bab III akan dibahas cara membuat atau mengaplikasikan sebuah mikrokontroler AT89S51 pada pengontrol alat listrik dengan metode DTMF. Disamping itu pula pada bab ini akan dijelaskan tentang perancangan dan pembuatan software dan hardware yang akan digunakan beserta prinsip kerjanya. 3.2 Perancangan Sistem Pembuatan pengendalian beban listrik rumah memerlukan sebuah perancangan agar dapat berfungsi dengan semestinya. Perancangan kompenen yang digunakan dalam pembuatan pengendalian beban listrik rumah berbasis mikrokontroller ini harus sesuai dengan kebutuhan. Rancangan komponen pengendalian beban listrik rumah dapat diuraikan sebagai berikut: 3.2.1. Perancangan Diagram Blok Rangkaian Secara umum rangkaian kunci pengaman dengan menggunakan sistem pemanggilan ponsel, memiliki 6 blok rangkaian, yaitu rangkaian mikrokontroler AT89S51, DTMF decoder, power supply, op-amp, buzzer/alarm. 5
Power Supply +5Vdc Sumber AC 220 VAC Hand phon 3 buah rangkaian driver menggunakan IC optocoupler dan triac Hand phon IC AT89S5 1 Rangkaian DTMF Beb an AC Beb an AC Beb an AC Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian pengendalian alat listrik menggunakan sistem pemanggilan ponsel. 3.2.2. Blok Ponsel Penerima Pada ponsel penerima dapat diatur jika ada panggilan masuk otomatis akan menjawab panggilan, sehingga pada sistem ini kita tidak perlu menambahkan alat untuk mengangkat telepon secara otomatis. Gambar 3.2 Handphone Penerima 6
3.2.3. Blok Mikrokontroller AT89S51 Gambar 3.3 Rangkaian Mikrokontroller AT89S51 4. Pembahasan 4.1 Uji Coba Sistem dan Program Proses realisasi pengendali alat listrik yang dikendalikan dengan ponsel yang memanfaatkan sistem DTMF di dalamnya, perlu dilakukan pengujian alat. Pengujian dilakukan pada setiap rangkaian untuk memastikan bahwa setiap rangkaian berfungsi dengan baik. Sehingga akan tercipta suatu alat yang dapat berfungsi secara optimal dan tidak mengalami kesalahan proses dan data. 4.1.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya (Power Supply) Pengujian ini mempunyai tujuan untuk mengetahui tegangan yang dikeluarkan oleh rangkaian tersebut, dengan demikian dapat dipastikan apakah terjadi kesalahan terhadap rangkaian atau tidak. Tabel 4.1 Hasil Pengujian Rangkaian Power Supply Output Output yang diinginkan Output yang dihasilkan Output V1 5 volt 4.9 volt Output V2 12 volt 11.8 volt 7
4.1.2 Pengujian Rangkaian Decoder DTMF Pada pengujian terhadap rangkaian DTMF ini, dilakukan dengan cara nada tone keypad ponsel diaktifkan, kemudian menekan tombol (keypad) ponsel yang didekatkan microphone pada pre amp mic yang terhubung pada input DTMF, dimana pre amp mic sebagai penguat nada sinyal ponsel. Untuk mengetahui apakah DTMF bekerja atau tidak maka kaki 15 (Std) dipasang sebuah LED. 4.1.3 Pengujian Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51. Pengujian ini dilakukan untuk mengetahui apakah sistem minimum mikrokontroler dapat bekerja dengan rangkaian yang digunakan. Pengujian ini dilakukan dengan memberikan program assembler ke mikrokontroler sebagai berikut: Mov P0,#0h Mov P1,#0ffh Mov P2,#0h Mov P3,#0ffh Setelah dijalankan, kemudian diperiksa tegangan keluaran masing-masing pin pada port mikrokontroler menggunakan multimeter. 4.1.4 Pengujian Alat Listrik (output) Pengujian alat listrik dapat bekerja dengan baik apabila hardware dipasang dengan kuat dan tepat. Selain itu arus dan tegangan yang dibutuhkan juga terpenuhi yaitu antara 4.8 Volt 6.0 Volt. Setelah diberi tegangan pada input maka alat listrik dapat bekerja dengan baik, yaitu menyala dan matinya alat listrik sebagai output. 4.1.5 Pengujian Seluruh Rangkaian Pengujian ini dilakukan dengan cara merangkai atau merakit seluruh bagian alat sesuai dengan yang direncanakan. Apabila dalam memasukkan password terjadi kesalahan maka kedua hal tersebut tidak akan terpenuhi. Namun apabila ketiga tidak terpenuhi maka harus melaksanakan pengecekan dan pengujian ulang pada rangkaian gabungan yang telah kita pasang serta listing program yang telah kita download ke dalam mikrokontroler. 8
Gambar 4.1 Beban mati Gambar 4.2 Beban 1 menyala Gambar 4.3 Beban 1 dan 2 menyala Gambar 4.4 Beban 1, 2 dan 3 menyala 9
4.2 Pembahasan Hasil pengujian tiap-tiap bahan rangkaian dan pengujian secara keseluruhan maka dapat diuraikan beberapa hasil yang diperoleh yaitu : 4.2.1 Pembahasan Sistem Minimum Mikrokontroler. Rangkaian dapat melakukan berbagai macam operasi sistem minimum mikrokontroler AT89S51 memerlukan adanya sinyal (clock) untuk dapat bekerja. Pada sistem ini sinyal tersebut dibentuk oleh sebuah osilator kristal 12 MHz dan dua buah kapasitor sebesar 30pF. Sehingga diperoleh besarnya periode siklus mesin (T) adalah 1 µs. 4.2.2. Pembahasan Rangkaian DTMF MT8870. Dari hasil pengujian penerimaan nada DTMF dapat diketehui bahwa proses pengambilan data dari MT8870 melalui kaki Q1...Q4 dapat bekerja dengan baik. Saat ada sinyal DTMF yang masuk, MT8870 mengubahnya menjadi kode biner yang sesuai dengan pasangan nada DTMF yang diterimanya, sehingga dapat dibaca langsung oleh mikrokontroler AT89S51. 5 Penutup 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil dari perencanaan, pembuatan, dan implementasi alat, maka didapatkan kesimpulan secara menyeluruh mengenai pembuatan alat pengaman buka tutup pintu otomatis berbasis mikrokontroller diantaranya sebagai berikut: 1. Sistem alat beban listrik dengan menggunakan nada tone handphone berbasis mikrokontroler AT89S51 merupakan kunci pengaman yang diletakkan didekat saklar sehingga instalasi listrik lebih mudah. 2. Alat beban listrik dapat bekerja apabila handphone pemilik dapat melakukan panggilan ke handphone rangkaian. Handphone rangkaian akan menerima secara otomatis dan hanphone pemilik memasukkan password yang telah di tentukan, Sehingga beban listrik dapat dikendalikan dengan jarak yang sangat jauh, tergantung dari sinyal provider yang digunakan masih terjangkau. 3. Alat beban listrik ini memiliki 3 keunggulan ditinjau dari segi keamanannya, yaitu : 1. Seluruh alat beban listrik terletak di dalam rumah, sehingga tidak terlihat dari luar. 10
2. SIM card yang berada di dalam handphone dapat diganti kapan saja, sehingga menambah tingkat kerahasiaan pada nomor pemanggilan. 3. Password untuk melakukan perintah mati dan hidup beban listrik dapat diganti dengan men - download ke dalam mikrokontroler AT89S51. 4. Password berupa sinyal tone yang dihasilkan ponsel penerima dimasukkan ke dalam IC MT8870, maka dikuatkan oleh rangkaian penguat op-amp LM386D sehingga dapat terbaca jelas oleh rangkaian DTMF decoder. 5. Noise atau gangguan suara yang diberikan berupa : 1) Suara orang berbicara 2) Tepuk tangan 3) Bunyi peluit 4) Suara lagu / musik 5) Suara alat musik (gitar) Jarak antara 10-40 cm dari ponsel pengirim (pemilik), tidak mempengaruhi jalannya sistem pengkodean sinyal tone oleh DTMF decoder dari ponsel penerima. Artinya, sistem DTMF sudah dirancang untuk membaca dan menghasilkan suatu nada tone yang sangat spesifik dari dua buah nada dengan frekuensi tertentu. Sehingga tidak akan terpengaruh noise dan interferensi nada yang lain. 5.2. SARAN Saran dari perancangan sistem yang telah direalisasikan pada Tugas Akhir ini, diharapkan dapat menjadi dasar penelitian lebih lanjut, mengingat banyaknya keterbatasan yang dihadapi. Oleh karena itu, maka diusulkan beberapa saran pengembangan, yaitu : 1. Hardware dan software dapat dikembangkan lagi untuk aplikasi output yang lebih kompleks seperti pengendalian sistem ON-OFF alat beban listrik. 2. Untuk menghindari kerusakan komponen terutama pada IC, mikrokontroler yang sangat sensitif terhadap perubahan tegangan, maka tegangan dan arus yang mengalir dalam rangkaian harus selalu dimonitor lewat power supply dengan menambahkan indikator arus dan tegangan (multimeter) pada rangkaian. 3. Sistem alat beban listrik dikendalikan dengan 4 digit password, diharapkan ke depannya bisa dikembangkan dengan memanfaatkan gelombang suara manusia sebagai password seperti yang tersedia pada menu handphone (voice command). Demikian penyusunan tugas akhir yang berjudul Implementasi DTMF 4 BIT Sebagai Pengendali Beban Listrik Rumah Menggunakan Handphone Berbasis Mikrokontroller 11
AT89S51 dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam proses penyusunan maupun pembuatan alat, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik guna menyempurnakan tugas akhir ini. Akhir kata, semoga tugas akhir ini dapat meningkatkan mutu ilmu pengetahhuan dan teknologi di masa yang akan datang. 12
DAFTAR PUSTAKA Iswanto. 2009. Belajar Sendiri Mikrokontroler AT90S2313 dengan Basic Compiler. Penerbit Andi : Yogyakarta Loker,R. David and Erie,State Penn. DTMF Encoder and Decoder using Labview.The Behrend College.2002 Putra, Agfianto Eko. 2003. Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/53. Yogyakarta: Gava Media Wahyudi, Didin. "Belajar Mudah Mikrokontroller AT89S52 dengan Bahasa BASIC Menggunakan BASCOM-8051 Komputer Didin Wahidin". Penerbit Andi. 2008 13