BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1. Inteligent Parking System Agar kendaraan lebih teratur dan tidak terlalu padat, biasanya tempat perparkiran ini dibagi menjadi beberapa tempat. Dengan demikian kendaraan yang diparkir akan lebih teratur dan keluar / masuknya kendaraan akan lebih mudah. Namun dengan cara seperti di atas masih terdapat kekurangan, yaitu pengendara tidak mengetahui lokasi perparkiran mana yang masih memiliki tempat kosong dan lokasi perparkiran mana yang sudah penuh, akibatnya pengendara harus berputar - putar untuk mencari lokasi yang masih memiliki kosong. Untuk mengatasi masalah tersebut dibutuhkan sesuatu yang dapat memberitahukan kepada pengendara untuk lokasi perparkiran yang masih memiliki kosong dan lokasi perparkiran mana yang sudah penuh ataupun lokasi perparkiran tersebut sudah penuh sama sekali. Dengan demikian maka pengemudi tidak perlu berputar-putar mencari lokasi yang masih memiliki tempat kosong. Salah satu caranya adalah dengan menampilkan angka yang menunjukkan jumlah lokasi perparkiran yang masih memiliki tempat kosong, dengan demikian pengendara tidak perlu sibuk-sibuk mencarinya.
Adapun skema dan penjelasan dari Inteligent parking system yang akan dirancang dapat dilihat dari diagram blok berikut: irda photodioda Pengkondisi sinyal Display 7 segment Motor stepper H-Bridge uc AT89S51 Lampu indikator parkir Tbl manual Gambar 2.1. Diagram Blok Secara umum, pada sistem dari intelligent parking yang akan dirancang terdiri dari sembilan blok diagram utama. Untuk dapat menghitung jumlah kendaraan dan memberitahukan lokasi parkir yang masih kosong digunakan sensor yang terdiri dari pemancar infra merah dan photodioda sebagai penerimanya. Sensor ini akan bekerja bila ada kendaraan yang menghalangi pancaran sinar infra merah ke photodioda. Data dari sensor akan dikuatkan oleh pengkondisi sinyal dan dikirimkan ke mikrokontroller untuk di olah datanya. Mikrokontroller berfungsi sebagai otak dari keseluruhan sistem. Display seven segment berfungsi untuk menampilkan jumlah kendaraan yang memasuki atau sedang berada di dalam lokasi perparkiran. Lampu indikator berfungsi untuk memberitahukan lokasi parkir yang masih kosong di dalam lokasi perparkiran kepada pengendara. Motor stepper berfungsi sebagai penggerak untuk membuka dan menutup palang secara otomatis, dan agar dapat menggerakkan motor secara otomatis digunakan sebuah pengendali berupa H-bridge (jembatan H) sehingga motor tersebut dapat berputar searah atau berlawanan jarum jam
secara otomatis. Tombol manual berfungsi untuk membuka palang secara manual pada pintu keluar perparkiran. 2.2. Perangkat Keras Perangkat keras merupakan bentuk fisik dari sistem Inteligent Parking yang terdiri dari power supply, Mikrokontroller AT89S51, Display 7 Segment, H-Bridge, Motor Stepper, 2.2.1. Mikrokontroler Mikrokontroler adalah single chip computer yang memiliki kemampuan untuk diprogram dan digunakan untuk tugas-tugas yang berorientasi kontrol. Mikrokontroler berkembang dengan dua alasan utama, yaitu kebutuhan pasar (market needed) dan perkembangan teknologi baru. Yang dimaksud dengan kebutuhan pasar yaitu kebutuhan manusia yang semakin besar terhadap alat-alat elektronik dengan perangkat pintar sebagai pengontrol dan pemroses data. Sedangkan yang dimaksud dengan perkembangan teknologi baru adalah perkembangan teknologi semikonduktor yang memungkinkan pembuatan chip dengan kemampuan komputasi yang sangat cepat, bentuk yang semakin mungil, dan harga yang semakin murah. 2.2.2. Mikrokontroler AT89S51 Mikrokontroler seri 8051 merupakan salah satu seri mikrokontroler yang paling banyak digunakan di seluruh dunia karena memiliki fasilitas onchip memory. Perusahaan ATMEL membuat seri ini dengan nama AT89S51. Mikrokontroler AT89S51 memiliki fitur sebagai berikut: 4K byte ROM
ROM atau Read Only Memory adalah tempat penyimpanan program yang diisikan pada mikrokontroler. ROM hanya bisa dibaca. ROM biasanya berisi kode/ program untuk mengontrol kerja mikrokontroler. Kapasitas memori yang disediakan oleh AT89S51 ini adalah 4 kilobyte 128 bytes RAM RAM atau Random Access Memory adalah memori yang berisi data yang akan dieksekusi oleh mikrokontroler. RAM bisa ditulis dan dibaca, bersifat volatile (isinya hilang jika power/ sumber tegangan dihilangkan). Kapasitas memori yang disediakan oleh AT89S51 adalah 128 bytes. 4 buah 8-bit I/O (Input/Output) port Port ini berfungsi sebagai terminal input dan output. Selain itu, dapat digunakan sebagai terminal komunikasi paralel, serta komunikasi serial (pin10 dan 11). 2 buah 16 bit timer Interface komunikasi serial 64K pengalamatan code (program) memori 64K pengalamatan data memori Prosesor Boolean (satu bit-satu bit) Dengan fitur ini, mikrokontroler dapat melakukan operasi logika seperti AND, OR, EXOR, dan lain-lain. 210 lokasi bit-addressable, dan 4 µs operasi pengkalian atau pembagian 2.2.3. Penjelasan Fungsi PIN Mikrokontroler AT89S51
Arsitektur hardware mikrokontroler AT89S51 dari perspektif luar atau biasa disebut pinout digambarkan pada gambar 2.3 di bawah ini : Gambar 2.3.Pin-Out mikrokontroler AT89S51 Berikut adalah penjelasan mengenai fungsi dari tiap-tiap pin (kaki) yang ada pada mikrokontroler AT89S51. Port 0 Merupakan dual-purpose port (port yang memiliki dua kegunaan). Pada disain yang minimum (sederhana), port 0 digunakan sebagai port Input/Output (I/O). Sedangkan pada disain lebih lanjut pada perancangan dengan memori eksternal digunakan sebagai data dan address (alamat) yang di-multiplex. Port 0 terdapat pada pin 32-39. Port 1
Merupakan port yang hanya berfungsi sebagai port I/O (Input/Output). Port 1 terdapat pada pin 1-8. Port 2 Merupakan dual-purpose port. Pada disain minimum digunakan sebagai port I/O (Input/Output). Sedangkan pada disain lebih lanjut digunakan sebagai high byte dari address (alamat). Port 2 terdapat pada pin 21-28. Port 3 Merupakan dual-purpose port. Selain sebagai port I/O (Input/Output), port 3 juga mempunyai fungsi khusus. Fungsi khusus tersebut diperlihatkan pada tabel 2.1. Port 3 terdapat pada pin 10-17. No. Pin Port Pin Nama Port Fungsi Alternatif 10 P3.0 RXD Menerima data untuk port serial 11 P3.1 TXD Mengirim data untuk port serial 12 P3.2 INT 0 Interrupt 0 eksternal 13 P3.3 INT 1 Interrupt 1 eksternal 14 P3.4 T0 Timer 0 input eksternal 15 P3.5 T1 Timer 1 input eksternal 16 P3.6 WR Memori data eksternal write strobe 17 P3.7 RD Memori data eksternal read strobe Tabel 2.1. Fungsi khusus Port 3 PSEN (Program Store Enable)
PSEN adalah sinyal kontrol yang mengizinkan untuk mengakses program (code) memori eksternal. Pin ini dihubungkan ke pin OE (Output Enable) dari EPROM. Sinyal PSEN akan 0 (LOW) pada tahap fetch (penjemputan) instruksi. PSEN akan selalu bernilai 1 (HIGH) pada pembacaan program memori internal. PSEN terdapat pada pin 29. ALE (Address Latch Enable) ALE digunakan untuk men-demultiplex address (alamat) dan data bus. Ketika menggunakan program memori eksternal, port 0 akan berfungsi sebagai address (alamat) dan data bus. Pada setengah paruh pertama memori cycle ALE akan bernilai 1 (HIGH) sehingga mengizinkan penulisan address (alamat) pada register eksternal. Dan pada setengah paruh berikutnya akan bernilai 1 (HIGH) sehingga port 0 dapat digunakan sebagai data bus. ALE terdapat pada pin 30. EA (External Access) Jika EA diberi input 1 (HIGH), maka mikrokontroler menjalankan program memori internal saja. Jika EA diberi input 0 (LOW), maka AT89S51 menjalankan program memori eksternal (PSEN akan bernilai 0 ). EA terdapat pada pin 31. RST (Reset) RST terdapat pada pin 9. Jika pada pin ini diberi input 1 (HIGH) selama minimal 2 machine cycle, maka sistem akan di-reset ( kembali ke awal ) On-Chip oscillator AT89S51 telah memiliki on-chip oscillator yang dapat bekerja jika didrive menggunakan kristal. Tambahan kapasitor diperlukan untuk menstabilkan sistem.
Nilai kristal yang biasa digunakan pada AT89S51 ini adalah 12 MHz. On-chip oscillator tidak hanya dapat di-drive dengan menggunakan kristal, tetapi juga dapat dengan menggunakan TTL Oscillator. Koneksi power AT89S51 beroperasi pada tegangan 5 volt. Pin Vcc terdapat pada pin 40, sedangkan pin Vss (ground) terdapat pada pin 20. 2.2.4. Display Seven Segment Seven Segment adalah suatu segmen- segmen yang digunakan menampilkan angka. Seven segmen ini tersusun atas 7 batang LED yang disusun membentuk angka 8 dengan menggunakan huruf a-f yang disebut DOT MATRIKS. Setiap segmen ini terdiri dari 1 atau 2 Light Emitting Diode ( LED ). Gambar 2.4. Seven segmen Seven segmen dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu Common Anoda dan Common Katoda. Common Anoda Pada Common Anoda, semua anoda dari dioda disatukan secara parallel dan semua itu dihubungkan ke Vcc dan kemudian LED dihubungkan melalui tahanan
pembatas arus keluar dari penggerak. Karena dihubungkan ke Vcc, maka Common Anoda ini berada pada kondisi Aktif High. Common Katoda Pad Common Katoda, semua katoda disatukan secara paralel dan dihubungkan ke ground. Karena seluruh katoda dihubungkan ke ground, maka Common Katoda ini berada pada kondisi Aktif Low. 2.2.5. Motor Stepper Motor stepper merupakan salah satu komponen elektronika yang gerakan rotor-nya dapat dikontrol dengan memberikan pulsa - pulsa yang dihasilkan dari sistem digital seperti mikroprosesor dan komputer. Motor stepper ini dirancang untuk aplikasi - aplikasi pengontrolan digital seperti penggerak lengan robot, printer, pintu elektronik dan lain sebagainya. Kebanyakan sistem pengontrolan motor stepper tersebut masih menggunakan kabel sebagai media transmisi. Pengontrolan ini juga sering dilakukan dengan menggunakan komputer PC sebagai basis pengontrolnya. Berdasarkan hal tersebut, maka pada artikel ini dibahas suatu sistem pengendalian motor stepper tanpa kabel yang berbasis mikrokontroler AT89C51. Sistem pengendalian motor stepper tanpa kabel ini menggunakan LED infra merah sebagai transmitter yang akan mengirimkan data kereceiver yang berupaphoto transistor. Data yang diterima oleh photo transistor selanjutnya digunakan untuk menggerakan motor stepper.
2.3. Perangkat Lunak Perangkat lunak (software) adalah seperangkat intruksi yang disusun menjadi sebuah program untuk memerintahkan microcomputer melakukan suatu pekerjaan. Sebuah instruksi selalu berisi kode operasi (op-code), kode pengoperasian inilah yang disebut dengan bahasa mesin yang dapat dimengerti oleh mikrokontroller. Instruksi-instruksi yang digunakan dalam memprogram suatu program yang diisikan pada AT89S51 adalah instruksi bahasa pemograman assembler atau sama dengan intruksi pemograman pada IC mikrokontrller 8031 dan MCS51. 2.3.1. Instruksi Transfer Data Instruksi transfer data terbagi menjadi dua kelas operasi sebagai berikut : Transfer data umum ( General Purpose Transfer ), yaitu : MOV, PUSH dan POP. Transfer spedifik akumulator ( Accumulator Specific Transfer ), yaitu : XCH, XCHD, dan MOVC. Instruksi transfer data adalah intruksi pemindahan /pertukaran data antara operand sumber dengan operand tujuan. Operand-nya dapat berupa register, memori atau lokasi suatu memori. Penjelasan instruksi transfer data tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut. MOV : Transfer data dari Register satu ke Register yang lainnya, antara Register dengan Memory. PUSH : Transfer byte atau dari operand sumber ke suatu lokasi dalam stack yang alamatnya ditunjuk oleh register penunjuk. POP : Transfer byte atau dari dalam stack ke operand tujuan. XCH : Pertukaran data antara operand akumulator dengan operand sumber.
XCHD : Pertukaran nibble orde rendah antara RAM internal ( lokasinya ditunjukkan oleh R0 dan R1 ) 2.3.2. Instruksi Aritmatik Operasi dasar aritmatik seperti penjumlahan, pengurangan, perkalian dan pembagian dimiliki oleh AT89S51 dengan mnemonic : INC, ADD, SUBB, DEC, MUL dan DIV. Penjelasan dari operasi mnemonic tersebut dijelaskan sebagai berikut : INC : Menambah satu isi sumber operand dan menyimpan hasilnya ke operand tersebut ADD : Penjumlahan antara akumulator dengan sumber operand dan hasilnya disimpan di akumulator SUBB : Pengurangan akumulator dengan sumber operand, hasilnya disimpan dalam operand tersebut. DEC : Mengurangi sumber operand dengan 1. dan hasilnya disimpan pada operand tersebut. MUL : Perkalian antara akumulator dengan Register B. DIV : Pembagian antara akumulator dengan Register B dan hasilnya disimpan dalam akumulator, sisanya di Register B. 2.3.3. Instruksi Logika Mikrokontroller AT89S51 dapat melakukan operasi logika bit maupun operasi logika byte. Operasi logika tersebut dibagi atas dua bagian yaitu :
Operasi logika operand tunggal, yang terdiri dari CLR, SETB, CPL, RL, RR, dan SWAP. Operasi logika dua operand seperti : ANL, ORL, dan XRL. Operasi yang dilkukan oleh AT89S51 dengan pembacaan instruksi logika tersebut dijelaskan dibawah ini : CLR SETB CPL RL RR SWAP : Menghapus byte atau bit menjadi nol. : Menggeser bit atau byte menjadi satu. : Mengkomplemenkan akumulator. : Rotasi akumulator 1 bit ke kiri. : Rotasi akumulator ke kanan. : Pertukaran nibble orde tinggi. 2.3.4. Instruksi Transfer Kendali Instruksi transfer kendali (control transfer) terdiri dari (3) tiga kelas operasi yaitu : Lompatan tidak bersyarat ( Unconditional Jump ) seperti : ACALL, AJMP, LJMP,SJMP Lompatan bersyarat ( Conditional Jump ) seperti : JZ, JNZ, JB, CJNE, dan DJNZ. Insterupsi seperti : RET dan RET1. Penjelasan dari instruksi diatas sebagai berikut : ACALL : Instruksi pemanggilan subroutine bila alamat subroutine tidak lebih dari 2 Kbyte.
LCALL : Pemanggilan subroutine yang mempunyai alamat antara 2 Kbyte 64 Kbyte. AJMP : Lompatan untuk percabangan maksimum 2 Kbyte. LJMP : Lompatan untuk percabangan maksimum 64 Kbyte. JNB : Percabangan bila bit tidak diset. JZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah nol. JNZ : Percabangan akan dilakukan jika akumulator adalah tidak nol. JC : Percabangan terjadi jika CY diset 1. CJNE : Operasi perbandingan operand pertama dengan operand kedua, jika tidak sama akan dilakukan percabangan. DJNZ : Mengurangi nilai operand sumber dan percabangan akan dilakukan apabila isi operand tersebut tidak nol. RET : Kembali ke subroutine. RET1 : Kembali ke program interupsi utama.