PENGGULUNG KUMPARAN DIGITAL DENGAN KENDALI MIKROKONTROLLER TUGAS AKHIR Disusun Oleh : Emmanuel Setiawan Susanto 02.50.0029 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2009
PENGGULUNG KUMPARAN DIGITAL DENGAN KENDALI MIKROKONTROLLER TUGAS AKHIR Disusun Oleh : Emmanuel Setiawan Susanto 02.50.0029 PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2009 i
PENGESAHAN Tugas Akhir dengan judul Penggulung Kumparan Digital dengan Kendali Mikrokontroller diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini telah disetujui pada tanggal.. Juli 2009 Semarang, Juli 2009 Mengetahui / Menyetujui Dosen Pembimbing (Leonardus Heru P, ST. MT ) NPP 058.I. 2000.234 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknologi Industri (Leonardus Heru P, ST. MT ) NPP 058.I. 2000.234 ii
ABSTRAKSI Penggulung kumparan digital dengan kendali mikrokontroller merupakan alat elektronika yang berfungsi untuk menggulung induktor atau kumparan sederhana untuk membantu mengurangi tugas atau pekerjaan manusia. Dengan kendali menggunakan mikrokontroller disini penulis menggunakan mikrokontroller AVR ATMega 16 membuat penggulung kumparan digital lebih sederhana dari pada jika tidak menggunakan mikrokontroller. Prinsip kerja dari penggulung kumparan digital ini dengan mikrokontroller AVR ATMega 16 sebagai pusat kendali dari alat secara keseluruhan, dari mikrokontroller mengendalikan putaran motor untuk menggulung kumparan dan untuk menghitung jumlah putaran atau yang menentukan jmlah lilitan. Digunakan encoder dan photocoupler H21A3 sebagai sensor counter, untuk menentukan jumlah lilitan penulis menggunakan keypad matriks 4 x 4 sebagai inputan dan juga menggunakan LCD 1632 sebagai tampilannya. iii
MOTTO In everything you do, do it for God s glory Yang terindah dalam hidup ini bukanlah saat kita mendapatkan yang terbaik. Tetapi ketika kita memberikan yang terbaik dari dirimu bagi orang lain Hanya orang yang memiliki tujuan yang dapat melewati tantangan hidupnya Jangan pernah bekerja lebih keras jika kita tidak banyak berdoa PERSEMBAHAN Karya Tugas Akhir ini saya persembahkan kepada: Tuhan Yesus Kristus, My Family, My Soulmate, dan Teman teman yang selama ini mendukung dan memberikan semangat, dorongan, serta doa GOD BLESS YOU ALL iv
KATA PENGANTAR Sembah dan puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah Bapa di Surga, karena atas segala karunia, bimbingan dan kemurahan-nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporannya yang berjudul Penggulung Kumparan Dengan Kendali Mikroprosesor. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi kewajiban sebagai syarat kelulusan pada Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Dalam menyelesaikan tugas akhir beserta laporannya ini, penulis telah banyak memperoleh petunjuk dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih sedalam-dalamnya kepada : 1. BAPA di surga atas kemurahan hatinya dan berkat rahmatnya penulis diberi kemudahan dalam menjalani tugas akhir ini. 2. Tuhan Yesus yang selalu mengiringi dan menyertai langkahku. 3. Bapak Leonardus Heru Pratomo, ST., MT. selaku selaku dosen pembimbing yang membimbing selama pelaksanaan tugas akhir dan Dekan Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang 4. Bapak Leonardus Heru.Pratomo, ST, MT Bapak FX.Hendra.P, ST, MT, Bapak Erdhi Widyarto N, ST dan Dr. FL. Budi Setiawan Sebagai Dosen Penguji yang telah memberikan perhatian dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas akhir. v
5. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri Jurusan Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang yang telah dengan sepenuh hati mendidik dan membekali penulis dengan ilmu pengetahuan. 6. Mas Agoeng, Mas Amat, yang secara langsung maupun tidak langsung membantu dalam menyelesaikan tugas akhir. 7. Para staf tata usaha Mbak Tini dan Pak Mar yang ikut membantu baik secara langsung maupun tidak langsung. 8. Keluargaku yang tercinta papi, mami dan robert yang telah memperjuangkan sepenuh hati baik doa, biaya, pikiran, tenaga dan semuanya dalam proses perkuliahan terlebih penyusunan tugas akhir. 9. Trifena Fernandez, my soulmate, yang selalu memberikan semangat, dukungan, serta doa kepada penulis, I love u so much honey. 10. Teman teman MK jatingaleh dan taman dieng thanks For everythings 11. Semua teman gereja JKI Injil Kerajaan Semarang 12. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung dalam penyusunan skripsi ini. Semarang, Juli 2009 Penulis Emmanuel Setiawan Susanto vi
Daftar isi HALAMAN JUDUL... HALAMAN PENGESAHAN... ABSTRAKSI... MOTTO DAN PERSEMBAHAN KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii iii iv v vii x xv BAB I PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Batasan Masalah... 2 1.4 Tujuan dan Manfaat... 2 1.5 Metodologi Penelitian... 2 1.6 Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI... 5 2.1 Penggulung Kumparan... 5 2.2 Mikrokontroller AVR ATMega 16... 6 2.2.1 Konfigurasi Arsitektur Mikrokontroller... vii
AVR ATMega 16..... 7 2.2.2 Memory Mikrokontroller AVR ATMega 16.. 12 2.2.3 CPU Mikrokontroller AVR ATMega 16... 13 2.2.4 ALU (Arithmetic Logic Unit) 14 2.2.5 Status Register 15 2.2.6 Program Counter 15 2.2.7 Analog to Digital Converter ( A/D C ).. 16 2.3 Liquid Crystal Display ( LM 1632 )... 17 2.3.1 Bagian Bagian dari LCD 18 2.4 Optocoupler ( H21A3 )... 20 2.5 Motor DC... 21 2.6 Motor Stepper... 25 BAB III PERANCANGAN ALAT... 25 3.1 Gambaran umum... 29 3.2 Diagram Blok Perancangan Alat dan Penjelasannya.. 30 3.3 Sistem Minimum Mikrokontroller AVR ATMega 16... 31 3.4 Liquid Character Display ( LCD ) LM1632.. 32 3.5 Rangkaian Keypad 34 3.6 Rangkaian Optocoupler 37 3.7 Rangkaian Motor Stepper 39 3.8 Rangkaian Motor DC dan Drivernya 40 3.9 Perancangan Software... 42 3.9.1 Perancangan Software untuk Proses Rewind. 42 viii
3.9.2 Perancangan Software untuk Proses Release. 43 BAB IV PENGUJIAN ALAT DAN ANALISA... 44 4.1 Analisa Software... 44 4.1.1 Perintah Utama... 44 4.1.2 Proses Rewind... 45 4.1.2.1 Proses Start dan Standby... 45 4.1.2.2 Menampilkan Proses Standby... 51 4.1.2.3 Menampilkan Proses Menu... 51 4.1.2.4 Menampilkan Proses Sub menu. 51 4.1.2.5 Pemanggilan proses set_rewind... 54 4.1.2.6 Proses Eksekusi Proses Rewind... 54 4.1.2.7 Menjalankan Proses Menggulung... 55 4.1.2.8 Menampilkan jumlah hasil lilitan dalam proses menggulung. 57 4.1.3 Analisa Software Proses Release... 57 4.1.3.1 Menjalankan proses Release. 57 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan. 59 5.2. Saran... 60 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN ix
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 2.1 Arsitektur Umum Sebuah Mikrokontroler AVR ATMega 16... 7 2.2 Konfigurasi pin Mikrokontroller AVR ATMega 16... 9 2.3 Skema ALU... 14 2.4 Register Status tempat penyimpanan flag - flag... 15 2.5 Skema Proses program counter yang sedang mengeksekusi... 16 2.6 Block Diagram LCD LM 1632... 17 2.7 Penampang dan konfigurasi kaki lcd... 19 2.8 Skema Photo transistor.... 20 2.9 Skema sambungan jangkar dan medan dari motor dc... 21 2.10 Grafik kurva gaya magnet pada motor dc... 22 2.11 Sistem motor DC magnet permanen... 24 2.12 Gambar Penampang dari motor stepper... 25 2.13 sebuah kompas dengan electromagnet yang power tegangannya dipindah pindah... 26 2.14 Siklus langkah motor Stepper... 26 2.15 kompas dengan electromagnet yang power tegangannya dipindah pindah... 27 2.16 Gambar contoh motor stepper half step mode... 28 3.1 Blok Diagram Penggulung Kumparan Digital dengan Kendali Mikrokontroller... 30 x
3.2 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroller AVR ATMega 16... 31 3.3 Skema instalasi LCD... 34 3.4 Susunan interfacing matriks pada rangkaian keypad 4 x 4 37 3.5 Rangkaian Sensor Penghitung Gulungan... 38 3.6 Encoder, lingkaran hitam adalah lubang yang berfungsi pemberi sinyal untuk Phototransistor... 38 3.7 Tampilan saat LCD membaca dan dalam proses penggulungan... 39 3.8 Rangkaian Motor stepper dengan drivernya... 39 3.9 Skema Diagram blok pengaturan Motor stepper dengan drivernya... 40 3.10 Pemasangan Sensor Encoder pada motor DC... 40 3.11 Rangkaian Driver Relay motor DC... 41 xi
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 2.17 Fungsi Fitur Spesial Port B... 10 2.18 Fungsi Fitur Spesial Port C... 11 2.19 Fungsi Fitur Spesial Port D... 11 2.20 Full Step Mode... 28 2.21 Half Step Mode... 28 3.1 Interfacing port AVR ATMega 16 dengan pheriperal lain.. 32 3.2 Fungsi pin PB yang digunakan untuk downloader.. 32 3.3 Instalasi pin LCD dengan Pheriperal lainnya... 33 3.4 Interfacing pin Mikrokontroller dengan keypad. 35 3.5 Tabel Kombinasi kolom dan baris dari masing masing tombol keypad... 36 xii