Upload
nguyennhu
View
227
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
i
ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C2051
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Mamenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya
Program Diploma III Ilmu Komputer
Oleh :
Fadil Andang Samsudin
M3307042
PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2010
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ii
HALAMAN PERSETUJUAN
ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C2051
Disusun Oleh
Fadil Andang Samsudin
NIM. M3307042
Tugas Akhir ini telah disetujui untuk dipertahankan
Di hadapan dewan penguji :
Pada hari jumat tanggal 28 Januari 2011
Pembimbing Utama
Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si
NIP. 19700128 199903 1 001
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iii
HALAMAN PENGESAHAN
ALAT UKUR TINGGI BADAN OTOMATIS
BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C2051
Fadil Andang Samsudin
M3307042
dibimbing oleh :
Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si
NIP 19700128 199903 1 001
Telah dipertahankan di depan Dewan Penguji
Pada hari Jumat tanggal 28 Januari 2011
Dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Dewan Penguji Tanda Tangan
1.Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si 1.
NIP: 19700128 199903 1 001
2. Rudi Hartono, S.Si 2.
NIDN: 0626098402
3.Fendi Aji Purnomo, S.Si 3.
NIDN: 0626128402
Disahkan Oleh
Dekan Ketua Program Studi
Fakultas MIPA UNS DIII Ilmu Komputer UNS
Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D Drs. YS. Palgunadi, M. Sc
NIP 19600809 198612 1 001 NIP 19560407 198303 1 004
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
iv
ABSTRACT
Fadil Andang Samsudin.2010. Mikrokontroller AT89C2051 Based Height Measuring. Program Diploma III Computer Engineering, Faculty of Mathematich and Natural Sciences, UNS This final taks has a purpose to produce the instrument to measure the heights which works outomatically it is addressed to the users in order to make the easier usage of this product. Besides that, it will make the faster solving problems in measuring the heights. From the result above, the system uses mikrokontroller AT89C2051. The writing process of mikrokontroller AT89C2051 program uses assembly language. Also, port-port is connected to the input and output system. The result of connecting all devices, shows that an ultrasonic SRF04 which is connected to mikrokontroller AT89C2051 can do the order or command of mikrokontroller. Based on the explanation above, the writer concludes that mikrokontroller AT89C2051 can be used as a automatically heights measurer. Keyword: Alat Ukur Tinggi Badan, Ultrasonic SRF04, AT89C2051.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
v
ABSTRAK
Fadil Andang Samsudin.2010. Alat ukur tinggi Badan Otomatis Berbasis Mikrokontroler AT89C2051. Program Diploma III Teknik Komputer, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, UNS
Tujuan tugas akhir ini dimaksudkan untuk menghasilkan sebuah alat ukur tinggi badan yang bekerja secara otomatis, agar pemakainya menjadi lebih mudah dan mempercepat pekerjaan manusia dibidang alat ikur tinggi badan.
Dari hasil yang diatas sistem ini menggunakan mikrokontroler AT89C2051.penulisan untuk program mikrokontroler AT89C2051tersebut menggunakan bahasa Asembly, dan port-port terhubung ke inputdan output. Dari hasil perangkaian alat, menunjukan bahwa sensor ultrasonik SRF04 yang terhubung dengan mikrokontroler AT89C2051 dapat melakukan perintah suatu mikrokontroler.
Berdasarkan uraian diatas, penulis menyimpulkan bahwa mikrokontroler AT89C2051 dapat digunakan sebagai alat ukur tinggi badan otomatis.
Kata kunci: Alat Ukur Tinggi Badan, Ultrasonic SRF04, AT89C2051
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vi
MOTTO
v Sesungguhnya sesudah ada kesulitan itu pasti ada kemudahan, maka apabila kamu telah selesai (dari sesuatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan yang lain). Dan hanya kepada Tuhanmulah hendaknya kamu berharap.
(QS. Al Intsirah : 6-8)
v Tuhan ada disini.. di dalam jiwa ini, berusahalah agar dia tersenyum.
(Ebiet. G. Ade)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Belum banyak yang dapat aku berikan..hanyalah sebuah karya kecil ini
sebagai cenderamataku dari Solo.
Akan kepersembahkan kepada orang-orang yang sangat berharga dalam
hidupku:
v Allah SWT dan Rasulullah Muhammad SAW.
v Bapak dan Ibu yang tercinta yang selalu tulus
mengasihiku.
v Saudara-saudaraku.
v Galuh Anindita, SwettApple.
v MB UNS.
v Teman-temanku semua.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang
selalu melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-Nya kepada penulis sehingga
penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir dengan judul “ALAT UKUR
TINGGI BADAN OTMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER
AT89C2051”
Penyusunan laporan tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat
menempuh Program Studi D3 Teknik Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta.
Penulis menyadari bahwa dalam penyelesaian penulisan laporan ini, tidak
lepas dari bantuan berbagai pihak, maka dalam kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Dekan Prof. Drs. Sutarno, M.Sc, Ph.D, Staf dan seluruh Dosen di
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
Surakarta yang selama ini telah banyak membantu pada masa perkuliahan
hingga terselesainya tugas akhir ini.
2. Bapak Drs. YS. Palgunadi, M. Sc selaku Ketua Program DIII Ilmu Komputer
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
3. Bapak Artono Dwijo Sutomo, S.Si, M.Si selaku pembimbing akademik dan
dosen pembimbing tugas akhir yang telah banyak memberikan pengarahan,
saran serta dukungan.
4. Kepada Bapak, Ibu, Mas Dito, dan saudara kembar penulis Ranggi yang sudah
memberikan dorongan kepada penulis. Terima kasih untuk doa, kesabaran,
dan pengertiannya. Semoga penulis bisa mewujudkan cita-cita Bapak dan Ibu.
Amin
5. Seseorang yang sangat spesial. Galuh Anindita, terima kasih telah menemani
hari-hariku yang indah, doa, kasih sayang, dan semangatnya di tiap waktu.
6. Keluarga besar TIM MB UNS khususnya angkatan 22 (dilla, petty, santi,
marko, rika, ani,) kalian teman yang hebat semoga kalian lebih semangat lagi
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
ix
di MB tercinta. Dan juga semuanya keluarga besar MB UNS. Semoga MB
UNS bisa lebih dikenal di dunia Marching Band Indonesia. UNS Jaya!!!!
7. Kos Jeruk beserta penghuninya. Tempat yang nyaman untuk berbagi suka dan
duka maaf kalau sudah sering jahil.
8. Teman – teman Program D III Tehnik Komputer yang telah memberikan
saran, kritik dan semangat yang membangun demi kelancaran tugas akhir.
9. Seluruh pihak yang telah membantu kelancaran tugas akhir dan dalam
pembuatan laporan ini yang tidak dapat sisebutkan satu persatu. Terima kasih
untuk bantuan yang diberikan
Penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca untuk kesempurnaan
laporan ini sehingga akan lebih baik dimasa yang akan datang. Dalam menyusun
tugas akhir ini tidak lepas dari kesalahan maupun kekurangan, mengingat
keterbatasan ilmu yang didapat penulis selama menempuh pendidikan, maka dari
itu penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Surakarta, Agustus 2010
Penulis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
x
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ..................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii
ABSTRAK ................................................................................................... iv
MOTTO ....................................................................................................... v
PERSEMBAHAN ....................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................ viii
BAB I PENDAHULUAN ........................................................................... 1
A. Latar Belakang ........................................................................... 1
B. Tujuan ........................................................................................ 2
C. Rumusan Masalah ...................................................................... 2
D. Batasan Masalah ........................................................................ 2
BAB II LANDASAN TEORI .................................................................... 4
A Deskripsi Mikrokontroler AT89C2051 ..................................... 5
1 Konfigurasi Pin .................................................................... 5
2 Deskripsi PIN AT89C2051 .................................................. 5
3 Diagram Blok AT89C2051 .................................................. 8
4 Karakteristik Oscilator ......................................................... 8
5 Register Fungsi Khusus/Spesial Function Register (SFR) .. 9
6 Batasan-batasan pada Instruksi Tertentu …………………… 11
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xi
B Sesor .......................................................................................... 14
1 Sensor Ultrasonik ................................................................ 14
2 Sensor Jarak Ultrasonik Devantech SRF04 .................................. 16
3 Komponen – Komponen Yang Digunakan Lainnya .......... 19
C Komponen – Komponen Yang Digunakan Lainnya ................ 19
1 Resistor .............................................................................. 19
2 Fixed Resistor ................................................................... 20
3 Variable Resistor ............................................................... 22
4 Kapasitor ........................................................................... 23
5 Transistor .......................................................................... 25
6 Daerah Kerja Transistor .................................................... 27
7 Dioda ................................................................................. 28
BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN .............................................. 32
A. Identifikasi Masalah ................................................................... 32
B. Sistem Blok .............................................................................. 33
C. Analisa Kebutuhan ..................................................................... 33
1 Hardware .................................................................. 33
2 Softwere ................................................................... 34
3 Alat Pendukung ........................................................ 35
4 Alur Tahapan Pembuatan ......................................... 36
5 Rangkaian Keseluruhan Sistem ................................ 37
6 Rangkaian Minimum AT89C2051 ........................... 39
7 Rangkaian Sensor ..................................................... 40
8 Perancangan Softwere .............................................. 41
BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA …………………………... 43
A Pengujian Visual Basic .............................................................. 43
B Pengujian Sistem AT89C2051 .................................................. 45
C Pengujian Sensor SRF04 ............................................................. 48
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xii
D Pengujian Alat secara Keseluruhan ........................................... 51
BAB VI PENUTUP
A Kesimpulan ................................................................................. 53
B Saran ........................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................. 54
LAMPIRAN
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Konfigurasi Pin AT89C2051 ...................................................... 5
Gambar 2. Blok Diagram AT89C2051 ......................................................... 8
Gambar 3. Perakitan Oscilator ..................................................................... 9
Gambar 4. Konfigurasi Eksternal ................................................................. 9
Gambar 5. Modul dan Koneksi sensor ultrasonic ........................................ 16
Gambar 6. Devantech SRF04 Ranger .......................................................... 16
Gambar 7. Susunan kaki SRF04 .................................................................. 17
Gambar 8. Contoh rangkaian SRF04 ........................................................... 18
Gambar 9. Simbol resistor ........................................................................... 19
Gambar 10. Resistor Single-In-Line ............................................................. 21
Gambar 11. Bentuk Fisik Resistor ............................................................... 21
Gambar 12. Bentuk Fisik Variable Resistor ................................................ 22
Gambar 13. Simbol Kapasitor ...................................................................... 23
Gambar 14. bentuk fisik kapasitor ............................................................... 25
Gambar 15. Transistor NPN dan PNP ......................................................... 25
Gambar 16. Penggunaan Transistor NPN .................................................... 26
Gambar 17. Garis beban DC ........................................................................ 27
Gambar 18. Simbol dan struktur dioda ......................................................... 27
Gambar 19. Dioda dengan bias maju ............................................................ 30
Gambar 20. Dioda dengan bias negatif ......................................................... 30
Gambar 21. Grafik arus dioda ...................................................................... 31
Gambar 22. Diagram blok pengukur tinggi badan ....................................... 33
Gambar 23. Tahapan Pembuatan alat ukur tinggi badan otomatis .............. 37
Gambar 24. Rangkaian Skematik pengukur tinggi badan otomatis ............. 38
Gambar 25. Rangkaian Minimum AT89C2051 ........................................... 39
Gambar 26. Rangkaian Sensor Ultrasonik SRF04 ....................................... 40
Gambar 27. Flowchart pengukur tinggi badan otomatis ............................. 42
Gambar 28. Rangkaian Pengujian Sensor .................................................... 48
Gambar 29. Hasil Pengujian Sensor ............................................................ 50
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Fungsi dan fitur spesial Port 3 yang bervariasi .............................. 7
Tabel 2. Peta Memori SFR dan Reset value ................................................ 10
Tabel 3. Range finder sensor ultrasonic SRF04 .......................................... 15
Tabel 4. Karakteristik SRF04 ................................................................................. 17
Tabel 5. Hasil Pengukuran Jarak .................................................................. 49
Tabel 6. Hasil Pengujian Alat ...................................................................... 52
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Salah satu dampak yang sangat diharapkan dengan adanya kemajuan ilmu
pengetahuan dan teknologi adalah dapat membantu, mempermudah, dan
mempercepat proses pekerjaan manusia. Dan hal tersebut diharapkan pula dapat
menyentuh segala aspek kehidupan tanpa terkecuali.
Hadirnya kendali otomatis terutama yang berbasis elektronika dirasakan
sebagai terobosan besar, yang mampu menghasilkan sistem minimal, murah,
namun dengan hasil yang berguna dan memuaskan.
Di tengah masyarakat yang semakin modern ini, olahraga dan kesehatan
tampaknya mulai menjadi sorotan, bahkan menjadi trend masa kini.
Konsekuensinya keseimbangan antara berat dan tinggi badan merupakan patokan
awal atas kondisi fisik seseorang, apakah ideal atau tidak.
Akan tetapi jika kita menengok pasar sekarang ini, dari kedua hal tersebut
di atas (berat badan dan tinggi badan) akan sangat sulit sekali bagi kita untuk
menemukan adanya alat ukur tinggi badan otomatis. Umumnya alat ini masih
bersifat manual, di mana pengguna harus menaikkan atau menurunkan sendiri
palang atas kepala, kemudian membaca petunjuk skalanya. Sementara itu, bagi
anak kecil atau orang yang tubuhnya pendek tentu akan kesulitan atau bahkan
tidak dapat melakukannya sendiri.
1
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
2
Oleh karenanya, perlu dirintis pembuatan alat ukur tinggi badan yang
berbasis kendali elektronika, dengan harapan akan mempermudah penggunaannya
sebagaimana halnya penggunaan alat ukur berat badan. Orang yang hendak
mengetahui tinggi badannya cukup berdiri di depan alat, dan secara otomatis alat
tersebut akan mengukur dan menampilkan hasilnya pada display.
B. Tujuan
1. Membangun suatu sistem (perangkat keras dan perangkat lunak) untuk sebuah
alat ukur tinggi otomatis berbasis mikrokontroler AT89C2051.
2. Mengetahui unjuk kerja alat ukur tinggi badan berbasis mikrokontroler
AT89C2051.
C. RumusanMasalah
1. Bagaimana rancangan perangkat keras dan perangkat lunak untuk aplikasi
mikrokontroler AT89C2051 pada sistem alat ukur tinggi badan otomatis?
2. Bagaimana unjuk kerja alat ukur tinggi badan otomatis berbasis mikrokontroler
AT89C2051?
D. Batasan Masalah
1. Alat yang dibuat adalah bukan alat ukur murni, alat ini dilengkapi dengan
sarana pencatat data-data pengukuran maupun interface untuk perangkat I/O
lainnya misalnya hubungan ke komputer.
2. Menggunakan AT89C2051 sebagai pengendali utama.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
3
3. Menggunakan sensor ultrasonic SRF04 sebagai pendeteksi.
4. Menggunakan komputer sebagai hasil pengukuran.
5. Ketelitian pengukuran hingga orde centimeter.
6. Rentang pengukuran alat yang akan dibuat disesuaikan dengan tinggi badan
tertinggi rata-rata bagi orang Indonesia. Sehingga diperkirakan minimal alat
dapat mengukur hingga maksimal.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
4
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Deskripsi Mikrokontroler AT89C2051
Mikrokontroler jenis AT89C2051 adalah sebuah CMOS mikrokomputer
8-bit bervoltase rendah yang memiliki performa tinggi dengan 2 Kilobyte Flash
Programmable Erasable Read Only Memory (PEROM). Perangkat ini dihasilkan
oleh teknologi high density nonvolatile memory technology yang terus
dikembangkan pabrik ATMEL. Mikrokontroler ini kompatibel dengan standar
industri MCS-51TM dari segi instruksi setnya. Dengan mengkombinasi sebuah
CPU 8-bit versatile dengan Flash pada sebuah monolithic Chip, ATMEL89C2051
merupakan sebuah mikrokomputer yang sangat kuat dan memiliki fleksibilitas
yang tinggi.
Mikrokontroler AT89C2051 menyediakan beberapa fitur standar, antara
lain 2 K byte Flash memori, RAM 128 byte, 15 jalur input/output, 2 timer/counter
16-bit, 5 arsitektur interupsi jenis two-level, sebuah serial port yang dapat
membaca dan mengirim sinyal dua arah (Full Duplex), sebuah analog komparator
yang sangat presisi, oscilator on-chip dan circuit clock. Mikrokontroler
AT89C2051 juga didesain dengan logika statis untuk operasi penurunan frekuensi
sampai titik nol (frequency down to zero operation) dan mendukung 2 macam
power saving software operasional mode. Pertama adalah mode Idle yang
melakukan penghentian CPU dengan mengijinkan RAM, timer/counter, serial
port, dan sistem interupsi untuk terus melanjutkan operasinya. Kedua adalah mode
4
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
5
Power down yang melakukan penyimpanan isi dari RAM, melakukan pembekuan
oscilator serta menghentikan semua proses pada fungsi-fungsi chip yang lain
sampai hardware reset berikutnya.
1. Konfigurasi Pin
Gambar 1. Konfigurasi Pin AT89C2051
Mikrokontroler AT89C2051 memiliki beberapa port yang dapat
dipakai sebagai port input maupun output, di samping port pendukung
lainnya, yaitu port P1.0 sampai P1.7 dan port P3.0 sampai P3.7.
Pemakaiannya harus disesuaikan dengan peraturan yang telah ditetapkan
oleh produsen mikrokontroler ini.
2. Deskripsi PIN AT89C2051
VCC
Suplai tegangan (+) mikrokontroler
GND
Suplai tegangan ( - ) mikrokontroler
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
6
Port 1
Port 1 adalah sebuah 8-bit input/output port yang 2 arah (bidirectional
I/O port). Pin port P1.2 sampai P1.7 menyediakan pull-ups secara internal.
P1.0 dan P1.1 juga berfungsi sebagai input positif (AIN0) dan input negatif
(AIN1) yang bertanggung jawab pada pembanding sinyal analog yang ada
di dalam chip. Keluaran port 1.0 membuat arus sebesar 20 mA dan dapat
digunakan untuk menyalakan LED secara langsung. Jika sebuah program
mengakses Port pin1, maka port ini digunakan sebagai port input. Ketika
port pin 1.2 sampai 1.7 digunakan sebagai port input dan port-port tersebut
diset secara pulled-low, maka port-port tersebut dapat menghasilkan arus
(IIL) karena adanya interaksi pull-ups tadi. Port 1 juga dapat menerima
kode/data saat memori flash dalam kondisi diprogram atau saat proses
verifikasi dilakukan.
Port 3
Port 3 pin P3.0 sampai P3.5 adalah 6 input/output pin yang dapat
menerima kode/data secara 2 arah (bidirectional I/O port) yang mempunyai
fasilitas internal pull-ups. P3.6 adalah sebuah hardware yang digunakan
sebagai input dan output dari komparator on chip, tetapi pin tersebut tidak
dapat diakses sebagai port input/output standar. Port pin 3 dapat
mengeluarkan arus sebesar 20 mA. Port 3 juga menyediakan fungsi dari
fitur spesial yang bervariasi dari Mikrokontroler AT89C2051. Fungsi dan
fitur spesial dari Mikrokontroler AT89C2051 dapat dilihat pada Tabel 1 di
bawah ini :
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
7
Tabel 1. Fungsi dan fitur spesial Port 3 yang bervariasi
Port Pin Alternate Functions
P3. 0
P3. 1
P3. 2
P3. 3
P3. 4
P3. 5
RXD (serial input port)
TXD (serial output )
INT0 (external interrupt 0)
INT1 (external interrupt 1)
T0 (timer 0 external input)
T1 (timer 1 external input)
Port 3 juga dapat menerima beberapa sinyal kontrol untuk keperluan
pemrograman Flash memory dan verifikasi data.
RST
RST berfungsi sebagai kaki untuk input sinyal reset. Semua
input/output (I/O) akan kembali pada posisi nol (reset) secepatnya ketika
kaki reset (RST) tersebut berlogika tinggi/high condition. Menahan pin
RST untuk dua cycle machine ketika suatu oscilator sedang bekerja akan
mengakibatkan resetnya semua sistem device yang ada ke dalam zero
position.
XTAL1
Sebagai input kepada inverting amplifier oscilator dan memberi input
kepada internal clock operating sirkuit.
XTAL 2
Sebagai kaki output dari rangkaian inverting amplifier oscilator.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
8
3. Diagram Blok AT89C2051
Diagram Blok AT89C2051 dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah ini.
Gambar 2. Blok Diagram AT89C2051
4. Karakteristik Oscilator
XTAL 1 dan XTAL 2 adalah suatu input dan output yang bertanggung
jawab penuh dari sebuah amplifier inverting di mana XTAL – XTAL
tersebut dapat dikonfigurasikan untuk digunakan sebagai on-chip oscilator.
Gambar 3 menunjukkan rangkaian oscilator yang terbuat dari sebuah kristal
quatrz atau resonator keramik. Dalam rangka pengaktifan perangkat ini dari
sebuah external clock source, XTAL 2 harus dikondisikan tidak tersambung
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
9
ketika XTAL 1 sedang diberi suatu sinyal/tegangan seperti yang
ditunjukkan Gambar 4. Dalam posisi ini rangkaian tidak dibutuhkan lagi
untuk mengkondisikan mikrokontroler ‘sedang proses’ atau duty cycle
dalam menerima sinyal clock eksternal. Selama input, pada sirkuit clocking
internal ada suatu sinyal dari sebuah device yang dibagi menjadi dua flip-
flop. Namun tegangan minimum dan maksimum serta time pada posisi
rendah (low) maupun tinggi (high) harus dianalisis terlebih dahulu.
Gambar 3. Perangkaian Oscilator Gambar 4. Konfigurasi Eksternal
Clock Drive
Catatan :
C1, C2 = 30 pF ± 10 pF untuk jenis kondensator kristal
= 40 pF ± 10 pF untuk jenis resonator keramik
5. Register Fungsi Khusus/Spesial Function Register (SFR)
Sebuah peta memori yang terdapat pada on-chip memory area dan
disebut sebagai Special Function Register (SFR) space memory pada Tabel
3.
Sebagai catatan, tidak semua alamat memori ditunjukkan pada tabel
karena terbatasnya media. Alamat memori yang tidak terdapat dalam tabel
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
10
biasanya sangat jarang digunakan atau diimplementasikan dalam suatu
proyek. Akses baca (road access) pada alamat memori ini akan
menghasilkan suatu data general yang bernilai acak atau random, sedangkan
akses tulis (write access) akan mempunyai efek yang indeterminate.
Program user tidak boleh ditulis pada alamat yang tidak tercantum
dalam tabel. Dalam kasus tersebut, memori reset atau nilai inactive dari bit
yang baru akan selalu nol (0).
Tabel 2. Peta Memori SFR dan Reset value
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
11
6. Batasan-batasan pada Instruksi Tertentu
Mikrokontroler AT89C2051 dan beberapa variannya adalah suatu
jenis mikrokontroler yang terkenal cukup murah tetapi handal dari keluarga
mikrokontroler ATMEL. Mikrokontroler tersebut memiliki 2 Kbyte Flash
memori program. Mikrokontroler.
a. Instruksi-insruksi branching:
LCALL, LJMP, ACALL, AJMP, SJMP, JMP@+DPTR
Beberapa instruksi unconditional branching di atas akan
dieksekusi secara benar selama software programmer selalu mengingat
bahwa alamat destination branching harus jatuh di dalam batas ukuran
memori kontroler (lokasi 00H sampai 7FFH digunakan untuk
AT89C2051). Pelanggaran atas aturan pengalamatan memori di atas akan
mengakibatkan program menjadi bertingkah laku aneh.
CJNE [...]. DJNZ [...], JB, JNB, JC, JNC, JBC, JZ, JNZ dengan
instruksi kondisional branching tersebut di atas juga harus mematuhi
aturan-aturan pengalamatan memori yang telah disebutkan. Apabila
programmer melanggar aturan di atas, hal itu mungkin akan
mengakibatkan hasilnya menjadi tidak menentu.
Beberapa penerapan yang menyertakan interupsi pada lokasi
alamat servis rutin pada keluarga mikrokontroler ATMEL 80C51 dapat
dipelajari pada manual-manual masing-masing.
b. MOVX – related instruction, Data Memori:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
12
Mikrokontroler AT89C2051 mempunyai 128 byte internal data
memori. Dengan kata lain, mikrokontroler AT89C2051 mempunyai batas
stack sebesar 128 byte, yaitu sebesar jumlah RAM dari mikrokontroler
tersebut. Akses eksternal data memori dan eksekusi eksternal program
memori tidak terdapat dalam mikrokontroler jenis ini. Oleh karena itu,
instruksi MOVX [...] tidak diperbolehkan dalam memprogram
mikrokontroler AT89C2051.
Kode assambler jenis 80C51 akan tetap dieksekusi sebagai
instruksi assambler, meskipun instruksi tersebut ditulis dengan kondisi
yang melanggar aturan pengalamatan. Tingkah laku device atau alat yang
kita buat, bertanggungjawab terhadap kesalahan eksekusi logika
program, bukan pada program yang kita tulis.
7. Memprogram Flash Memori
Pada Mikrokontroler AT89C2051 terdapat memori Flash sebesar 2
Kbyte. Memori ini digunakan sebagai memori kode program dan
dikondisikan pada keadaan array, yang bisa ditulis dan dibaca (read-write)
dan siap untuk diberi program. Memori array tersebut hanya dapat
diprogram per byte pada tiap satuan waktu. Sekali memori array tersebut
diberi program, maka untuk memprogram ulang harus dilakukan
penghapusan data program yang telah ada secara elektrikal. Dengan kata
lain, memori array tersebut tidak dapat langsung ditimpa dengan program
yang baru, tetapi harus dihapus terlebih dahulu.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
13
Urutan Pemrograman Chip:
a. Power-up sequence:
Berikan tegangan antara Vcc dan GND dan SET, XTAL 1, ke posisi
GND.
b. Set pin RST dengan nilai logika High, set pin P3.2 juga dengan nilai
High.
c. Berikan nilai level logika kombinasi High dan Low pada pin-pin P3.3,
P3.4, P3.5, P3.7 sesuai mode operasi yang akan kita lakukan, apakah
operasi pembacaan memori atau operasi memasukkan program ke memori.
d. Alamatkan data program yang kita buat pada range alamat memori
000H, yaitu pada pin P1.0 sampai P1.7
e. Berikan tegangan Vcc 12 Volt pada pin RST ketika akan melakukan
program chip (mode operasi pemrograman).
f. Masukkan pulsa kode program yang akan kita masukkan pada pin 3.2.
Waktu penulisan program pada memori array akan memakan waktu
sekitar 1,2 ms (millisecond)
g. Untuk verifikasi data program yang kita masukkan, ubah logika pada pin
RST dari Vcc 12 Volt menjadi level logika High lalu set pin P3.3 sampai
P3.7 menjadi level prioritas. Data output dapat dibaca melalui port pin P1.
h. Untuk memasukkan program ke alamat memori berikutnya supaya tidak
tumpang tindih, berikan pulsa positif pada pin XTAL 1. Langkah ini untuk
menaikkan address counter dengan increment satu (+1 pada address
counter). Masukkan data program yang baru pada port pin P1.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
14
i. Ulangi langkah 5 sampai 8, ubah data dan alur range memori
mikrokontroler sampai batas 2 Kbyte.
j. Power-off sequence.
Set XTAL1 dengan logika Low dan RST juga dengan logika Low, lalu
matikan tegangan pada mikrokontroler AT89C2051.
B. Sensor
Sensor adalah alat yang digunakan untuk mendeteksi suatu benda dan
berfungsi untuk mengukur magnitude suatu benda/alat. Sensor adalah jenis
tranducer yang digunakan untuk mengubah variasi mekanis, magnetis panas,
sinar, dan kimia menjadi tegangan atau arus listrik. Sensor biasanya dikategorikan
melalui pengukuran dan memegang peranan penting dalam pengendalian proses
pabrikasi modern.
Bentuk dan macam dari sensor sangatlah banyak dan biasanya disesuaikan
dengan tujuan dan penggunaannya. Adapun sensor yang digunakan pada modul
ini adalah sebagai berikut.
1. Sensor ultrasonik
Sensor ultrasonik, berfungsi sebagai pendeteksi jarak yang pada
aplikasinya untuk mendeteksi jarak kendaraan dengan benda di depannya.
Sensor ini mampu mendeteksi jarak dengan range 3 cm sampai 3 meter.
Prinsip kerjanya yaitu pemancar ultrasonik mengeluarkan frekuensi 40 Khz
yang dihasilkan oleh mikrokontroler, kemudian diterima oleh pemancar
ultrasonik. Dengan menghitung selang waktu antara pengiriman sinyal
sampai dapat diterima oleh penerima, dapat diketahui nilai jarak dari
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
15
kendaraan dan kendaraan sekitarnya. Sensor ultrasonik yang digunakan
merupakan modul jadi dari PARALLAX dengan tipe SRF04. Spesifikasi
Teknis Devantech SRF04 Ultrasonic Range Finder:
Tabel 3. Range finder sensor ultrasonic SRF04
Tegangan Input : 5 VDC
Konsumsi Arus : 30 mA (rata-rata), 50 mA (max)
Frekuensi Suara : 40 kHz
Jangkauan : 3 cm - 3 m
Sensitivitas : Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter 3
cm
dalam jarak > 2 m
Input Trigger : 10 mS min. Pulsa Level TTL
Pulsa Echo : Sinyal level TTL Positif, Lebar berbanding
proporsional dengan jarak yang dideteksi
Output dari sensor ini berupa data PWM sehingga duty cycle dari
sinyal output berbanding lurus dengan data jarak. Semakin jauh objek maka
semakin besar duty cycle. Untuk mengaktifkan sensor maka modul diberi
triger pulsa maka sensor akan mengeluarkan sinyal pwm dan duty cycle
tersebut sebagai jarak objek dengan sensor. Sensor diberi triger, kemudian
dihitung lebar duty cyclenya. Jika sensor ultrasonik yang digunakan pada
satu sistem lebih dari satu maka data yang dikirim secara bergantian. Data
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
16
yang dikirim adalah data 8-bit dengan nilai 5-255, di mana nilai 0 digunakan
sebagai tanda akhir data.
Gambar 5. Modul dan Koneksi sensor ultrasonic
2. Sensor Jarak Ultrasonik Devantech SRF04
Gambar 6. Devantech SRF04 Ranger
Kit ini sangat mudah untuk dirangkai dan membutuhkan sumber daya
yang kecil sekali, yang sangat ideal untuk aplikasi mobile robot. Susunan
kakinya sebagai berikut:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
Gambar 7. Susunan kaki SRF0
Pencari jarak ini bekerja dengan cara memancarkan pulsa suara dengan
kecepatan suara (0.9 ft/milidetik).
Tabel 4. Karakteristik SRF04
Tegangan 5v
Arus 30mA Typ. 50mA Max
Frekwensi 40KHz
Maximum Range 3 m
Minimum Range 3 cm
Sensitifitas Mendeteksi jarak 3cm diameter stick at > 2 m
Trigger input 10uS Min. TTL level pulse
Pulsa echo Positive TTL level signal, width proportional to range.
Berikut contoh program menggunakan Basic Stamp 2 di mana
menggunakan P0 sebagai input dari SRF04 dan P1 sebagai output echo dari
SRF04.
O 5V
O echo output
O pulse trigger input
O not used
O ground
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
Gambar 8. Contoh rangkaian SRF04
Berikut tahapan sensor SRF04 dalam mengindikasi jarak:
TesSRF04.bs2
‘Lab Robotics e-Technology Center
‘Faktor konversi
‘perintah PULSIN mengembalikan nilai round trip
‘echo time 2 uS dimana sama dengan
‘perjalan 1 arah 1uS
‘jarak=(echo time) /factor konversi
‘gunakan 74 untuk inchi (73.74 us per 1 inchi)
‘gunakan 29 untuk sentimeter ( 29.033 pe 1 cm)
' {$STAMP BS2p}
' {$PBASIC 2.5}
convfac CON 74 ' use inches
counter VAR Byte
wDist VAR Word
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
19
INIT CON 0 ’ hubungan di port p0
ECHO CON 1
main:
GOSUB sr_sonar ' baca jarak depan
DEBUG DEC wDist, CR
sr_sonar:
PULSOUT INIT,5 ' 10us init pulse
PULSIN ECHO,1,wDist ' measure echo time
wDist=wDist/convfac ' convert to inches
RETURN
C. Komponen – Komponen Yang Digunakan Lainnya
1. Resistor
Resistor merupakan komponen pasif elektronika yang berfungsi untuk
membatasi arus listrik yang mengalir. Berdasarkan kelasnya resistor dibagi
menjadi dua yaitu Fixed resistor dan Variable Resistor. Resistor pada
umumnya terbuat dari carbon film atau metal film, tetapi tidak menutup
kemungkinan untuk dibuat dari material yang lain.
Gambar 9. Simbol resistor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
2. Fixed Resistor
Fixed Resistor merupakan resistor yang mempunyai nilai tetap. Ciri
fisik dari resistor ini adalah bahan pembuat resistor terdapat di tengah-
tengah dan pada pinggirnya terdapat dua conduction metal, biasanya
kemasan seperti ini disebut dengan axial. Ukuran fisik Fixed Resistor
bermacam-macam, tergantung pada daya resistor yang dimilikinya.
Misalnya fixed resistor dengan daya 5 watt pasti mempunyai bentuk fisik
yang jauh lebih besar dibandingkan dengan fixed resistor yang mempunyai
daya ¼ watt.
Seiring dengan perkembangan teknologi pada saat ini, diciptakanlah
sebuah teknologi baru yang disebut dengan SMT (Surface Mount
Technology). Dengan menggunakan teknologi ini bentuk dari fixed resistor
menjadi lebih kecil lagi, sehingga kita dapat membuat suatu sistem yang
mempunyai ukuran sekecil mungkin. Ada beberapa macam kemasan
standard yang sudah ditentukan oleh Industri elektronika antara lain:
- 1206 ukuran = 3.0 mm x 1.5 mm, 2 terminal
- 0805 ukuran = 2.0 mm x 1.3 mm, 2 terminal
- 0603 ukuran = 1.5 mm x 0.8 mm, 2 terminal
Selain kemasan axial terdapat pula kemasan lain yang disebut SIP
(Single-In-Line). Di dalam kemasan ini terdapat lebih dari satu resistor yang
biasanya disusun paralel dan mempunyai satu pusat yang disebut common.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
Gambar 10. Resistor Single-In-Line
Gambar 11. Bentuk Fisik Resistor
Pada gambar 11 ditunjukkan beberapa contoh bentuk fisik dari fixed
resistor. Dari yang paling atas dapat dilihat bentuk fisik dari resistor dengan
daya 1/8, ¼, 1, 2, dan 5 watt. Pada gambar 11 sebelah kanan ditunjukkan
beberapa contoh bentuk fisik dari fixed resistor dengan toknologi SMT
(Surface Mount Technology). Sedangkan pada gambar 10 ditunjukkan
contoh bentuk fisik dari resistor dengan kemasan yang disebut SIP (Single-
In-Line).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
3. Variable Resistor
Untuk jenis resistor ini memiliki dua tipe. Untuk tipe pertama
dinamakan Variable Resistor dan nilainya dapat diubah sesuai keinginan
dengan mudah dan sering digunakan untuk pengaturan volume, bass,
balance, dll. Sedangkan yang kedua adalah semi-fixed resistor. Nilai dari
resistor ini biasanya hanya diubah pada kondisi tertentu saja. Contoh
penggunaan dari semi-fixed resistor adalah tegangan referensi yang
digunakan untuk ADC, fine tune circuit, dll. Ada beberapa model
pengaturan nilai Variable resistor, yang sering digunakan adalah dengan
cara memutar. Pengubahan dengan cara memutar biasanya terbatas sampai
300 derajat putaran. Ada beberapa model variable resistor yang harus
diputar berkali - kali untuk mendapatkan semua nilai resistor. Model ini
dinamakan “Potentiometers” atau “Trimmer Potentiometers”.
Gambar 12. Bentuk Fisik Variable Resistor
Pada gambar 12 ditunjukkan beberapa contoh bentuk fisik dari
variable resistor. Gambar bentuk yang pertama sering disebut dengan
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
23
“Trimmer Potentiometers”. Gambar bentuk yang kedua merupakan contoh
gambar dari semi-fixed resistor yang biasanya dipasang pada PCB (Printed
Circuit Board). Sedang gambar bentuk yang ketiga merupakan contoh dari
“Potentiometers” yang biasanya digunakan sebagai volume control.
4. Kapasitor
Kapasitor adalah sebuah piranti elektrik yang dapat menyimpan energi
dalam bentuk medan listrik di antara sepasang plat konduktor. Kapasitor
terdiri dari dua buah elektrode yang dipisahkan oleh sebuah insulator atau
dielectric. Kapasitansi dari sebuah pelat sejajar dinyatakan dengan rumus:
Kapasitansi dari kapasitor (C) menyatakan besarnya muatan (Q) yang
disimpan akibat adanya beda potensial (V) yang diberikan di antara kedua
pelat, dinyatakan dalam rumus berikut:
Gambar 13. Simbol Kapasitor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
Berikut adalah beberapa contoh bentuk fisik dari kapasitor:
a. Kapasitor Non-Polar
- Kapasitor Tantalum
- Kapasitor Polyester Film
- Kapasitor Polypropylene
- Kapasitor Mylar
- Kapasitor Keramik
b. Kapasitor Polar
- Kapasitor Elektrolit
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
c. Kapasitor Variable
- Kapasitor Trimmer
- Kapasitor Tuning
Gambar 14. Bentuk fisik kapasitor
5. Transistor
Transistor dalam rangkaian elektronika selain berfungsi sebagai
penguat, dapat juga berfungsi sebagai saklar. Transistor adalah suatu
komponen aktif yang terbuat dari bahan semi konduktor dan dibentuk dari
dua hubungan PN. Dari dua hubungan tersebut terdapat dua kemungkinan
hubungan yang dapat dibentuk yaitu PNP dan NPN seperti dalam Gambar
10. Transistor ini digunakan sebagai switching untuk membunyikan alarm.
Gambar 15. Transistor NPN dan PNP
P N PEmiter
Basis
Kolektor
PEmiter
Basis
Kolektor
N N
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam penggunaan transistor adalah
sebagai berikut:
1. Arus emitor merupakan penjumlahan dari arus kolektor dan arus basis
IE = IB+IC
2. Arus kolektor hampir sama dengan arus emitor
IC + IE
3. Arus basis jauh lebih kecil dari arus kolektor dan emitor
IB << IC
IB << IE
Hubungan antara arus basis dan arus kolektor dinyatakan sebagai
penguatan arus seperti dalam persamaan berikut:
ß= hFE = IC/IB
Jika Vin bertambah, lebih banyak arus basis yang mengalir,
menimbulkan lebih banyak arus kolektor. Vin yang cukup besar akan
menjenuhkan transistor. Jika transistor jenuh, kolektornya secara ideal
ditanahkan. Tegangan pada resistor 1kΩ sama dengan tegangan catu
dikurangi tegangan pada LED, karena itu:
Gambar 16. Penggunaan Transistor NPN
Rc = VCC - VLED / ILED
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
6. Daerah Kerja Transistor
Transistor bekerja pada tiga daerah kerja seperti ditunjukkan dalam
Gambar:
Gambar 17. Garis beban DC
§ Daerah Kerja Jenuh (Saturasi)
Perpotongan dari garis beban dan kurva IB=IB(sat) disebut penjenuhan
(saturation). Pada daerah ini arus basis sama dengan IB(sat) dan arus kolektor
adalah maksimum.
Pada penjenuhan, dioda kolektor kehilangan reverse bias dan kerja
transistor yang normal terhenti. Perhitungan arus kolektor pada saat saturasi
adalah:
C
CC)sat(C R
VI
dan perhitungan untuk arus basis adalah:
dc
C(sat)b(sat)
I I
b=
Tegangan kolektor-emiter pada penjenuhan adalah:
V CE = VCC (sat)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
Jika arus basis lebih besar daripada IB(sat), arus kolektor tak dapat
bertambah karena dioda kolektor tidak lagi dibias reverse. Dengan kata lain,
perpotongan dari garis beban dan kurva basis yang lebih tinggi masih
menghasilkan titik penjenuhan yang sama.
§ Daerah kerja sumbat (cut off).
Titik dimana garis beban memotong kurva IB=0 disebut titik sumbat
(cut off). Pada titik ini arus basis adalah nol dan arus kolektor kecil sehingga
dapat (hanya arus bocoran ICEO yang ada). Pada titik sumbat, dioda emitor
kehilangan forward bias, dan kerja transistor yang normal terhenti. Untuk
perkiraan aproksimasi tegangan diabaikan kolektor-emitor adalah:
ICE (cut off) = ICC
§ Daerah kerja aktif.
Semua titik operasi antara titik sumbat dan penjenuhan adalah daerah
aktif dari transistor. Dalam daerah aktif, dioda emitor dibias forward dan
dioda kolektor dibias reverse. Titik Q (Quiescent) adalah titik perpotongan
dari arus basis dan garis beban.
7. Dioda
Dioda merupakan suatu komponen elektronik yang dapat melewatkan
arus pada satu arah saja yang terbuat dari bahan semikonduktor. Jika dioda
kita beri tegangan panjar mundur maka bandgap antara pita konduksi
dengan pita valensi akan semakin besar sehingga menyebabkan tidak
adanya elektron yang berpindah dari pita konduksi ke pita valensi.
Sedangkan jika kita beri tegangan panjar maju maka bandgap antara pita
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
konduksi dan pita valensi menjadi kecil yang menyebabkan elektron dapat
berpindah dari pita konduksi ke pita valensi sehingga menyebabkan adanya
arus yang mengalir. Kita dapat menyelidiki karakteristik statik dioda,
dengan cara memasang dioda seri dengan sebuah catu daya DC dan sebuah
resistor.
Dioda memiliki fungsi yang unik yaitu hanya dapat mengalirkan arus
satu arah saja. Struktur dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P
dan N. Satu sisi adalah semikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang
lain adalah tipe N. Dengan struktur demikian arus hanya akan dapat
mengalir dari sisi P menuju sisi N.
Gambar 18. Simbol dan struktur dioda
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit
porsi kecil yang disebut lapisan deplesi (depletion layer), di mana terdapat
keseimbangan hole dan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P
banyak terbentuk hole yang siap menerima elektron sedangkan di sisi N
banyak terdapat elektron-elektron yang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika
diberi bias positif, dengan arti kata memberi tegangan potensial sisi P lebih
besar dari sisi N, maka elektron dari sisi N dengan serta merta akan tergerak
untuk mengisi hole di sisi P. Tentu kalau elektron mengisi hole disisi P,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
maka akan terbentuk hole pada sisi N karena ditinggal elektron. Ini disebut
aliran hole dari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi arus listrik,
maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
Gambar 19. Dioda dengan bias maju
Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu
dengan memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N
mendapat polaritas tegangan lebih besar dari sisi P.
Gambar 20. Dioda dengan bias negatif
Tentu jawabannya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau
aliran hole dari P ke N maupun sebaliknya. Karena baik hole dan elektron
masing-masing tertarik ke arah kutub berlawanan. Bahkan lapisan deplesi
(depletion layer) semakin besar dan menghalangi terjadinya arus.
Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan
arus satu arah saja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah
menjadi konduktor. Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan
beberapa volt diatas nol baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
adanya dinding deplesi (deplesion layer). Untuk dioda yang terbuat dari
bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas 0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt
batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahan Germanium.
Gambar 21. Grafik arus dioda
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus,
namun memang ada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt
baru terjadi breakdown, dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran
elektron yang terbentuk di lapisan deplesi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
BAB III
DESAIN DAN PERANCANGAN
A. Identifikasi Masalah
Untuk mencapai tujuan perancangan alat ukur tinggi badan otomatis ini
ada beberapa kebutuhan yang perlu di pertimbangkan, diantaranya:
1. Perlu komponen yang dapat mengendalikan keseluruhan.
2. Perlu komponen yang dapat mendeteksi adanya objek yang akan diukur.
3. Perlu adanya display yang digunakan untuk menampilkan hasil pengukuran
tinggi bandan otomatis.
B. Sistem blok
Alat pengukur tinggi badan ini menggunakan perangkat keras sebagai
berikut:
Mikrokontroler AT89C2051, 1 buah sensor ultrasonic SRF04 dan 1 buah
leptop sebagai penampil hasil pengukuran.
Blok diagram pengukur tinggi badan otomatis ditunjukan pada gambar 22.
32
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
Gambar 22. Diagram blok pengukur tinggi badan
Dari gambar 22 di atas, rancangan bangun alat pengukur tinggi badan
otomatis terdiri atas tiga bagian yaitu piranti masukan, mikrokontroler, dan piranti
keluaran. Pada piranti masukan terdapat sensor yang merupakan sumber perintah
bagi mikrokontroler tersebut. Adapun jenis sensor yang dipakai yaitu sensor
ultrasonic SRF04. Sedangkan pada piranti keluaran adalah laptop untuk
menampilkan hasil pengukuran tinggi badan.
C. Analisa Kebutuhan
Dalam pembuatan alat sistem ini memerlukan beberapa perangkat
hardware, software, dan alat pendukung yang saling menyebabkan keterkaitan,
perangkat-perangkat tersebut antara lain :
1. Hardware
a. Blok Mikrokontroler
Rangkaian pengendali dari alat yang bertugas mengatur kerja
rangkaian dengan cara mengendalikan input output yang diberikan ke
rangkaian mikrokontroler.
MIKROKONTROLER
AT89C2051
SENSOR
SRF04
KOMPUTER
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
b. Blok Sensor ultrasonic
Sensor digunakan untuk mendeteksi tinggi badan orang.
c. Blok Catu Daya
Trafo digunakan untuk menurunkan tegangan sesuai dengan yang
diperlukan alat/rangkaian dari tegangan AC menjadi tegangan DC.
2 Software
a. Visio
Program yang digunakan untuk menggambar flowchart dari alat
yang dibuat.
b. Protel
Software yang digunakan untuk menggambar layout PCB dan
rangkaian skema.
c. Notepad
Merupakan software untuk menulis program.
d. Wordpad
Merupakan software untuk mengecek kesalahan yang terjadi pada
program.
e. Asm_51
Digunakan untuk mengubah file dengan ekstensi ASM menjadi
ekstensi HEX.
f. Aec_isp
Digunakan untuk mengambil file dengan ekstensi HEX dan
memprogram ke dalam mikrokontroler AT89C2051
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
3. Alat Pendukung
a. Solder
Alat yang digunakan untuk memanaskan timah patri untuk
menyambung komponen-komponen elektronika dengan PCB.
b. Multimeter
Merupakan alat untuk mengukur arus, tegangan dan hambatan dari
suatu komponen maupun rangkaian.
c. Obeng
Digunakan untuk merapatkan sekrup/mur dengan rangka yang
terdiri atas obeng plus dan minus.
d. Bor
Untuk melubangi pcb maupun rangka.
e. Cutter
Alat ini digunakan untuk memotong pcb serta rangka.
f. Tang
Alat ini digunakan untuk memotong dan mengupas kabel maupun
memotong kaki komponen.
g. Minyak Damar (Gondorukem)
Digunakan untuk melapisi jalur pcb agar tembaga tidak mudah
terkelupas saat disolder berulang-ulang dan tidak mudah berkarat.
h. Lotfett
Digunakan untuk membersikan solder agar hasil solderan rapi.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
36
i. Plastic Still
Untuk menutupi soldiran kabel dengan konektor yang banyak agar
tidak mudah lepas.
4. Alur Tahapan Pembuatan
Dalam perancangan dan pembuatan alat pengukur tinggi badan
otomatis tahapan yang dilakukan adalah membuat rancangan alat yang akan
dibuat, kemudian mencetaknya ke dalam pcb serta melubanginya.
Kemudian memasang setiap komponen dengan benar di pcb dan
mensoldernya. Rangkaian minimum sistem dibuat dan diuji juga dengan
rangkaian tiap bloknya, pengisian program dan dilakukan uji coba
keseluruhan alat, jika kesalahan terjadi maka diperbaiki dan diperiksa ulang.
Setelah selesai alat dipasang dalam rangka yang telah dibuat.
Gambar 23. Tahapan Pembuatan alat ukur tinggi badan otomatis
Membuat rangkaian dan mencetak pcb
Merangkai minimum
Pengujian tiap blok rangkaian
Pengisian program
Pengujian keseluruhan alat
Menyatukan alat dengan rangka
Hasil
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
37
5. Rangkaian Keseluruhan Sistem
Rangkaian keseluruhan dari alat tinggi badan otomatis dapat dibagi
menjadi 3 bagian utama yaitu bagia minimum system mikrokontroler,
bagian input dan output. Bagian minimum system mikrokontroler
merupakan bagian dimana input dari sensor ultrasonic akan dproses sesuai
program yang digunakan kemudian diteruskan kebagian output. Bagian
input terdiri dari sebuah sensor ultrasonic jenis SRF04 yang digunakan
sebagai pengambil data tinggi badan orang. Sedangkan bagian output
berupa leptop untuk mengetahui hasil dari pengukuran tinggi badan.
Rangkaian skema alat tinggi badan otomatis ditunjukan pada
Gambar 24.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
38
Gambar 24. Rangkaian Skematik pengukur tinggi badan otomatis
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
39
6. Rangkaian Minimum AT89C2051
Rangkaian mikrokontroler berfungsi sebagai pemroses data input
dan menghasilkan output. Pada alat pengukur tinggi badan ini input data di
peroleh dari sensor SRF04 sedangkan outputnya adalah tampilan laptop.
Di dalam minimum system mikrokontroler ini terdapat tiga port
yang digunakan sebagai input dan output data. Pada alat ukur tinggi badan
otomatis ini hanya menggunakan dua port saja. Port B dipakai sebagai input
dari sensor SRF04 dan port A sebagai output ke laptop.
Rangkaian minimum system dapat dilihat pada gambar 25.
Gambar 25. Rangkaian Minimum AT89C2051
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
40
7. Rangkaian Sensor
Pada rangkaian tinggi badan otomatis ini menggunakan sensor
ultrasonic. Sensor ultrasonic adalah yang bekerja berdasarkan prinsip kerja
pantulan gelombang suara, di mana sensor menghasilkan gelombang suara
kemudian menangkap kembali dengan perbedaan waktu sebagai dasar
pengindra. Perbedaan waktu antara gelombang suara yang dipancarkan dan
diterima kembali adalah berbanding lurus dengan jarak objek yang
dipantulkannya.
Sensor ultrasonic dipasang di bagian atas tiang karena sensor ini
digunakan untuk mendeteksi tinggi seseorang. Sensor ini memiliki tiga pin
yaitu Vout, Vcc, dan Ground. Pada alat tinggi badan otomatis ini, Vout
dihubungkan dengan Port B dari mikrontroler.
Sensor ultrasonic ini memiliki kontak jarak 3 cm sampai 3 meter.
Prinsip kerja sensor jarak sensor ultrasonic SRF04 ditunjukan pada gambar
26.
Gambar 26. Rangkaian Sensor Ultrasonik SRF04
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
41
8. Perancangan Software
Perancangan software merupakan proses perancangan pembuatan
program yang nantinya akan dijalankan oleh mikrokontroler. Program
tersebut akan selalu berjalan jika mikrokontroler dinyalakan. Program ini
disimpan pada EEPROM yang ada dalam mikrokontroler, sehingga hanya
perlu sekali men-download-kan program ke mikrontroler. Karena walaupun
sumber tegangan dimatikan program masih tersimpan pada EEPROM.
Membuat program memerlukan lebih dari sekedar menulis
serangkaian intruksi. Pada saat menulis program, sebaiknya dimulai dengan
membuat rencana program secara terperinci atau garis besarnya. Dalam
rancangan sebuah program penulis terlebih dahulu membuat flowchart.
Seperti diketahui dalam menyusun program kita harus
memperhatikan benar-benar agar program tersebut mempunyai aturan
logika yang benar. Jika logika yang ada pada suatu program tidak benar,
tentunya akan adanya kesalahan dari hasil program tersebut. Untuk
membantu melacak kebenaran logika sebuah program, yang juga sangat
membantu anda untuk memahami sebuah persoalan sebelum anda memulai
menuliskan kode-kode programnya, sering kali kita memerlukan alat bantu
yang disebut flowchart. Flowchart alat ukur tinggi badan otomatis
ditunjukan pada Gambar 27.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
42
tidak
ya
tidak
ya
Gambar 27. Flowchart pengukur tinggi badan otomatis
start
Dt- sense usirr
aktif
pantulan
Terima data
Jarak= x
Tinggi= 200-x
display
end
stop
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
43
BAB IV
IMPLEMENTASI DAN ANALISA
Pada bab ini akan dibahas mengenai langkah-langkah pengujian terhadap
alat pengkur tinggi badan otomatis. Pengujian dilakukan untuk mengetahui
apakah alat pengukur tinggi badan otomatis yang dibuat sesuai dengan
perencanaan dan perancangan system. Pengujian alat ini meliputi:
a. Pengujian program Visual Basic
b. Pengujian sensor
c. Pengujian sistem AT89C2051
d. Pengujian rangkaian secara keseluruhan
A. Pengujian Visual Basic
Bagian ini hanya program Visual Basic yang berfungsi sebagai
penampilan hasil pengukuran tinggi badan. Serial Port laptop (Tx)
dihubungkan ke port P3.0 dan (Rx) dihubungkan ke port 3.1 melalui IC MAX
232 pada mikrokontroler yang berfungsi mengirimkan data hasil pengolahan
untuk ditampilkan dalam bentuk database.
Langkah- langkah dalam melakukan pengujian ini adalah
1. Hubungkan downloader AT89C2051 dengan leptop
2. Downloadkan program berikut.
Private Declare Function sndPlaySound Lib "winmm.dll" Alias "sndPlaySoundA" (ByVal lpszsoundname As String, ByVal uFlags As Long) As Long
Private Sub Command1_Click(Index As Integer)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
44
Select Case Index Case 0 'add If Data1.Recordset.RecordCount > 0 Then Data1.Recordset.MoveLast Text1(0).Text = Data1.Recordset.Fields(0) + 1 Else Text1(0).Text = 1 End If Data1.Recordset.AddNew For x = 1 To Text1.UBound Text1(x).Text = "" Next Text1(1).SetFocus Case 1 'save On Error Resume Next If Command1(4).Caption = "STOP" Then Data1.Recordset.Edit For x = 0 To (Text1.UBound) Data1.Recordset.Fields(x) = Text1(x).Text Text1(x).Text = "" Next Data1.Recordset.Update If Command1(4).Caption = "STOP" Then Command1_Click (5) Case 2 'edit Data1.Recordset.Edit Case 3 'delete Data1.Recordset.Delete For x = 0 To (Text1.UBound) Text1(x).Text = "" Next Data1.Recordset.Requery DBGrid1.ReBind Case 4 'RUN If Command1(4).Caption = "RUN" Then MSComm1.PortOpen = True Command1(4).Caption = "STOP" Command1(5).Caption = "Next" Command1(6).Caption = "Prev" On Error Resume Next Data1.Recordset.MoveFirst For x = 0 To (Text1.UBound) Text1(x).Text = Data1.Recordset.Fields(x) Next ucap Else MSComm1.PortOpen = False Command1(4).Caption = "RUN"
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
45
Command1(5).Caption = "Print" Command1(6).Caption = "Delete All" End If Case 5 'Print If Command1(5).Caption = "Print" Then DataReport1.Show Else If Data1.Recordset.EOF Then Exit Sub Data1.Recordset.MoveNext If Data1.Recordset.EOF Then Exit Sub On Error Resume Next For x = 0 To (Text1.UBound) Text1(x).Text = Data1.Recordset.Fields(x) Next ucap End If Case 6 'Delete All If Command1(6).Caption = "Delete All" Then xx = MsgBox("Semua data dihapus...?", vbOKCancel) If xx = vbCancel Then Exit Sub Data1.Recordset.MoveFirst Do While Not Data1.Recordset.EOF Data1.Recordset.Delete Data1.Refresh Loop Else If Data1.Recordset.BOF Then Exit Sub Data1.Recordset.MovePrevious If Data1.Recordset.BOF Then Exit Sub On Error Resume Next For x = 0 To (Text1.UBound) Text1(x).Text = Data1.Recordset.Fields(x) Next ucap End If Case 7 'Find nomor On Error Resume Next If Text1(0).Text = "" Then Exit Sub Data1.Recordset.FindFirst "nomor=" & Text1(0).Text If Data1.Recordset.NoMatch Then Exit Sub For x = 1 To (Text1.UBound) Text1(x).Text = Data1.Recordset.Fields(x) Next End Select End Sub
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
46
Private Sub DBGrid1_Click() DBGrid1.Refresh End Sub Private Sub ucap() sndPlaySound "awal.wav", 0 Dim i As Integer xx = konversi(Data1.Recordset!nomor) tmpstring = Split(xx, " ") i = UBound(tmpstring) For x = 0 To i If Trim(tmpstring(x)) <> "" Then fil = App.Path & "\" & Trim(tmpstring(x)) & ".wav" sndPlaySound fil, 0 End If Next x sndPlaySound "akhir.wav", 0 End Sub Private Sub Form_QueryUnload(Cancel As Integer, UnloadMode As Integer) If MSComm1.PortOpen = True Then MSComm1.PortOpen = False End Sub Private Sub MSComm1_OnComm() 'Dim yy As Double 'Dim xx As String xx = MSComm1.Input Text3.Text = xx yy = (Asc(Left(xx, 1)) * 256 + Asc(Right(xx, 1))) * (12000000 / 11059200 / 58.14) Text2.Text = yy If yy > 200 Then yy = 200 Text1(4).Text = Format(200 - yy, "###") End Sub
B. Pengujian Sistem AT89C2051
Pengujian ini digunakan untuk mengetahui apakah port dari
mikrokontroler dapat berfungsi dengan baik sesuai dengan program yang
nantinya akan diberikan. Cara untuk melakukan pengujian adalah dengan
memberikan source code program berikut pada mikrokontroler.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
47
$mod51 Pin bit p3.7 ;pulse in pout bit p1.0 ;pulse out start: clr pin MOV SCON,#50H mov tmod,#21h ;timer 1 baudrate, timer 2 16 bit mov th1,#0fdh ;9600bps setb tr1 ;timer 1 run loop: call delay ;tunggu 1 detik call ukur ;ukur jmp loop ;ulangi delay: mov r7,#10 ;10*0,1 = 1 S dl2: mov r6,#200 ;200*0,5=0,1s dl1: mov r5,#250 ;250*2=0,5mS djnz r5,$ djnz r6,dl1 djnz r7,dl2 ret ukur: mov tl0,#0 ;reset mov th0,#0 ;timer 0 setb pin ;pulse in high mov b,#5 ;delay djnz b,$ ;10uS clr pin ;pulse in low setb tr0 ;timer on jnb pout,$ lagi: jnb pout,kirim ;ada echo, kirim data mov a,th0 cjne a,#255,lagi ;overflow kirim: clr ti ;kirim data mov sbuf,th0 ;kirim MSB jnb ti,$ clr ti mov sbuf,tl0 ;kirim LSB jnb ti,$ clr ti ret end
43
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
48
C. Pengujian Sensor SRF04
Pengujian sensor ultrasonic bertujuan untuk mengetahui jarak
minimum dan maksimal yang dapat diukur oleh sensor ultrasonic SRF04, serta
membandingkan jarak sebenarnya dengan jarak hasil pengukuran
menggunakan sensor. Untuk menguji sensor ultrasonic jenis SRF04 dapat
mengunakan rangkaian seperti pada Gambar 28.
Gambar 28. Rangkaian Pengujian Sensor
Pengujian sensor ultrasonic jenis SRF04 ini dilakukan dengan cara
menghubungkan sensor dengan downloader AT89C2051. Kemudian outputnya
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
49
dihubungkan dengan laptop. Download-kan source code program yang telah
dibuat ke mikrokontroler. Jika program yang telah di-download bisa berjalan
dengan baik, maka sensor tersebut dapat digunakan untuk mengukur jarak.
Selanjutnya adalah melakukan uji coba pengukuran jarak sensor SRF04 dengan
cara menempatkan sensor ultrasonic di depan penghalang dan memvariasi
jarak pengukuran. Hasil yang didapat dari pengukuran jarak terdapat pada tabel
5.
Tabel 5. Hasil Pengukuran Jarak
Dari pengujian yang dilakukan didapat bahwa sensor ultrasonic
SRF04 mampu mengukur jarak mulai dari 0 cm. Pada pengukuran jarak 350
Jarak penghalang (cm) Jarak tampilan pada laptop (cm)
0 3 3 3
1 3 3 3
2 3 3 3
3 3 3 3
4 5 3 3
5 5 4 5
10 11 9 12
20 16 19 18
30 31 28 31
40 42 43 42
50 51 49 49
100 105 103 103
200 210 205 208
300 340 320 325
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
50
cm didapatkan hasil yang tidak sesuai atau menyimpang jauh dengan jarak
sebenarnya, hal ini disebabkan karena kemampuan ultrasonic SRF04 jenis ini
hanya dapat mengukur jarak maksimal 300cm atau 3 meter. Angka yang
ditampilkan pada laptop terdapat selisih dengan jarak yang sebenarnya adalah
karakteristik penghalang atau objek yang dapat memantulkan sinyal kembali ke
sensor ultrasonic. Secara teori, sensor ultrasonic bisa bekerja dengan baik
sesuai dengan sepesifikasi dari sensor ultrasonic yaitu dapat mengukur jarak
mulai dari jarak minimum 3cm sampe jarak maksimum 3m.
Gambar 29. Hasil Pengujian Sensor
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
51
D. Pengujian Alat secara Keseluruhan
Pada alat pengukur tinggi badan otomatis ini mikrokontroler
AT89C2051 merupakan otak semua proses hadware dan software.
Mikrokontroler akan memproses semua data yang masuk kedalam sebuah
program yang telah dibuat.
Untuk mengetahui tinggi badan seseorang, mikrokontroler
AT89C2051 akan memprose input dari sensor SRF04 melalui portB. Dalam
proses menghitung tinggi badan, hasil dapat diperoleh dari tinggi sensor
(200cm) dikurangi jarak pengukuran sensor kebagian kepala. Kemudian hasil
yang dihasilkan ditampilka di dalam leptop.
Sebelum melakukan pengujian, dilakukan pengecekan masing-
masing rangkaian penyusun dan pengisian program ke IC mikrokontroler
AT89C2051. Adapun langkah-langkah pengujian adalah sebagai berikut:
1. Menghubungkan rangkaian kecatu daya.
2. Mengatur jarak penghalang yang digunakan untuk pengukur
3. Mencatat hasil pengukuran untuk kemudian dianalisa.
Pengujian rangkaian secara keseluruha dapat dilakukan dengan cara
menghubungkan sensor SRF04 dengan mikrokontroler pada portB. Sedangkan
hasil outputnya ditampilkan pada leptop yang terhubung pada mikrokontroler
pada portA. Kemudian download listing program yang dipakai untuk menguj.
Listing program secara keseluruhan terdapat pada lampiran.
Pengujian alat dilakukan dengan mengukur jarak penghalang yang ada
di depan sensor. Hasil yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 6.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
52
Tabel 6. Hasil Pengujian Alat
Jarak penghalang (cm) Jarak tampilan pada leptop (cm)
5 195 197 193
10 190 188 191
15 185 187 187
20 180 182 180
25 176 176 178
30 168 169 165
40 158 159 158
50 151 149 150
60 139 142 142
Ilustrasi percobaan diatas menggunakan buku dengan mengunakan
jarak yang ditentukan menggunakan meteran lalu sensor dihadapkan
keatas. Dengan melihat leptop dapat dilihat hasil yang berubah ubah dan
hasil tidak sama. Jadi dapat disimpulkan bahwa sensor yang digunakan
tidak tepat untuk digunakan alat ukur tinggi badan otomatis secara akurat.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
53
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan teori dan pembahasan yang telah dijelaskan pada bab-bab
sebelumnya, maka dapat disimpulakan bahwa:
1. Mikrokontroler AT89C2051 dapat digunakan sebagai pengendali alat tinggi
badan otomatis dengan baik.
2. Dalam pemasangan alat membutuhkan tingkat ketelitian yang tinggi supaya
alat ukur tinggi badan otomatis dapat beroperasi dengan baik.
3. Alat ukur tinggi badan ini memiliki skala terkecil dalam centimeter.
4. Alat pengukur tinggi badan ini belum bisa mengukur tinggi badan secara
akurat.
B. Saran
Sebagai acuan untuk mendapatkan yang lebih baik dari laporan yang
dibuat dalam tugas akhir ini,dapat memberikan saran sebagai berikut:
1. Dengan melihat manfaat alat ini, diharapkan semoga pembaca mampu
mengembangkan alat ini dengan baik lagi dan menggunakan sensor yang lebih
akurat lagi misal menggunakan sensor laser.
2. Untuk ke depannya, pengukuran tinggi badan dengan menggunakan alat ini
dapat lebih akurat lagi tanpa harus dipengaruhi oleh faktor luar seperti
penyetingan tiang, supaya tinggi sensor dengan lantai lebih akurat (200 cm).
53