PERANCANGAN ALAT PENGUKUR TINGGI BADAN OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK TUGAS AKHIR LAIDY DIANA BR GINTING 052408052 PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
PERANCANGAN ALAT PENGUKUR TINGGI BADAN OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK TUGAS AKHIR Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh Ahli Madya LAIDY DIANA BR GINTING 052408052 PROGRAM STUDI D3 FISIKA INSTRUMENTASI DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2008
ii PERSETUJUAN Judul : PERANCANGAN ALAT PENGUKUR TINGGI BADAN OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK Kategori : TUGAS AKHIR Nama : LAIDY DIANA Br GINTING Nomor Induk Mahasiswa : 052408052 Program Studi : DIPLOMA III FISIKA INSTRUMENTASI Departemen : FISIKA Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Diluluskan di Medan, Juli 2008 Diketahui/Disetujui oleh Departemen Fisika FMIPA USU Ketua Program Studi D3 FIN, Pembimbing, (Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc) (Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc) NIP. 132 050 870 NIP. 132 050 870
iii PERNYATAAN PERANCANGAN ALAT PENGUKUR TINGGI BADAN OTOMATIS DENGAN MENGGUNAKAN SENSOR ULTRASONIK TUGAS AKHIR Saya mengakui bahwa tugas akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2008 LAIDY DIANA Br GINTING 052408052
iv PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis panjatkan kepada ALLAH SWT Yang Maha Pemurah dan Maha Penyayang, dengan limpah kurnia-nya kertas kajian ini berhasil diselesaikan dalam waktu yang ditetapkan. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimah kasih kepada: Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc selaku dosen pembimbing pada penyelesaian tugas akhir ini yang telah memberikan panduan dan penuh kepercayaan kepada saya untuk menyempurnakan kajian ini. Ucapan terima kasih juga ditujukan kepada Ketua dan Sekretaris Departemen Fisika Bapak DR. Marhaposan Situmorang dan Ibu Dra. Justinon, M.Si, Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Semua dosen dan pegawai di FMIPA USU serta rekan rekan FIN stambuk 2005, khususnya Risa Yunita, Afniza, Piliyanti, Linda Romaito, Sri Rahayu dan Tuti yang telah membantu dan memberikan semangat pada penulis untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. Ucapan terima kasih yang tidak terlupakan untuk Ayahanda B. Ginting atas do a, kasih sayang serta bantuan yang berupa materi maupun non materi yang telah diberikan pada penulis selama ini dan ibunda Almh. Nurnelly Br Barus yang telah meninggalkan penulis selama lamanya. Walaupun beliau telah pergi tetapi penulis yakin beliau pasti mendo akan penulis agar dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Penulis berdo a semoga Allah mengampunkan segala dosa dosa ibunda dan amal ibadahnya diterima Allah SWT, serta saudara saudara penulis : Sri Ulina Br Ginting SE, Nurhikmah Mila Br Ginting S.Hut dan Nurul Yunita Sari Br Ginting serta seluruh keluarga besar Ginting dan Barus terima kasih atas bantuannya dan do a restunya. Serta orang orang yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu. Semoga ALLAH SWT membalasnya. Penulis menyadari dalam laporan ini terdapat kekurangan baik secara materi maupun penyajiannya. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk kesempurnaan Laporan Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis ucapkan banyak terima kasih kepada pihak yang telah memberikan bantuan. Semoga laporan ini bermanfaat bagi pembaca.
v ABSTRAK Dirancang sebuah alat yang dapat mengukur tinggi badan secara otomatis dengan menggunakan sensor ultrasonik. Sensor yang digunakan adalah sensor ultrasonik Ping))) buatan parallax Inc. Dimana sensor ultrasonik ini menggunakan kecepatan suara pada frekuensi 40KHz dalam mengukur jarak. Kecepatan suara adalah 343 m/s. Dengan demikian jika diketahui selang waktu antara pengiriman dan penerimaan sinyal, maka akan dapat dihitung jarak antara sensor dengan benda yang dideteksi. Semakin jauh benda yang dideteksi maka semakin lebar pulsa pengiriman dan penerimaan data. Untuk dapat mengetahui selang waktu antara pengiriman dan penerimaan sinyal, maka harus digunakan suatu alat penghitung. Alat penghitung ini dirancang dengan menggunakan sebuah mikrokontroler AT89S51. Untuk menampilkan hasil pengukuran selang waktu pengiriman dan penerimaan sinyal ultrasonik digunakan display seven segment. Dengan demikian dengan memanfaatkan selang waktu penerimaan data dari pemancar ultrasonik inilah yang dimanfaatkan untuk mengukur tinggi badan seseorang.
vi DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Daftar isi Daftar Tabel Daftar Gambar Halaman ii iii iv v vi viii ix BAB 1 PENDAHULUAN 1 1.1. Latar Belakang Masalah 1 1.2. Rumusan Masalah 2 1.3. Tujuan Penulisan 3 1.4. Batasan Masalah 3 1.5. Metoda Pengumpulan Data 4 1.6. Sistematika Penulisan 4 BAB 2 LANDASAN TEORI 6 2.1. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S51 6 2.1.1 Konstruksi AT89S51 8 2.1.2 Pin Pin Pada Mikrokontroler AT89S51 10 2.2. Ultrasonik 12 2.3. Seven Segment 14 2.3.1 LED (Light Emitting Diode) 16 2.3.2 Antar Muka LED 17 2.4. Bahasa Assembly MCS-51 19 BAB 3 RANCANGAN SISTEM 20 3.1. Perangkat Keras 20 3.1.1 Diagram Blok 20 3.1.2 Rangkaian Power Supply 21 3.1.3 Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 23 3.1.4 Perancangan Rangkaian Display Seven Segment 24 3.2. Perangkat Lunak 26 3.2.1 Bahasa Assembly MCS-51 26 3.2.2 Software 8051, Editor, Assembler, Simulator 30 3.2.3 Software Downloader 31 3.2.4 Diagram Alir (Flowchart) 32
vii BAB 4 PENGUJIAN RANGKAIAN 34 4.1. Pengujian Rangkaian Power Supply 34 4.2. Pengujian Rangkaian Mikrokontroler AT89S51 34 4.3. Pengujian Rangkaian Display Seven Segment 36 4.4. Pengujian Rangkaian Pemancar Ultrasonik 39 4.5. Pengujian Rangkaian Penerima Ultrasonik 41 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 42 5.1. Kesimpulan 42 5.2. Saran 42 Daftar Pustaka 44 Lampiran A: Skematik Rangkaian Lengkap 45 Lampiran B: Gambar Alat 46 Lampiran C: Program Lengkap 47 Lampiran D: Data sheet Parallax,AT89S51,IC4094BP 61
viii DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Konfigurasi Port 3 Mikrokontroler AT89S51 11 Tabel 4.1 Analisa program delay 35 Tabel 4.2 Hasil pengujian rangkaian display seven segment 38 Tabel 4.3 Analisa Program loop 40
ix DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 IC Mikrokontroler AT89S51 10 Gambar 2.2 Sensor tinggi/jarak ultrasonik parallax 13 Gambar 2.3 Rangkaian transmitter ultrasonik 13 Gambar 2.4 Tampilan seven segment 14 Gambar 2.5 Konfigurasi seven segmen tipe common anoda 15 Gambar 2.6 Konfigurasi seven segmen tipe common katoda 16 Gambar 2.7 LED dan resistor secara seri 18 Gambar 2.8 Cara pengendalian LED 19 Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian 20 Gambar 3.2 Rangkaian Power Supply (PSA) 22 Gambar 3.3 Rangkaian mikrokontroler AT89S51 23 Gambar 3.4 Rangkaian display seven segment 25 Gambar 3.5 8051 Editor, Assembler, Simulator 30 Gambar 3.6 ISP - Flash Programmer 3.a 31 Gambar 3.7 Diagram alir pemrograman 32 Gambar 4.1 Pengujian Rangkaian display seven segmen dengan mikrokontroler 37