BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar
Belakang Masalah
Pada musim penghujan saat ini
banyak bencana banjir dimana-mana, untuk memudahkan memonitori keadaan air
sungai yang ada di pintu bendungan sungai maupun pintu sungai, maka dibuatlah
alat flood sensor ini dengan tujuan untuk mendeteksi batas ketinggian kapasitas
air. Kepentingan untuk memilih alat ini, dikarenakan dapat diaplikasikan ke
dalam kehidupan sehari-hari seperti halnya pada pintu air aliran sungai yang
digunakan sebagai pendeteksi banjir dimana ketinggian air dihitung supaya air
tidak meluap keluar yang menyebabkan
terjadinya banjir.
Selain itu memudahkan petugas
penjaga pintu air aliran sungai agar bisa memberi tanda jika air sungai sedang
tinggi dan mempermudah menjalankan tugasnya apalagi saat ini hujan sering
terjadi yang suatu saat air dapat meluap sehingga menyebabkan banjir. Alat ini
juga banyak pengaplikasiannya baik untuk penampungan air yang ada di tiap rumah
agar meminimalisir air yang terbuang, selain itu juga masih banyak
pengaplikasiannya kedalam kehidupan sehari-hari, jadi alat ini sungguh berguna
jika diaplikasikan dengan baik dan benar.
Flood Sensor ini terdri dari
sederet lampu led yang terdiri dari tiga warna yakni warna hijau, kuning, dan
merah yang berguna sebagai penanda ketinggian air pada penampung air, selain
lampu led terdapat sebuah buzzer yang berguna sebagai penanda berupa suara
fungsi buzzer digunakan sebagai alarm. Namun dibalik semua komponen yang di
gunakan ada satu komponen elektronika yang sangat dominan dalam pembuatan
rangkaian ini adalah IC AT89C51, IC mikrokontroller yang berfungsi sebagai otak
untuk sistem kerja Flood Sensor.
1.2 Batasan
Masalah
Pada penulisan ini,
penulis batasan permasalahan hanya pada:
·
Cara kerja
dari rangkaian flood sensor berikut komponen-komponennya
yang tertera pada skema flood sensor.
·
Pemasangan komponen pada
alat flood sensor.
·
Cara
pengoperasian dari flood sensor
1.3 Tujuan
Penulisan
·
Untuk memenuhi tugas
Praktikum Mikroprosesor
·
Dapat
mengerti sistem kerja flood sensor terutama
mikrokontroller yang digunakan didalamnya.
·
Dapat
mengaplikasikan alat flood sensor dengan baik dan benar.
·
Untuk menambah wawasan dalam hal Elektronika.
1.4 Metode
Penulisan
Penulisan makalah ini
dirancang dengan beberapa metode-metode diantaranya :
1.4.1 Studi Lapangan
a.
Observasi :
Kegiatan melakukan pengamatan
langsung terhadap objek (alat-alat) yang di buat.
b. Wawancara atau konsultasi :
Kegiatan memberi
pertanyaan-pertanyaan kepada pengurus laboratorium serta staf-stafnya untuk mendapatkan sumber informasi yang di butuhkan,
misalnya; komponen-komponen yang diperlukan, serta cara bagaimana alat itu
bekerja.
c. Studi literatur :
Mencari sumber informasi yang
berhubungan dengan penulisan alat ini, baik dari media cetak maupun media
elektronik (e-book).
d. Studi kepustakaan :
Kegiatan mengumpulkan data-data
teoritis yang bersumber dari buku-buku dan diktat kuliah yang ada kaitannya
dengan penulisan makalah ini, seperti diperpustakaan.
1.5 Sistematika Penulisan
Pada bagian ini kami akan
mengemukakan tentang
pokok-pokok uraian tugas penulisan makalah ini agar lebih mudah dipahami dan
juga sebagai dasar pembahaan selanjutnya. Dalam penulisan ini kami menyajikan
sistematika penulisan dengan kronologis sebagai berikut :
BAB I-PENDAHULUAN
Bab ini menjelaskan tentang latar belakang masalah,
batasan masalah, tujuan penulisan, metode penulisan, serta sistematika
penulisan.
BAB II-LANDASAN TEORI
Bab ini menjelaskan tentang komponen-komponen
yang digunakan, konfigurasi yang digunakan, dan juga teori-teori yang digunakan
dalam pembuatan Fload detector ini.
BAB III-ANALISA RANGKAIAN
Bab ini membahas mengenai perancangan sistem
otomatisasi alat Fload detectoryang terdiri dari analisa rangkaian secara
diagram blok, analisa rangkaian secara detail dan analisa logika pemrograman.
BAB IV-CARA KERJA ALAT
Penjelasan langkah pengoperasian alat, dan Aplikasi mikon dalam
sehari-hari.
BAB V-PENUTUP
Berisi tentang kesimpulan-kesimpulan dari
penjelasan alat yang dibuat dan saran–saran pembuatan alat yang dibuat.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 IC AT89C51
Gambar
2.1 : IC Mikrokontroler AT89C51
Mikrokontroler adalah salah
satu dari bagian dasar dari suatu sistem komputer. Meskipun mempunyai bentuk
yang jauh lebih kecil dari suatu komputer pribadi dan komputer mainframe,
mikrokontroler dibangun dari elemen-elemen dasar yang sama. Secara sederhana,
komputer akan menghasilkan output spesifik berdasarkan inputan yang diterima
dan program yang dikerjakan.
Seperti umumnya komputer,
mikrokontroler adalah alat yang mengerjakan instruksiinstruksi yang diberikan
epadanya. Artinya, bagian terpenting dan utama dari suatu sistem
terkomputerisasi adalah program itu sendiri yang dibuat oleh seorang
programmer. Program ini menginstruksikan komputer untuk melakukan jalinan yang
panjang dari aksiaksi sederhana untuk melakukan tugas yang lebih kompleks yang
diinginkan oleh programmer.
2.1.1 Mikrokontroller
MCS-51
Mikrokontroler 8051 merupakan
keluarga mikrokontroler MCS-51. Yang termasuk dalam keluarga MCS-51 adalah
mikrokontroler 8031 (versi 8051 tanpa EPROM), 8751, dan 8052. Keluarga MCS-51
memiliki tipe CPU, RAM, counter/ timer, port paralel, dan port serial yang
sama. Mikrokontroler 8051 diperkenalkan pertama kali oleh Intel corp. pada
akhir 1970. Mikrokontroler 8051 merupakan kontroller 8-bit yang mampu mengakses
64 Kbyte memory dan 64 Kbyte data memory (eksternal).
Pada awal perkembangannya, mikroprosesor dibuat berdasarkan kebutuhan
aplikasi yang lebih spesifik, dalam hal ini mikroprosesor dibagii menjadi
beberapa jenis, yaitu :
v
Mikroprosesor RISC (Reduced Instruction Set of Computing)
dan CISC (Complex Instruction Set of
Computing). Jenis ini yang digunakan untuk pengolahan informasi dengan
perangkat lunak yang rumit dan digunakan untuk kebanyakan PC saat ini.
v
Pengolah Sinyal Digital,
DSP (Digital Signal Processor). Memiliki perangkat lunak dan perangkat keras
yang ditujukan untuk mempermudah proses pengolahan sinyal-sinyal digital. DSP
digunakan pada perangkat audio dan video modern seperti VCD, DVD, Home Theatre
dan juga pada kartu-kartu multimedia di computer.Dalam perkembangan yang begitu
cepat, batasan-batasan tersebut menjadi kabur, seperti definisi mini, mikro dan
mainframe computer. Beberapa mikrokontroller disebut embedded processor,
artinya prosesor yang diberikan program khusus yang selanjutnya diaplikasikan
untuk akumulasi data dan kendali khusus, serta bias diprogram ulang. Beberapa
mikrokontroller modern juga dilengkapi dengan DSP atau terdapat pula
mkrokontroler yang tergolong RISC seperti mkrokontroler AVR (Alf (Egil Bogen)
and Vegard (Wollan) 's Risc processor).
Mikrokontroller adalah suatu chip yang dibuat
dengan cirri khasnya, umumnya adalah :
v
Memiliki memori yang
relatif sedikit. Penggunaan mikrokontroller untuk keperluan instrumentasi
khusus membuatnya tidak efisien jika menggunakan memori yang besar namun tidak
terpakai.
v
Memiliki unit I/O
langsung. Berbeda dengan mkrokomputer yang unit I/O-nya dapat dikonfigurasi
lebih lanjut, mikrokontroller memiliki unit I/O yang terintregasi dan
berhubungan langsung dengan mikroprosesornya.
Sedangkan dalam hal aplikasi, mikrokontroller
memiliki karakteristik sebagai berikut :
v
Program relatif lebih
kecil dari pada program PC.
v
Konsumsi daya kecil.
v
Rangkaian sederhana dan
kompak.
v
Murah, karena komponen
yang digunakan sedikit.
v
Unit I/O yang sederhana,
misalnya keypad, LCD, LED, latch.
v
Lebih tahan terhadap
kondisi lingkungan ekstrim misalnya temperatur, tekanan, kelembaban dan
sebagainya.
2.1.2 Deskripsi Pin pada MCS-51
Mikrokontroler AT89S51 memiliki pin berjumlah 40 dan umumnya dikemas dalam DIP (Dual Inline Package). Masing-masing pin pada mikrokontroler AT89S51 mempunyai kegunaan sebagai berikut:
Gambar
2.1.2: Mikrokontroller AT89C51
ª
Port 0 (Pin 32 sampai 39)
Port 0 merupakan port dua
fungsi yang berada pada pin 32-39 dari AT89S51. Dalam rancangan sistem
sederhana port ini sebagai port I/O serbaguna. Untuk rancangan yang lebih
komplek dengan melibatkan memori eksternal jalur ini dimultiplek untuk bus data
dan bus alamat.
ª
Port 1 (Pin 1 sampai 8)
Port 1 disediakan sebagai port
I/O dan berada pada pin 1-8. Beberapa pin pada port ini memiliki fungsi khusus
yaitu P1.5 (MOSI), P1.6 (MISO), P1.7 (SCK) yang digunakan untuk jalur download
program.
ª
Port 2 (Pin 21 sampai 28)
Port 2 ( pin 21-28 ) merupakan
port dua fungsi yaitu sebagai I/O serbaguna, atau sebagai bus alamat byte
tinggi untuk rancangan yang melibatkan memori eksternal.
ª
Port 3 (Pin 10 sampain 17)
Port 3 adalah port dua fungsi
yang berada pada pin 10-17, port ini memiliki multi fungsi, seperti berikut ini
:
o
BIT NAME BIT ADDRESS
ALTERNATE FUNCTION
o
P3.0 RXD B0h Receive data for serial port
o
P3.1 TXD B1h Transmit data for serial port
o
P3.2 INT0 B2h External interrupt 0
o
P3.3 INT1 B3h External interrupt 1
o
P3.4 T0 B4h Timer/counter 0 external input
o
P3.5 T1 B5h Timer/counter 1 external input
o
P3.6 WR B6h External data memory write strobe
o
P3.7 RD B7h External data memory read strob
2.1.3 PERINTAH DASAR MCS-51
Dasar-dasar
perintah yang biasa digunakan pada mikrokontroller MCS-51 adalah sebagai
berikut.
a. Clr :
mereset atau memberi nilai 00h.
b. mov :
menyalin suatu nilai.
c. Setb :
memberikan logika 1 pada port.
d. Call :
memanggil perintah program yang ditentukan.
e. Sjmp :
lompat ke label program dan langsung menjalankannya.
f.
Djnz : mengurangi nilai pada
register, bila belum mencapai 0 maka akan dilakukan lompatan ke label sub
program.
g. Jnb :
lompat kelabel subprogram bila nilai port berlogika LOW.
h. Cjne :
bandingkan, bila nilai port tidak sama maka lompat.
i.
rr / rl :
geser kanan 1 bit pada isi akumulator / kiri 1bit
j.
inc / dec :
menambahkan nilai 1 bit pada akumulator / mengurangi nilai 1 bit pada akumulator.
k. End : mengakhiri basis program.
2.2 PSEN
(Program Store Enable)
Sebuah sinyal keluaran yang
terdapat pada pin 29. Fungsinya adalah sebagai sinyal kontrol untuk
memungkinkan mikrokontroler membaca program (code) dari memori eksternal.
Biasanya pin ini dihubungkan ke pin EPROM. Jika eksekusi program dari ROM
internal atau dari flash memori (ATMEL AT89SXX), maka berada pada kondisi tidak
aktif (high).
2.3 ALE (Address Latch Enable)
Sinyal output ALE yang berada
pada pin 30 fungsinya sama dengan ALE pada microprocessor INTEL 8085, 8088 atau
8086. Sinyal ALE dipergunakan untuk demultiplek bus alamat dan bus data. Sinyal
ALE membangkitkan pulsa sebesar 1/6 frekuensi oscillator dan dapat dipakai
sebagai clock yang dapat dipergunakan secara umum.
2.4 EA (External Access)
Masukan sinyal terdapat pada
pin 31 yang dapat diberikan logika rendah (ground) atau logika tinggi (+5V).
Jika diberikan logika tinggi maka mikrokontroler akan mengakses program dari
ROM internal (EPROM/flash memori). Jika diberi logika rendah maka
mikrokontroler akan mengakses program dari memori eksternal.
2.5 RST (Reset)
Input reset pada pin 9 adalah
reset master untuk AT89S51. Pulsa transisi dari tinggi selama 2 siklus ke
rendah akan mereset mikrokontroler.
2.6 Oscillator
Oscillator yang disediakan pada
chip dikemudikan dengan XTAL yang dihubungkan pada pin 18 dan pin 19.
Diperlukan kapasitor penstabil sebesar 30 pF. Besar nilai XTAL sekitar 3 MHz
sampai 33 MHz. XTAL1 adalah input ke pembalikan penguat osilator (inverting
oscillator amplifier) dan input ke clock internal pengoperasian rangkaian.
Sedangkan XTAL2 adalah output dari pembalikan penguat osilator.
2.7 Power
AT89S51 dioprasikan pada tegangan power supplay +5V, pin VCC berad pada
pin 40 dan VSS (ground) pada pin 20.
Mikrokontroller tidak dapat bekerja bila tidak diberikan program
kepadanya, sistem kerja mikrokontroller dapat dirubah setiap saat sesuaii
dengan program yang diberikan kepadanya. Instruksi perangkat lunak berbeda
untuk masing-masing jenis mkrokontroler.
Mikrokontroller tidak dapat memahami instruksi yang berlaku pada
mikrokontroller jenis lain, contohnya Mikrokontroller buatan INTEL memiliki
intruksi yang berbeda dengan mikrokontroller buatan ZILOG.
Bahasa pemrograman yang digunakan untuk memprogram MCS51 adalah bahasa
assembler, bahasa assembler berkaitan erat dengan bilangan, bilangan tersebut
digunakan untuk pemberian alamat pada port dan registry.
2.8 Jenis-jenis Instruksi Transfer Data
A.
ACCUMULATOR / REGISTER
Metode
ini adalah menyalin data dari suatu Register ( R0 – R4 ) ke Accumulator (A)
Contoh : MOV A,R0
MOV A,R1
MOV A,R2
MOV A,R3
MOV A,R4
B.
REGISTER / ACCUMULATOR
Metode
ini adalah menyalin data yang berada di Accumulator ( A ) ke suatu Register (
R0 – R5 )
Contoh : MOV R0,A
MOV R1,A
MOV R2,A
MOV R3,A
MOV R4,A
MOV R5,A
C.
ACCUMULATOR / DATA ( IMMEDIATE )
Metode
ini adalah untuk mengisi data ke dalam Accumulator ( A ) dengan data 8 bit
secara langsung. Pada metode ini digunakan tanda # pada data yang akan
diisikan.
Contoh : MOV A,#24H
MOV A,#7FH
MOV A,#0FEH
MOV A,#0F8H
MOV A,#100
MOV A,#255
MOV A,#0FFH
D.
REGISTER / DATA ( IMMEDIATE )
Metode
ini adalah untuk mengisi data ke dalam suatu Register (R0–R5) dengan data 8 bit
secara langsung. Pada metode ini digunakan tanda # pada data yang akan
diisikan.
Contoh : MOV R0,#24H
MOV R1,#7FH
MOV R2,#0FEH
MOV R3,#0F8H
MOV R4,#100
MOV R5,#255
E.
REGISTER / REGISTER
Metode
ini adalah mengkopi data yang berada di Register (R0-R7) kesuatu Register
(R0-R5) yang lain.
Contoh : MOV R0,R5
MOV R4,R0
MOV R2,R1
MOV R6,R2
MOV R4,R7
MOV R5,R1
F.
ACCUMULATOR / DIRECT
Instruksi
ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke Accumulator tanpa
melalui register lainnya.
Contoh : MOV A,20H
MOV A,21H
MOV A,22H
MOV A,23H
MOV A,24H
MOV A,25H
MOV A,2FH
G.
DIRECT / ACCUMULATOR
Instruksi
ini akan memindahkan
data dari Accumulator ke sebuah
alamat internal RAM tanpa melalui
register lainnya.
Contoh : MOV 20H,A
MOV 21H,A
MOV 22H,A
MOV 23H,A
MOV 24H,A
MOV 25H,A
MOV 2FH,A
H.
ACCUMULATOR / INDIRECT
Type
instruksi ini hanya dapat menggunakan register R0 dan R1 sebagai pointer
Contoh : MOV A,@R0
MOV A,@R1
I.
INDIRECT / ACCUMULATOR
Type
instruksi ini hanya dapat menggunakan register R0 dan R1 sebagai pointer
Contoh : MOV @R0,A
MOV @R1,A
J.
REGISTER / DIRECT
Instruksi
ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke Register-register
yang berada di Mikrokontroller.
Contoh : MOV R0,20H
MOV R1,21H
MOV R2,22H
MOV R3,23H
MOV R4,24H
MOV R5,25H
MOV R6,29H
K.
DIRECT / REGISTER
Instruksi
ini akan memindahkan data dari sebuah Register ke sebuah alamat internal RAM
yang berada di Mikrokontroller.
Contoh : MOV 22H,R0
MOV 24H,R1
MOV 25H,R2
L.
DIRECT / DIRECT
Instruksi
ini akan memindahkan data dari sebuah alamat internal RAM ke sebuah alamat
internal RAM juga.
Contoh : MOV 22H,20H
MOV 24H,21H
MOV 25H,23H
MOV 28H,26H
MOV 2AH,20H
MOV 2CH,29H
MOV 2DH,2FH
M. DIRECT
/ DATA
Pada
instruksi ini akan mengisi data pada sebuah alamat internal RAM secara langsung
dengan cara memasukkan data delapan bit.
Contoh : MOV
22H,#0FEH
MOV 24H,#7EH
MOV 25H,#23H
MOV 28H,#9FH
MOV 2AH,#0D5H
MOV 2CH,#0B4H
MOV 2DH,#22H
N.
INDIRECT - DATA
Pada
instruksi yang dipakai disini menggunakan register INDIRECT sebagai register
pemrosesnya dengan diisi data secara langsung.
Contoh : MOV @R0,#21H
MOV
@R1,#0C8H
O.
INDIRECT - DIRECT
Pada
instruksi yang dipakai disini menggunakan register INDIRECT sebagai register
pemrosesnya dengan diisi data dari alamat internal RAM.
Contoh : MOV @R0,21H
MOV
@R1,25H
2.9 Xtal (Kristal)
Gambar
2.9 : xtal
Mikrokontroler
keluarga MCS51 di dalamnya mempunyai rangkaian osilator (Build in). orang
sering menggunakan osilator sebagai sumber detak mikrokontroller dengan kristal
12 MHz. Sumber detak (clock) ini yang menentukan besarnya atau kecepat siklus
mesin yang di perlukan guna membaca setiap satu perintah.
Satu
siklus mesin akan menjalankan satu perintah mikrokontroler, tidak menutup
kemungkinan satu perintah membutuhkan dua siklus mesin. Apabila digunakan
kristal 12 MHz, maka waktu yang diperlukan setiap satu siklus mesin adalah 1
udetik.
Frekuensi kristal = 12
MHz
t = 1 / f
t = 1 / 12 MHz =
8,333333333-8
t = 8,333333333-8 x
1000000 = 0,083333333 udetik
sehingga satu periode
gelombang kotak
periode = 0,083333333
/ 2 = 0,04166 udetik
Satu
siklus mesin terbagi menjadi 6 kelompok dengan setiap satu kelompok membutuhkan
dua periode gelombang kotak, maka satu siklus mesin adalah :
satu siklus mesin = 0,083333333
x 2 x 6 = 1 udetik
2.10 Kapasitor
Gambar
2.10 : kapasitor
Kapasitor
(Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf “C”
adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi / muatan listrik di dalam medan
listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan
listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor
disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm2 yang artinya luas permukaan
kepingan tersebut.
Berikut
adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yang
disederhanakan :
Tabel
2.10 konstanta bahan (k)
|
Udara vakum
|
K=1
|
|
Alumunium oksida
|
K=8
|
|
Keramik
|
K=100-1000
|
|
Gelas
|
K=8
|
|
Polyethylene
|
K=3
|
Untuk
rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya
kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µF, nF dan pF.
1 Farad = 1.000.000 µF (mikro
Farad)
1 µF = 1.000.000 pF (piko
Farad)
1 µF = 1.000 nF (nano Farad)
1 nF = 1.000 pF (piko Farad)
1 pF = 1.000 µµF (mikro-mikro
Farad)
1 µF = 10-6 F
1 nF = 10-9 F
1 pF = 10-12 F
Konversi
satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca besaran sebuah kapasitor.
Misalnya 0.047µF dapat juga dibaca sebagai 47nF, atau contoh lain 0.1nF sama
dengan 100pF.
Kapasitor
/ kondensator diidentikkan mempunyai dua kaki dan dua kutub yaitu positif dan
negatif serta memiliki cairan elektrolit dan biasanya berbentuk tabung.
2.11 Light Emiting Diode (LED)
Gambar
2.11 LED
Yaitu
jenis dioda yang mampu menghasilkan cahaya apabila pada dioda tersebut bekerja
tegangan 1.8V dan arus listrik 1.5mA dengan arah forward bias / bias arus maju.
Arus listrik juga akan bekerja hanya pada arus bias maju. LED didesign dengan
rumah atau case dari bahan epoxy trasnparan. Warna cahaya yang dihasilkan dapat
dibuat sesuai dengan dopping bahan pada LED.
2.12 Resistor
Gambar
2.12 : Resistor
Resistor
adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi jumlah arus
yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor bersifat
resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon. Dari hukum Ohm yang diketahui
bahwa resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir
melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan
dengan simbol Ω ( Omega ). Jika Resistor tidak dialiri arus, maka tegangan
kedua ujungnya sama.
2.13 Buzzer
Gambar 2.13 : Buzzer
Fungsi
dari buzzer adalah sama seperti speaker , yaitu untuk menghasilkan suara, namun
buzzer hanya mampu untuk menghasilkan suara berfrekuensi tinggi, sedangkan
speaker mampu untuk menghasilkan suara dalam berfrekuensi tinggi dan rendah.
Rangkaian dalam Buzzer
Buzzer
merupakan komponen yang berisikan lilitan dan 3 batang kawat yang berbentuk
seperti switch. Apabila arus dialirkan, maka kumparan akan menghasilkan medan
magnetik , sehingga menarik kawat (K3), dan memutuskan kawat (K2) dengan kawat
(K1), tetapi kalau arus dimatikan, maka kumparan akan kehilangan medan
magnetnya sehingga kawat K3 akan terlepas dari kumparan, dan kawat K2
berhubungan dengan K1. Buzzer biasa dipakai pada alat-alat ringan yang
membutuhkan daya kecil.
2.14 IC Regulator
Gambar
2.16 : IC Regulator
IC
regulator adalah IC yang tujuannya mengatur atau merregulasi, agar suatu
tegangan menjadi tetap walaupun beban berubah dan tegangan input berubah.
2.15 Sensor
Sensor
adalah suatu alat atau rangkaian alat yang dipakai untuk merubah suatu besaran
tertentu menjadi besaran lain
dengan cara “merasakan / mendeteksi” dalam bahasa inggris disebut to sense.
Artinya jika pada suatu ketika ada sesuatu atau benda yang lewat pada
jangkauannya (terukur) maka sensor akan merasakan / mendeteksi sesuatu tersebut
tanpa harus mengetahui benda apa yang melewatinya. Kemudian setelah dia
merasakan atau mendeteksi maka hasilnya dikirim ke rangkaian selanjutnya untuk
dijadikan suatu referensi masukan pada rangkaian tersebut. Secara umum system
kerja sensor mirip dengan kerjanya suatu switch ada kondisi NO, NC dan Common.
Sensor
yang digunakan, yaitu rangkaian
sensor air merupakan jalur pcb yang dirangkai sangat berdekatan, namun tidak
terhubung, dan dilapisi timah agar tembaga jalur pcb tersebut tidak terkorosi
oleh air hujan nantinya. Ketika air hujan menggenangi jalur timah yang
berdekatan tersebut, maka jalur tersebut menjadi terhubung satu sama lain
dikarenakan sifat air sebagai konduktor yang baik.
2.16 Kabel Pelangi
Gambar 2.16 : Kabel Pelangi
Kabel
pelangi berfungsi untuk menghubungkan Jalur pada rangkaian – rangkaian dari PCB
matriks. Jalur pelangi juga bisa digunakan untuk menghubungkan Komponen – komponen dari jalur yang diletakan
berpisah dengan PCB.
BAB
III
PERANCANGAN ALAT
3.1 Blok Diagram Cara Kerja Alat
|
PROSES
(AT89S51)
|
|
INPUT
(AIR)
|
|
OUTPUT
(LED)
(BUZZER)
|
|
AKTIVATOR
|
Gambar 3.1 Blok Diagram
3.1.1 Blok Aktivator
Aktivator merupakan sumber tegangan. Sumber tegangan yang dipakai adalah baterai kotak 9V
kemudian baterai tersebut dihubungkan kerangkaian regulator sehingga
menghasilkan tegangan 5V.
3.1.2 Blok Input
Input
yang digunakan pada Fload Detector adalah
air. Saat air menyentuh sensor dengan ketinggian tertentu, bagian persimpangan sensor yang dihubungkan dengan port 2
akan terhubung dengan ground sehingga sensor akan bekerja.
3.1.3 Blok Proses
Begitu
air menyentuh sensor, AT89S51 beserta komponen-komponen akan berkerja sesuai
dengan program yang telah dibuat. Saat air
menyentuh persimpangan sensor paling bawah maka LED hijau akan menyala, saat
air mencapai persimpangan kedua maka LED kuning akan menyala, saat air mencapai
persimpangan ketiga maka LED merah akan menyala, dan saat air mencapai puncak
maka BUZZER akan berbunyi.
3.1.4 Blok Output
Setelah
adanya masukkan dari input dan diproses pada blok proses, selanjutnya dapat
dihasilkan output berupa nyalanya LED dan buzzer sesuai dengan ketinggian air
pada tangki.
3.2 Analisa Rangkaian
3.2.1 Rangkaian Regulator
Gambar 3.1.1
Skematik Rangkaian
Regulator
Regulator dibutuhkan untuk mengatur
tegangan yang masuk pada mikrokontroler at89c51. Pada saat battre dimasukan,
tegangan yang keluar dari battre adalah 9V, sedang mikrokontroler hanya
membutuhkan 5V sehingga sebelum tegangan sampai ke rangkaian mikrokontroler,
terlebih dahulu disaring oleh regulator sehingga input tegangan akan berubah
menjadi 5V. Kapasitor dipasang pada input dan output untuk mencegah terjadinya
shock wave sehingga ketika input diputus tegangan akan turun perlahan sampai 0.
Berbeda jika tidak menggunakan kapasitor maka ketika input di putus tegangan
akan mendadak 0 secara tiba-tiba.
3.2.2 Rangkaian Minsys
Pada rangkaian minsys,
mikrokontroler at89c51 membutuhkan kristal sebagai clock agar dapat bekerja.
Sesuai ketentuan, kristal yang digunakan adalah kristal 12 Hz yang di hubungkan
secara paralel ke port 18 dan port 19 dan bagian lainnya dihubungkan ke ground.
Gambar 3.1.2 Skematik Rangkaian Minsys
Sumber
tegangan yang merupakan keluaran dari rangkaian regulator kemudian disambungkan
menuju VCC pada port 40 dan EA pada port 31, pastikan tegangan pada jalur ini
adalah 5V.
Output
yang digunakan pada rangkaian ini berupa LED dan Buzzer. Sesuai ketentuan
dibutuhkan tiga buah LED dan satu buzzer sebagai output. LED dihubungkan ke
port 1, port 2, dan port 3 dengan bagian katoda terletak mengarah pada port
mikrokontroler sedang bagian anoda dipasang menuju port 31/ EA yang mengalir
5V. Sebelum anoda LED terhubung dengan EA harus dipasang resistor sebesar 330 ohm
yang berguna sebagai tahanan arus agar arus yang masuk menuju LED tidak
berlebih dan tidak merusak LED. Pada port 4 terhubung dengan buzzer sisi
negatif sedangankan buzzer sisi positif dihubungkan ke port 31 atau EA.
3.2.3 Rangkaian Sensor
Gambar 3.1.3 Rangkaian Sensor
Ada tiga bagian pada sensor, yang itu persimpangan 1(s1),
persimpangan 2(s2) dan persimpangan 3(s3) serta bagian seberang adalah Ground.
Pada saat airr diisi pada sebuah tangki, air akan menghubungkan setiap
persimpangan dengan ground. Ketika kedalaman air rendah maka akan terhubung
antara ground dan s1, ketika kedalaman air sedang maka akan terhubung antara
ground dan s2, serta ketika kedalaman air memuncak maka akan terhubung antara
ground dan s3.
3.2.4
Rangkaian Power
Rangkaian
ini berfungsi sebagai Power suplai dimana input tegangan yang dari baterai
masuk melalui Connector Power melewati IC Regulator 7805 dan keluaran output
dari IC Regulator 7805 yaitu 5 Volt jadi seberapa besar tegangan yang masuk
pada Connector Power jika melewati IC Regulator 7805 keluarannya akan 5 Volt
dan secara bersamaan juga LED Power aktif sebagai penanda bahwa Power Suplai
sudah diberi input tegangan.
3.3 Flowchart Program
|
START
|
|
INISIALISASI
|
|
PROSES
|
|
S<S1
|
|
S1?
|
|
S2?
|
|
S3?
|
|
S4?
|
|
SEMUA
LED MATI
|
|
LED MERAH
|
|
LED KUNING
|
|
LED
HIJAU
|
|
BUZZER
|
|
END
|
|
YA
|
|
TIDAK
|
|
TIDAK
|
|
TIDAK
|
|
YA
|
|
YA
|
|
YA
|
|
YA
|
|
TIDAK
|
Gambar
3.3 Flowchart Program
Penjelasan flowchart
1.
Mulai
2.
Jika air tidak menyentuh
sensor (S), maka LED dan buzzer tidak akan menyala
3.
Jika air mencapai
ketinggian S1, maka LED merah menyala
4.
Jika air mencapai
ketinggian S2, maka LED kuning menyala
5.
Jika air mencapai
ketinggian S3, maka LED hijau menyala
6.
Jika air mencapai
ketinggian S4, maka semua LED akan menyala bersamaan dengan buzzer
7.
Selesai
3.4 Analisa Program
Listing Program:
$mod51
org 0h
;
kembali: mov a, p2
cjne a,#0ffh ,sensor1
sjmp kondisiawal
kondisiawal: mov p1, #0ffh
sjmp kembali
sensor1: mov a, p2
cjne a,#0f7h ,sensor2
sjmp siaga
sensor2: mov a, p2
cjne a,#0f3h ,sensor3
sjmp waspada
sensor3: mov a,p2
cjne a,#0f1h ,sensor4
sjmp awas
sensor4: mov a, p2
cjne a,#0f0h ,kembali
sjmp buzzer
siaga: mov p1,#0feh
sjmp sensor1
waspada: mov p1,#0fch
sjmp sensor2
awas: mov p1, #0f8h
sjmp sensor3
buzzer: mov p1,#0f0h
sjmp kembali
end
Penjelasan Program:
·
$mod51: instruksi ini
digunakan agar simulator dapat mengidentifikasi program yang dibuat dalam
bahasa asembler.
·
Org 0h: mempunyai fungsi
untuk menulis program di alamat 0 hexa pada register mikrokontroler.
·
Label kembali: menyalin
isi data port 2 ke dalam akumulator. Kemudian dibandingkan apakah nilai
akumulator sama dengan 0ffh, bila nilainya tidak sama maka lompat ke label
sensor1. Jika nilainya sama maka
output berupa program berlabel kondisi awal.
·
Label kondisiawal:
menyalin nilai 0ffh ke dalam port 1.
Lalu lompat/jalan langsung program yang berada pada label kembali.
·
Label sensor1: menyalin
isi data port 2 ke dalam akumulator. Kemudian dibandingkan apakah nilai
akumulator sama dengan 0f7h, bila nilainya tidak sama maka lompat ke label
sensor2. Jika sama maka akan
menjalankan program label siaga.
·
Label sensor2: menyalin isi data port 2 ke
dalam akumulator. Kemudian dibandingkan apakah nilai akumulator sama dengan 0f3h,
bila nilainya tidak sama maka lompat ke label sensor3. Jika sama maka akan menjalankan program label waspada.
·
Label sensor3: menyalin
isi data port 2 ke dalam akumulator. Kemudian dibandingkan apakah nilai
akumulator sama dengan 0f1h, bila nilainya tidak sama maka lompat ke label
sensor4. Jika sama maka akan menjalankan program label awas.
·
Label sensor4: menyalin isi data port 2 ke
dalam akumulator. Kemudian dibandingkan apakah nilai akumulator sama dengan 0f0h,
bila nilainya tidak sama maka lompat ke label kembali.
Jika sama maka akan menjalankan program label buzzer.
·
Label siaga: menyalin
nilai 0feh ke dalam port 1. Lalu lompat/jalan langsung program yang berada pada
label sensor1.
·
Label waspada: menyalin
nilai 0fch ke dalam port 1. Lalu lompat/jalan langsung program yang berada pada
label sensor2.
·
Label awas: menyalin
nilai 0f8h ke dalam port 1. Lalu lompat/jalan langsung program yang berada pada
label sensor3.
·
Label buzzer: menyalin
nilai 0f0h ke dalam port 1. Lalu lompat/jalan langsung program yang berada pada
label kembali.
·
End: mengakhiri baris
program.
3.5 Pengoperasian Alat
Pada aplikasi
mikrokontroller yang kami buat yaitu flood detection yang menggunakan IC
AT89C51 yang diprogram pada dasarnya tidak terbatas aplikasinya, dan dapat di
aplikasikan kedalam rangkaian elektronika sederhana maupun pada dunia industri
dan masih banyak untuk keluarga MCS-51. Pada aplikasi flood detection biasanya
diapikasikan untuk alat pendeteksi banjir yang di instalisasi di pintu
bendungan sungai dan pintu sungai yang tiap harinya bisa di kontrol. Flood
detection juga bisa diapikasihan ke rumah-rumah yang memiliki tangki
penyimpanan air agar jika saat pengisian tangki bisa meminimalkan air yang
menetes keluar tangki penampungan air.
Aplikasi mikrokontroller banyak digunakan di dunia industri dan
diintegrasikan dengan motor stepper yang biasanya digunakan untuk engsel robot.
Biasanya mikrokontroler digunakan sebagai sensor atau alat
yang sudah otomatis. Dalam rangkaian sederhana aplikasinya dapat diintregasikan
kedalam rangkaian sensor elektronika, sensor pengamanan, serta pendetektor suatu
satuan ukuran seperti suhu.
Cara kerja alat ini adalah jika
sensor1 terhubung dengan ground yang perantaranya air maka led merah menyala
artinya keadaan air masih dalam keadaan siaga, jika sensor2 terhubung dengan
ground yang perantaranya air maka led kuning menyala artinya air dalam keadaan
waspada, jika sensor3 terhubung dengan ground yang perantaranya air maka led hijau
menyala artinya air dalam keadaan awas, dan jika sensor4 terhubung dengan
ground yang perantaranya air maka semua led menyala dan buzzer berbunyi artinya
air dalam keadaan bahaya.
3.6 Hasil Uji Coba Alat
Pada saat ketinggian air berada
pada kondisi S1 (P2.6 terhubung dengan ground) maka LED merah menyala, saat
ketinggian air berada pada kondisi S2 (P2.4 terhubungdengan ground) maka LED
kuning menyala, Saat ketinggian air berada pada kondisi S3 (P2.2 terhubung
dengan ground) maka LED hijau menyala, Saat ketinggian air mencapai kondisi S4
(P2.0 terhubung dengan ground) maka semua LED menyala disertai dengan bunyi
buzzer untuk menandakan air hampir penuh pada tabung.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Saat air sudah mencapai batas
S1 maka led warna merah menyala. Saat air sudah mencapai batas S2 maka led
warna kuning menyala. Saat air sudah mencapai batas S3 maka led warna hijau
menyala. Saat air sudah mencapai batas S4 maka semua led dan buzzer akan
berbunyi. Untuk mendeteksi banjir dalam skala kecil.
4.2 Saran
Saat membuat proyek ini harus
teliti dan hati-hati dalam mengerjakannya. Jangan sampai ada jalur yang crash
karena apabila sampai crash akan terjadi Kereatifitas di nilai dalam proyek ini
Berhati-hati dalam menentukan tegangan aktifator
DAFTAR PUSTAKA
1. Eko Putra, Agfianto. 2005 Belajar Bahasa
Assembly dengan Emu8086. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
2. Ganiyanti
A.S. Seri Fisika Dasar, Elektronika, edisi ke III Jurusan Fisika FMIPA-UI 1980.
3. Gunawan,
Hanapi. 1981. Prinsip-prinsip elektronik. (Malvino). PT Gelora Aksara Pratama
(erlangga). Jakarta
5. Nopi,
Arif. 2001. Pemrograman dengan Bahasa Assembly Edisi Online Versi 1.0. PT
Gramedia. Jakarta.
6. Soeparlan Soepono
& Umar Yahdi. 1995, Teknik Rangkaian
Listrik. Penerbit Gunadarma. Depok.
7.
Yahdi, Umar. 1991. Pengantar Fisika Listrik
Magnet. Penerbit Gunadarma. Depok.
LAMPIRAN
LAYOUT PCB
BAGIAN ATAS
LAYOUT PCB
BAGIAN BAWAH
Tidak ada komentar:
Posting Komentar