RANCANG BANGUN SISTEM IRIGASI PERSAWAHAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ATMEGA8535 DENGAN INDIKATOR KETINGGIAN AIR BERBASIS SMS LAPORAN TUGAS AKHIR Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 oleh EDWIN JS SITUMORANG NIM :1105062058 NATAL SILABAN NIM : 1105062082 PROGRAM STUDI TEKNIK TELEKOMUNIKASI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
ABSTRAK Irigasi merupakan suatu upaya yang dilakukan manusia untuk mengairi lahan pertanian khususnya sawah. Pemanfaatan sistem irigasi digunakan agar pasokan air pada sawah tetap normal. Dalam hal ini kami merancang alat yang dapat mengetahui level ketinggian air atau jumlah pasokan air pada sawah dari jarak yang jauh. Kendala pengamatan pada tempat yang sulit dijangkau tersebut dapat diatasi dengan metode pengukuran jarak jauh (telemetri). Telemetri merupakan suatu metode pengukuran dari jarak jauh yang dilakukan dengan menggunakan SMS. SMS diperoleh dari handphone. Dengan menggunakan aplikasi dan layanan handphone, melatarbelakangi kami untuk membuat suatu alat yang dapat digunakan untuk mengukur level ketinggian air pada sawah untuk mencegah terjadinya kebanjiran dan kekeringan. Alat ini bekerja jika sensor konduktivitas yang mendeteksi level ketinggian air aktif, maka secara otomatis modem wavecom yang ada pada transmitter akan menghubungi nomor receiver, dan kemudian dilanjutkan dengan penampilan pada layar LCD yang terpasang. Bersamaan dengan itu, apabila air melebihi kapasitas yang diinginkan, maka secara otomatis pintu air akan terbuka untuk mengurangi level ketinggian air, kemudian menutup kembali saat ketinggian air kembali normal. Dan jika kondisi air pada sawah sudah pada titik terendah, maka air akan dialirkan dari penampungan air yang telah disediakan, sampai kondisi atau level ketinggian air kembali normal. iii
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis sampaikan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat dan kasihnya serta pengetahuan, pengalaman, kesehatan dan kesempatan yang Tuhan berikan kepada penulis, sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan yang berjudul Rancang Bangun Sistem Irigasi Persawahan Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8535 Dengan Indikator Ketinggian Air Berbasis Sms ini dimaksudkan sebagai syarat untuk menyelesaikan program pendidikan studi Diploma 3 Jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. Dalam penulisan laporan ini, penulis telah banyak mendapat bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun sumbangan pemikiran. Oleh sebab itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan material, spiritual maupun bimbingan, terutama kepada : 1. M. Syahruddin,ST,MT selaku Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Junaidi, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan. 3. Suhaili Alifuddin, MEng selaku Ketua Program Studi Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Medan. 4. Elferida Hutajulu, MT selaku Dosen Pembimbing yang telah banyak membantu danmembimbingdalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 5. Wiwinta Sutrisno, ST,MT selaku kepala Laboratorium Teknik Telekomunikasi. 6. Waldemar Banuarea, MT selaku Dosen Penguji I. 7. Sangap Mulyadi, MT selaku Dosen penguji II. 8. Arnita, M.Pd selaku Koordinator Sidang. 9. Seluruh dosen dan Staff pengajar Program Studi Teknik Telekomunikasi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan atas bimbingan yang diberikan selama masa akademik di Politeknik Negeri Medan. iv
10. Kedua Orangtua dan seluruh keluarga penulis yang terkasih yang telah membantu dan memberikan dukungan baik moril maupun materil. 11. Seluruh teman-teman TK-6D, juga teman-teman seperjuangan TK6-A, TK6-B dan TK-6C, buat sahabat-sahabat tim futsal KOONG FC, serta pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu yang telah memberikan dukungan, bantuan, semangat dan doa untuk menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa laporan ini masih memiliki keterbatasan dalam segala hal sehingga mungkin masih banyak kekurangan ataupun kelemahan dalam penyusunannya. Karena itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan laporan ini. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya. Medan, 28 Agustus 2014 Hormat kami Penulis v
DAFTAR ISI LEMBAR PERSETUJUAN... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 1 1.3. Tujuan Penulisan... 2 1.4. Manfaat Penulisan... 2 1.5. Metode Penulisan... 2 BAB 2 DASAR TEORI... 4 2.1. Mikrokontroler... 4 2.1.1. Mikrokontroler ATMega8535... 4 2.1.1.1. Fitur-fitur Mikrokontroler ATMega8535... 5 2.1.1.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8535... 6 vi
2.1.1.3. Blok Diagram Mikrokontroler ATMega8535... 9 2.1.1.4. Organisasi Memori Mikrokontroler ATMega8535... 10 2.1.1.4.1. Memori Data... 10 2.1.1.4.2.Memory Program... 11 2.1.1.4 3.Memory EEPROM... 11 2.1.1.5. Timer/Counter... 12 2.2. LCD (Liquid Crystal Display)... 12 2.2.1. Blok Diagram LCD... 16 2.3. IC Max 232... 19 2.3.1. Driver RS-232... 20 2.3.2. Receiver RS-232... 20 2.4. Motor DC... 21 2.5. Modem GSM Wavecom Fastrack M1306B... 23 2.5.1. Spesifikasi Modem Wavecom Fastrack... 24 2.6. Handphone Samsung GT S5300... 24 BAB 3 PERANCANGAN DAN PEMBUATAN... 26 3.1. Blok Diagram Sistem... 26 3.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535.... 27 3.3. Rangkaian LCD... 29 3.4. Rangkaian Sistem Switching (Relay) Motor Dc... 29 3.5. Rangkaian Serial MAX232... 34 3.6. Rangkaian Sensor Level Air... 35 3.7. Rangkaian Modem GSM... 37 vii
3.8. Rangkaian Limit Switch... 38 3.9. Rangkaian Keseluruhan... 39 3.10. Diagram Alir (Flowchart)... 41 BAB 4 PENGUJIAN DAN ANALISA... 43 4.1. Pengukuran dan Pengujian Hardware... 43 4.1.1. Set Up Peralatan... 43 4.1.2. Pengukuran Tegangan Mikrokontroler ATMega 8535 43 4.1.2. Pengujian Sensor Level Air... 45 4.1.3. Pengujian Motor DC... 46 4.2. Pengujian Software... 47 4.2.1. Mikrokontroler ATMega 8535... 47 4.2.2. Pengujian Sensor Level Air... 48 4.2.2.1. Penguji Ketika Ketinggian Air Melebihi Batas... 48 4.2.2.2. Penguji Ketika Ketinggian Air Pada Batas Normal.. 49 4.2.2.3. Penguji Ketika Ketinggian Air Dibawah Batas... 50 4.2.3. Motor DC... 51 BAB 5 SIMPULAN DAN SARAN... 52 5.1. Simpulan... 52 5.2. Saran... 53 DAFTAR PUSTAKA... 54 LAMPIRAN... 55 viii
DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1. Fungsi Khusus Port B... 7 Tabel 2.2. Fungsi Khusus Port C... 7 Tabel 2.3. Fungsi Khusus Port D... 8 Tabel 2.4. Pengalamatan Tampilan 2 Baris 16 Karakter alamat DDRAM. 18 Tabel 2.4.1. Left Shift... 18 Tabel 2.4.2. Right Shift... 18 Tabel 4.1. Pengujian Sensor Level Air... 44 Tabel 4.2. Pengukuran Tegangan pada Setiap Sensor Level Air... 45 ix
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1. Konfigurasi Pin Mikrokontroler ATMega8535... 5 Gambar 2.2. Blok Diagram Mikrokontroler ATMega8535... 9 Gambar 2.3. Konfigurasi Memori Data Mikrokontroler ATMega8535... 10 Gambar 2.4. Memori Program ATMega 8535... 11 Gambar 2.4. Alamat EEPROM pada ATMega8535... 11 Gambar 2.6. Pin-pin LCD... 13 Gambar 2.7. Diagram Blok LCD... 16 Gambar 2.8. Konfigurasi Pin MAX232... 20 Gambar 2.9. Tipe Operasi Rangkaian MAX232... 21 Gambar 2.10. Bentuk Fisik Motor DC Magnet Permanen... 22 Gambar 2.11. Operasi Motor DC Magnet Permanen... 22 Gambar 2.12. Konfigurasi Modem GSM Wavecomm M1360B... 24 Gambar 2.13.Bentuk Fisik Samsung Tipe GT S 5300... 25 Gambar 3.1. Diagram Blok Sistem... 26 Gambar 3.2. Rangkaian Mikrokontroler ATMega8535... 28 Gambar 3.3. Rangkaian LCD... 29 Gambar 3.4. Rangkaian Driver Motor DC... 30 Gambar 3.5a. Input 0 dan 0 Kondisi Motor diam... 33 Gambar 3.5b. Input 1 dan 0 Kondisi Motor berputar ke bawah... 33 Gambar 3.5c. Input 0 dan 1 Kondisi Motor berputar ke atas... 34 Gambar 3.6. Rangkaian MAX 232... 34 x
Gambar 3.7. Rangkaian Sensor Level Air... 36 Gambar 3.8. Modem GSM Wavecom... 37 Gambar 3.9. Rangkaian Limit Switch... 38 Gambar 3.10. Rangkaian Keseluruhan... 39 Gambar 3.11. Flowchart Program... 41 Gambar 4.1. Rangkaian Mikrokontroler ATMega 8535... 44 Gambar 4.2. Rangkaian Sensor Level Air... 45 Gambar 4.3. Rangkaian Motor DC... 47 Gambar 4.4. Hasil dari Program untuk Menampilkan Karakter Ke LCD... 48 Gambar 4.5. Tampilan pada LCD Ketika air Melebihi Batas Normal... 49 Gambar 4.6 Tampilan pada LCD Ketika air pada Batas Normal.... 50 Gambar 4.7 Tampilan pada LCD Ketika air Dibawah Batas Normal... 50 xi
xii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Pemanasan global merupakan fenomena global yang dikhawatirkan dapat mengancam keberlangsungan hidup mahluk hidup didalamnya. Meningkatnya suhu global menyebabkan perubahan-perubahan seperti naiknya permukaan air laut, meningkatnya intensitas fenomena cuaca yang ekstrem dan hilangnya gletser. Keadaan yang tidak menentu seperti ini memberikan dampak yang besar bagi petani yang belum beradaptasi dengan cuaca ekstrem seperti sekarang ini.salah satu cara untuk mengatasinya adalah dengan penggunaan sistem irigasi persawahan yang membantu mengairi persawahan. Akan tetapi, kendala yang dihadapi petani tradisional adalah sistem pengawasan persawahan yang dilakukan secara manual, dibutuhkan pengawasan ekstra terhadap perubahan ketinggian air sawah yang harus dilakukan secara terus-menerus dan respon yang tanggap dalam sistem buka tutup pintu pengairan (irigasi), dimana debit airnya sangat melimpah. Untuk mempermudah pengawasan serta meminimalisai risiko yang mungkin terjadi akibat kelalaian manusia maka diperlukan perubahan ke sistem pengawasan otomatisasi pintu irigasi yang bekerja sesuai dengan keadaan cuaca, adanya air pada sungai, serta ketinggian air persawahan.untuk itu penulis tertarik untuk membuat suatu alat yaitu Rancang Bangun Sistem Irigasi Persawahan Menggunakan Mikrokontroler ATMEGA8535 Dengan Indikator Ketinggian Air Berbasis SMS. 1.2 Rumusan Masalah 1.2.1 Bagaimana merancang alat pengukur level ketinggian airpada sawah dengan sistem telemetri dengan menggunakan handphone. 1.2.2 Bagaimana membuat alat pengukur level ketinggian air pada sawah dengan sistem telemetri dengan menggunakan handphone. 1
2 1.3 Tujuan Penulisan Adapun tujuan pembuatan Tugas Akhir ini adalah : 1.3.1 Untuk mendeskripsikan perancangan sistem irigasi persawahan menggunakan mikrokontroler Atmega 8535 dengan indikator ketinggian air berbasis sms. 1.3.2 Untuk mendeskripsikan pembuatan sistem irigasi persawahan menggunakan mikrokontroler Atmega 8535 dengan indikator ketinggian air berbasis sms. 1.4 Manfaat Penulisan Adapun manfaat dari pembuatan alat ini adalah : 1.4.1 Sebagai rujukan bagi penulis yang akan membahas hal yang sama. 1.4.2 Sebagai pengembangan pengetahuan bagi penulis sendiri. 1.5 Metode Penulisan Dalam perencanaan dan pembuatan proyek Tugas akhir ini, pengumpulan data yang kami lakukan yaitu dengan menggunakan beberapa teknik yaitu : 1.5.1 Pembuatan DiagramBlok Pembuatan diagram blok yang disusun merupakan suatu kunci dasar menjalankan suatu program kerja dari rancangan. 1.5.2 Pemilihan Komponen Pemilihan komponen dilakukan berdasarkan survey. Survey tersebut bertujuan untuk memudahkan penulis dalam merancang sistem. Komponen-komponen yang dipilih merupakan komponen yang masih banyak dipasaran. 1.5.3 Peralatan yang digunakan Pada sistem perancangan dan pembuatan proyek yang akan dikerjakan membutuhkan peralatan yang benar-benar baik dan efisien sesuai dengan fungsinya.
3 1.5.4 Pengujian Komponen Sistem pengujian komponen sangat mendukung dalam pembuatan proyek yang akan dibuat. Hal ini bertujuan untuk mengetahui apakah fungsi dari komponen yang akan digunakan itu berfungsi dengan baik atau tidak. Pengujian komponen dilakukan dengan mnegecek dan mnegukur komponen-komponen yang digunakan. 1.5.5 Pengujian Rangkaian pada protoboard Pada pengujian ini dilakukan setelah semua komponen yang di tes berfungsi dengan baik untuk mengetahui segala kendala-kendala yang ada sebelum dipasang di papan PCB. 1.5.6 Realisai rancangan Setelah komponen yang dirangkai telah di uji pada protoboard, maka komponen-komponentersebut telah layak an. Setelah selesai diuji, komponen dipasang pada PCB sesuai dengan rangkaian. Setelah semua terpasang dengan benar maka akan dilakukan pengujian sistem. 1.5.7 Finishing Setelah semua komponen-komponen yang telah dirangkai dalam satu rangkaian berjalan dengan baik, maka dilakukan finishing, yaitu berupa pengecekan pada rangkaian, seperti pengecekan penyolderan apakah sudah rapi, pengecekan jalur PCB dan lain sebagainya.