bab ii dasar teori a. perangkat keras

Tugas Akhir BAB II

AKATEL Sandhy Putra Purwokerto 7 D307015

BAB II

DASAR TEORI

Dalam tugas akhir ini, komponen-komponen yang digunakan terdiri dari

komponen perangkat keras dan perangkat lunak. Penjelasannya sebagai berikut:

A. PERANGKAT KERAS

1. Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler tipe AT89S51 merupakan salah satu keluarga dari

MCS-51 keluaran dari sebuah perusahaan yang bergerak dalam produksi

semikunduktor mikrokontroler yaitu perusahaan Atmel. Mikroprosesor yang

dirancang khusus untuk aplikasi kontrol, dan dilengkapi dengan ROM, RAM,

dan fasilitas I/O pada satu chip.

Mikrokontroler AT89S51 dilengkapi dengan internal 4Kbyte Flash

PEROM (Programmable and Read Only Memory), merupakan memori

dengan teknologi yang memungkinkan isi memori tersebut dapat diisi ulang

ataupun dihapus berkali-kali sampai 1000 kali pengisian atau disebut juga

dengan teknologi nonvolatile memory.

Untuk dapat menjalankan sebuah mikrokontroler, maka dalam

mikrokontroler tersebut harus terdapat sebuah program berisi instruksi-

instruksi yang akan digunakan untuk menjalankan sistem mikrokontroler

tersebut.

Tugas Akhir BAB II 8

AKATEL Sandhy Putra Purwokerto D307015

Pada prinsipnya program mikrokontroler dijalankan secara bertahap,

sehingga pada programnya sendiri terdapat beberapa set instruksi dan setiap

instruksi tersebut dijalankan secara bertahap dan berurutan. Mikrokontroler

AT89S51 memiliki beberapa fasilitas, yaitu sebagai berikut(4):

a. Kompatibel dengan produk keluarga MCS-51.

b. 4 Kbyte In System Programmable Flash Memory.

c. 3 level program memory clock.

d. 32 bit jalur Input/Output (4 buah Port dengan masing-masing 8 bit).

e. Dua buah timer/counter 16 bit.

f. 128 byte RAM internal.

g. Range tegangan operasi 4 volt sampai 5 volt.

h. Frekuensi kerja 0 Mhz sampai 33 Mhz.



Diagram blok mikrokontroler AT89S51 dapat dilihat pada gambar di

bawah ini:

Gambar 2.1 Diagram blok mikrokontroler AT89S51(4)



1) Konfigurasi Pin Mikrontroler AT89S51

Mikrokontroler AT89S51 mempunyai 40 pin, 32 pin di antaranya

untuk keperluan kanal paralel. Satu kanal paralel terdiri 8 pin, dengan

demikian 32 pin tersebut membentuk 4 kanal paralel, yang masing-

masing dikemas dengan Port 0, Port 1, Port 2, Port 3.

Berikut adalah gambar susunan pin pada mikrokontroler AT89S51:

Gambar 2.2 Konfigurasi Pin Mikrokontroler AT89S51(4)

Penjelasan dari pin-pin mikrokontroler AT89S51 adalah sebagai

berikut:

a). Pin 1 sampai pin8 (P1.0 – P1.7) adalah port 1, merupakan portpararel

8 bit open dua arah (bidirectional), dapat berfungsi sebagai port

masukan atau keluaran. Port ini juga berfungsi menerima bit–bit



alamat bawah (low address bytes) selama proses pemrograman dan

verifikasi EPROM.

b). Pin 9 (reset) adalah pin masukan reset (aktif high). digunakan untuk

mereset mikrokontroler pada transisi rendah ke tinggi. Pulsa

transisidari rendah ke tinggi akan me-reset rangkaian mikrokontroler.

c). Pin10 sampai pin 17 (P3.0 – P3.7) adalah port 3, merupakan

portpararel 8 bit open dua arah (bidirectional), dapat berfungsi

sebagai port masukan atau keluaran. Port ini mempunyai fungsi

khusus, meliputi TxD (Transmit Data), RxD (receive Data), INT0

(Interupt 0), INT1 (Interupt 1), T0 (timer 0), T1 (timer 1), WR

(Write), RD (Read). Selama proses pemrograman dan verifikasi

EPROM port ini juga menerima sinyal–sinyal kontrol.

d). Pin 18 (XTAL 1) adalah pin masukan ke rangkaian Oscillator internal.

e). Pin 19 (XTL 2) adalah pin keluaran ke rangkaian Oscillatorinternal.

Pinini dipakai bila menggunakan osilator kristal.

f). Pin 20 (GND) dihubungkan ke Vcc atau ground.

g). Pin21 sampai pin 28 (P2.0 – P2.7) adalah port 2, merupakan

portpararel 8 bit open dua arah (bidirectional), dapat berfungsi

sebagai port masukan atau keluaran. Port ini juga berfungsi

mengeluarkan bit alamat atas (high order address bits) selama

pengambilan dari program memori external dan selama pengaksesan

ke data memori internal yang menggunakan alamat 16 bit.



h). Pin 29 adalah pin PSEN (Program Store Enable) merupakan strobe

pembacaan ke memori eksternal.

i). Pin 30 adalah pin ALE/PROG (Address Latch Enable) digunakan

untuk menahan alamat memori eksternal selama pelaksanaan instruksi.

j). Pin 31 adalah EA (External Access) pada kondisi low

mikrokontrolerakan melaksanakan seluruh instruksi dari memori luar.

Sedangkan pada kondisi high mikrokontroler akan melaksanakan

instruksi dari ROM/EPROM.

k). Pin 32 sampai 39 (port 0) merupakan portpararel 8 bit open dua arah

(bidirectional) yang dapat berfungsi sebagai port masukan atau

keluaran.Port ini juga dapat dikonfigurasikan menjadi bus alamat/data

orde rendah yang dimultiplek.

l). Pin 40 (Vcc) dihubungkan ke tegangan(Vcc)dengan referensi ±5 volt

berfungsi menyediakan tegangan untuk rangkaian mikrokontroler.

2) Program Sumber Assembly

Program sumber assembly merupakan program yang ditulis oleh

pembuat program berupa kumpulan baris-baris perintah dan biasanya

disimpan dengan extension .ASM. Program ini ditulis menggunakan

perangkat lunak berupa teks editor seperti notepad atau DOS(7).



Gambar 2.3 Bentuk program sumber assembly(7)

Seperti pada gambar 2.3, program sumber assembly terdiri atas beberapa

bagian yang dijelaskan sebagai berikut:

a. Label

Untuk membuat sebagai label, ada beberapa persyaratan yang

harus dipenuhi di mana persyaratan terkadang juga bergantung pada

program assembler yang digunakan yaitu(7):

a) Harus diawali dengan huruf

b) Tidak diperbolehkan adanya label yang sama dalam satu program

assembly

c) Maksimal 16 karakter

d) Tidak diperbolehkan adanya karakter spasi dalam label.

Label Mnemonic Operand 1 Operand 2 Komentar

Isimemori: Mov P0.0,A ; isi akumulator disalin ke P0.0



b. Mnemonic

Mnemonic atau juga bisa disebut kode operasi (opcode) adalah

kode-kode yang akan dikerjakan oleh program assembler pada

computer maupun mikrokontroler. Kode operasi yang dikerjakan oleh

mikrokontroler merupakan perintah-perintah atau intruksi-intruksi

yang sangat bergantung dengan jenis mikrokontroler yang digunakan.

Sedangkan operasi yang dikerjakan oleh program assembler yang

ada pada komputer atau Assembler Directive sangat bergantung pada

program assembler yang digunakan. Contoh : ORG, EQU, DB, dan

lain-lain(7).

c. Operand

Operand merupakan pelengkap dari mnemonic. Jumlah operand

yang dibutuhkan oleh sebuah mnemonic tidak selalu sama, sebuah

mnemonic dapat memiliki tiga, dua, satu, atau bahkan tidak memiliki

operand.

d. Komentar

Bagian komentar tidak mutlak ada dalam sebuah program, namun

bagian ini seringkali dibutuhkan untuk menjelaskan proses-proses kerja

ataupun catatan-catatan tertentu pada bagian-bagian program.



Penggunaan komentar biasanya diawali dengan tanda “;” dan

dapat diletakan pada bagian manapun dari suatu program. Sebuah

komentar tidak hanya digunakan untuk menjelaskan satu baris perintah

saja, namun dapat juga digunakan untuk menjelaskan kinerja dari

beberapa baris perintah atau memberikan catatn-catatan tertentu(7).

2. Transistor (sebagai saklar)

Pada sistem elektronis, transistor banyak difungsikan sebagai saklar.

Transistor yang dimanfaatkan sebagai saklar memiliki keuntungan antara lain

dapat beroperasi ON dan OFF pada kecepatan tinggi, memerlukan tegangan

dan arus penggerak yang sangat rendah untuk memicu aksi perhubungan dan

tidak mengalami gesekan mekanis.

Penggunaan transistor sebagai saklar yaitu dengan memanfaatkan

daerah jenuh (saturasi) dan daerah mati (cut off) transistor. Ketika transistor

pada daerah saturasi, maka arus mengalir tanpa halangan dari kolektor

menuju emitor, sedangkan arus kolektor jenuh. Kondisi ini menyerupai saklar

pada kondisi tertutup (ON). Untuk membuat kondisi transistor konduksi

diperlukan arus basis.



RB

RC

B

VCE = 0

VCC

C

E

RC

E

VCC

C

Tertutup

Ic = 0

VCE = V CC

CRB

E

E

RC

Terbuka

RC

B

VCC

VCC

C

(a) (b)

Gambar 2.4 (a) Transistor Kondisi ON (b) Ekuivalen Saklar Tertutup(6)

Pada kondisi transistor non konduktif (cut off) akan menyerupai saklar

pada kondisi terbuka (OFF). Konduksi non konduktif diperoleh dengan cara

tidak memberikan bias pada basis atau dengan cara memberi tegangan mundur

emitor pada basis.

(a) (b)

Gambar 2.5 (a) Transistor Kondisi OFF (b) Ekuivalen Saklar Terbuka(6)



Perhitungan kondisi saklar secara teori adalah sebagai berikut (6):

1) Kondisi cutoff

VCE= VCC – IC.RC ..................................................... (2.1)

Karena kondisi cut off IC = 0 (kondisi ideal), maka:

VCE = VCC – 0.RC

= VCC................................. (2.2)

Besar arus basis IB adalah :

IB = IC/ß

= 0/ ß

= 0 ...................................... (2.3)

2) Kondisi saturasi atau jenuh

VCE= VCC – IC.RC .................................................... (2.4)

Karena kondisi saturasi VCE = 0 (kondisi ideal), maka :

IC= VCC/RC ................................................................ (2.5)

Besar tahanan untuk mendapatkan arus basis pada kondisi saturasi

adalah :

RB= (VBB – VBE)/IBsaturasi ...................................... (2.6)



Besar arus basis saturasi adalah :

IBsaturasi > IC/ ß .......................................................... (2.7)

Bila besar tegangan masukan basis melalui rangkaian pembagi

tegangan, maka besar tegangan basis dan tahanan basis adalah :

RB= Ra/Rb .................................................................. (2.8)

VB= Ra.Vin/(Ra+Rb) .................................................... (2.9)

Gambar 2.6 Garis Beban DC pada Switch Transistor(6)

3. Light Dependent Resistor (LDR)

LDR (Light Dependent Resistor) yaitu jenis resistor yang berubah

hambatannya karena pengaruh cahaya. Bila terkena cahaya gelap nilai

tahanannya semakin besar, sedangkan bila terkena cahaya terang nilainya

menjadi semakin kecil.

Resistansi LDR akan berubah seiring dengan perubahan intensitas

cahaya yang mengenainya atau yang ada disekitarnya. Dalam keadaan gelap

resistansi LDR sekitar 10MΩ dan dalam keadaan terang sebesar 1KΩ atau

kurang.(2)

Ic

VCC

Ic sat

VCE



LDR terbuat dari bahan semikonduktor seperti kadmium sulfida.

Dengan bahan ini energi dari cahaya yang jatuh menyebabkan lebih banyak

muatan yang dilepas atau arus listrik meningkat.

Gambar 2.7 LDR (Light Dependent Resistor)(2)

4. IC LM324 Sebagai Komparator

IC LM324 merupakan IC Operational Amplifier, IC ini mempunyai 4

buah op-amp yang berfungsi sebagai komparator. IC ini mempunyai tegangan

kerja antara +5 V sampai +15V untuk +Vcc dan -5V sampai -15V untuk -Vcc.

Keuntungan menggunakan IC LM324 yaitu jika pada rangkaian yang

dibuat membutuhkan lebih dari satu penguat, karena IC LM324 memiliki 4

buah penguat didalam satu buah IC dengan keseluruhan pin berjumlah 14.

Penguat yang terdapat didalam IC tersebut dapat digunakan dengan cara

dihubungkan secara pararel jika menggunakan banyak input dan output pada

rangakaian yang dibuat.



Berikut ini adalah gambar konfigurasi pin IC LM324.

Gambar 2.8Konfigurasi Pin IC LM324

Adapun definisi dari masing-masing pin IC LM324 adalah sebagai

berikut:

1) Pin 1,7,8,14 (Output): Merupakan sinyal output.

2) Pin 2,6,9,13 (Inverting Input): Semua sinyal input yang berada di pin ini

akan mempunyai output yang berkebalikan dari input.

3) Pin 3,5,10,12 (Non-inverting input): Semua sinyal input yang berada di

pin ini akan mempunyai output yang sama dengan input (tidak

berkebalikan).

4) Pin 4 (+Vcc): Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara +5 Volt

sampai +15 Volt.



5) Pin 11 (-Vcc): Pin ini dapat beroperasi pada tegangan antara -5 Volt

sampai -15 Volt.

IC LM324 ini merupakan suatu penguat diferensial yang fungsinya

umumnya untuk memperkuat selisih antara dua sinyal. Berikut adalah gambar

rangkaian penguat diferensial:

Gambar 2.9 Penguat Diferensial

Terdapat dua tingkat CE yang terpasang paralel dengan hambatan

emitor biasa. Meskipun memiliki dua tegangan masukan (V1 dan V2) dan dua

tegangan kolektor (Vc1 dan Vc2), keseluruhan rangkaian dipandang sebagai

satu tingkat. Karena tidak ada kapasitor tergandeng atau pelewat, tidak

terdapat frekuensi putus bagian yang lebih rendah.

Tegangan keluaran ac Vout ditentkan sebagai tegangan antara kedua

kolektor dengan polaritas seperti gambar di atas:

.................................................... ......................... (2.10)

+ VCC

- VEE

V2 V1

VC1 VC2

RC RC

Vout

RE



Tegangan ini disebut dengan keluaran diferensial karena

mengkombinasikan dua tegangan kolektor ac menjadi satu tegangan yang

menyamakan perbedaan tegangan kolektor.

Penguat diferensial ini memiliki dua masukan yang terpisah. Masukan

V1 disebut masukan non pembalik karena Vout sefase dengan V1.

Sebaliknya, V2 disebut dengan masukan pembalik karena Vout berlawanan

dengan V2.

Saat terdapat tegangan masukan pembalik dan non pembalik, masukan

totalnya disebut masukan diferensial sama dengan perolehan tegangan

dikalikan dengan perbedaan kedua tegangan masukan. Persamaan untuk

tegangan keluaran adalah(5):

.......................................................... ............................ (2.11)

A adalah perolehan tegangan.

Pada IC LM324 ini, berfungsi sebagai komparator atau pembanding

tegangan yang masuk (tegangan masukan non pembalik dan pembalik) . Jika

tegangan pada masukan non pembalik lebih besar dari tegangan masukan

pembalik, maka komparator akan menghasilkan suatu tegangan keluaran yang

tinggi, tetapi jika tegangan pada masukan non pembalik lebih kecil dari

tegangan masukan pembailik, maka tegangan keluaran yang dihasilkan akan

rendah.



Penguat Invertingdan Inverting

a. Penguat Non Inverting

Penguat ini mempunyai impedansi input yang tinggi, impedansi output

yang rendah dan penguatan tegangan tegangan yang stabil yang diberikan

dengan(6):

.......................................................... ............................. (2.12)

(Untuk VOUT dan VIN digunakan huruf besar karena penguat operatif dapat

bekerja secara langsung dengan sinyal dc). Penguat non-inverting dalam

gambar 2.10a adalah populer karena penguat tersebut mendekati penguat

tegangan ideal.

Gambar 2.10b adalah pengikut tegangan yang banyak digunakan

karena kualitas buffernya yang baik sekali, impedansi input ekstrim tinggi,

impedansi output ekstrim rendah dan penguatan tegangan unity. Karena

dalam pengikut tegangan umpan balik negatif adalah maksimum, lebar

pita sama dengan funity.



Gambar 2.10 Penguat Non Inverting

b. Penguat Inverting

Gambar 2.11 menunjukan penguat inverting, rangkaian penguat

operasional yang biasa digunakan. Terminal inverting pada pertanahan

semu (virtual ground) yang berarti tegangan terhadap tanah mendekati

nol. Tetapi karena pertanahan semu tidak dapat melepaskan arus, semua

arus input didorong melalui R2. Akibatnya(6):

.......................................................... ................................. (2.13)

.......................................................... ........................... (2.14)

Tanda minus terjadi karena inversi. Dengan mengambil rasio kedua

persamaan di atas, diperoleh tegangan:

.......................................................... ................................. (2.14)

..

+

-

..

-

+

VIN

VIN

VOUT

VOUT

R1

R2

(a) (b)



Gambar 2.11 Penguat Inverting

Seperti yang dijelaskan sebelumnya, IC LM324 ini berfungsi sebagai

komparator, di mana komparator ini membandingkan tegangan masukan dari

sensor cahaya dengan tegangan referensi (Vref) di mana tegangan referensi ini

mengikuti masukan pembalik (inverting)(5):

.......................................................... ................................ (2.15)

Ketika Vin lebih besar dari Vref, tegangan masukan diferensial adalah

positif dan tegangan keluaran adalah tinggi. Ketika Vin lebih kecil dari Vref,

tegangan masukan diferensial adalah negatif dan tegangan keluaran adalah

rendah.

..

+

-

VIN

R1 R2

VOUT



5. Catu Daya

Catu daya (power supply) dalam rangkaian elektronika pada umumnya

dipergunakan sebagai rangkaian catu daya yang dipergunakan untuk memberi

semua kebutuhan arus dan tegangan pada sebuah rangkaian.Dalam merancang

rangkaian catu daya diperlukan beberapa komponen elektronika yang

digunakan, baik sebagai penyearah (rectifier), filter, maupun regulator.

Rangkaian catudaya terdiri dari beberapa bagian, yaitu sebagai berikut:

Gambar 2.12Blok Catu Daya

1). Transformator

Transformator atau trafo adalah komponen elektronika yang berbentuk

gulungan kawat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan

tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok

yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan

kedua (sekunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang

berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.(3)

Transformator terdiri atas dua jenis, yaitu penaik tegangan (step up)

dan penurun tegangan (step down). Jika tegangan primer lebih kecil dari

Tegangan PLN

(AC) Trafo Rectifier

Filter Regulator Beban



tegangan sekunder, maka dinamakan trafo step up. Tetapi jika tegangan

primer lebih besar dari sekunder, maka dinamakan trafo step down. Di

tugas akhir ini yang digunaka adalah transformator jenis step down.

Untuk trafo step up jumlah lilitan primer lebih sedikit dari jumlah

lilitan sekunder, sedangkan untuk trafo step down sebaliknya. Semakin besar

tegangan, semakin banyak pula lilitannya. Perhitungan perbandingan lilitan

pada transformator dapat dihitung dengan rumus:

................................................................................... (2.10)

dimana:

NP = Jumlah lilitan primer

IP = Arus primer (A)

VP = Tegangan primer (V)

NS = Jumlah lilitan sekunder

IS = Arus sekunder (A)

VS = Tegangan sekunder (V)

Sehingga, padatrafo besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh

kumparan sekunder adalah:

a) Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).

b) Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( Vs ~ Vp).

c) Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer.



Gambar 2.13 Bagian-bagian Transformator(3)

Gambar 2.14Simbol Transformator(3)

2). Rectifier (Penyearah)

Komponen elektronika yang digunakan pada bagian rectifier adalah

dioda. Dioda adalah komponen semikonduktor yang sederhana terdiri atas

dua elektroda yaitu anoda dan katoda yang dapat mengubah arus AC (arus

bolak-balik) menjadi arus DC (arus searah). Ujung badan dioda terdapat

tanda berupa gelang atau titik yang menandakan letak katoda.

Dioda hanya bisa dialiri arus DC saja, pada arah sebaliknya aru DC

tidak akan mengalir. Apabila dioda silikon dialiri arus AC ialah arus listrik

dari PLN, maka yang mengalir hanya satu arah saja sehingga arus output



dioda berupa arus DC.

Jenis penyearah dioda yang digunakan dalam rangkaian catu daya

pada sistem ini adalah penyearah gelombang penuh. Penyearah gelombang

penuh meneruskan seluruh siklus gelombang sinus ke resistor beban

dengan terlebih dahulu membalik polaritas setengah gelombang sisi

negatifnya.

Penyearah gelombang penuh dibedakan menjadi penyearah

gelombang penuh dengan center tap (CT), dan penyearah gelombang

penuh dengan menggunakan dioda jembatan. Penyearah gelombang penuh

yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah penyearah gelombang penuh

dengan center tap (CT). Berikut ini adalah gambar rangkaian dan bentuk

gelombang penyearah gelombang penuh dengan CT.



Gambar 2.15Rangkaian dan Bentuk Gelombang

PenyearahGelombang Penuh dengan CT(9))

Terminal sekunder dari trafo mengeluarkan dua buah tegangan

keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan CT sebagai

titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke

D1 dan D2, sehingga saat D1 mendapatkan sinyal siklus positif, maka

D2 mendapatkan sinyal negatif dan sebaliknya. (9))

Dengan demikian, D1 dan D2 hidupnya bergantian. Namun arus



i1 dan i2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL

menjadi satu arah.

Oleh karena penyearah gelombang penuh menghasilkan dua kali

siklus positif lebih banyak dibandingkan dengan penyearah setengah

gelombang, maka nilai rata-rata keluaran DC (VDC) adalah:

.. ........................................................................ 2.11

Di mana nilai tegangan puncaknya adalah:

.. ........................................................................ 2.12

3). Filter



Fungsi filter pada catu daya adalah sebagai penyaring arus

rippleakibat proses penyearahan yang masih terdapat arus AC. Yang

dimaksud arus ripple yaitu arus AC yang terdapat di arus DC yang berasal

dari penyearah.

Efektif tidaknya sebuah filter disebut dengan faktor ripple,

didefinisikan sebagai perbandingan tegangan ripple efektif (rms) terhadap

tegangan DC.

..................................................................... 2.13

Semakin kecil faktor ripple, semakin baik filter. Faktor ripple dapat

diperkecil dengan menambah nilai kapasitor.

Filter yang umum dipakai adalah filter dengan kapasitor. Filter ini

mampu membentuk bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi

rata.

Contoh rangkaian penyearah tanpa menggunakan filter(1):

Gambar 2.16 Rangkaian Penyearah Tanpa Filter Kapasitor(1)

Contoh rangkaian penyearah dengan menggunakan filter kapasitor :



Gambar 2.17Rangkaian Penyearah dengan Menggunakan Filter Kapasitor(1)

Berikut adalah bentuk gelombang keluaran dari penyearah

menggunakan filter kapasitor:

Kondisi Tanpa Beban(1)

Kondisi Berbeban(1)

Gambar 2.18 Bentuk Gelombang Keluaran Filter Kapasitor

4). Regulator Tegangan

Regulator tegangan menggunakan IC LM 7805 dan IC LM 7806



dengan tegangan output yang masing-masing sebesar 5 volt dan 6 volt,

yaitu regulator tegangan positif dengan 3 terminal yang dapat diperoleh

dalam berbagai tegangan tetap sehingga dapat digunakan dengan jelajahan

penerapan yang lebar.

Seri ini dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 aluminium yang

dilengkapi dengan pembatas arus untuk membatasi arus keluaran puncak

pada harga yang aman. Selain itu juga dilengkapi pengaman bagi daerah

aman untuk transistor akhir guna membatasi borosan (disipasi) daya

internal. Apabila borosan daya internal menjadi terlampau bagi benaman

panas yang dikenakan, maka rangkaian penindas termik mengambil alih

dan mencegah IC menjadi terlampau panas.

Sifat-sifatnya (10):

arus keluaran maksimal 1 A,

pengamanan pembebanan lebih termik secara internal,

tidak diperlukan komponen eksternal tambahan,

terdapat pengaman daerah aman untuk transistor keluaran,

pembatas arus hubung singkat,

dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 aluminium.



L78XX

1

2

3VIN

GN

D

VOUT

(a) (b)

Gambar 2.19 (a) Simbol IC 78XX (b) Koneksi Pin 78XX(10)

Pada IC LM7805 dan LM7806, rentang tegangan masukan (VIN)

sebesar 5 V sampai 18 V. Pada IC LM7805 rentang tegangan keluaran

(VOUT) sebesar 4,8 V sampai 5,2 V. Sedangkan pada IC LM7806 rentang

tegangan keluaran (VOUT) sebesar 5,75 V sampai 6,25 V. Berikut adalah

bentuk rangkaian umum dari IC LM 78XX:

Gambar 2.20Rangkaian Umum IC LM78XX

6. Handphone

Handphone adalah suatu perangkat elektronika yang mempunyai

kemampuan dasar yang sama dengan telepon konvensional saluran tetap,



namun dapat dibawa kemanapun (portable) dan tidak perlu disambungkan

dengan jaringan telepon menggunakan kabel. Bagian-bagian dari handphone

adalah sebagai berikut:

a. Microphone adalah bagian yang digunakan untuk menangkap data berupa

suara yang merupakan data analog ke mode.

b. Speaker dapat disebut sebagai perangkat output yang akan menghasilkan

suara.

c. Keypad merupakan perangkat input untuk melakukan akses pada

handphone. Akses dapat berupa pemanggilan, navigasi game, pengiriman

sms dan lain sebagainya.

d. LCD Display merupakan perangkat output yang berfungsi menampilkan

panggilan, informasi ponsel, sinyal, informasi jaringan telekomunikasi,

gambar dan lain-lain.

e. Baterai dan monitoring. Saat sebuah baterai dipasang pada handphone,

handphone tersebut mempunyai kemampuan default (bawaan) disebut

battery processing yang digunakan untuk melakukan pemeriksaan

levelcharge saat pengisian arus baterai. Ini menunjukan status awal hingga

akhir. Monitoring ini dapat dilihat pada display LCD.



Gambar 2.21Handphone siemens M35 tampak dari depan dan belakang

SMS ( Short Message Service )

SMS adalah data tipe asynchoronous messageyang pengiriman datanya

dilakukan dengan mekanisme protokol store and forward. Hal ini berarti

bahwa pengirim dan penerima SMS tidak harus berada dalam status

terhubung (connected / online) satu sama lain ketika akan saling bertukar

pesan SMS. Suatu SMSCenter bertanggung jawab untuk mengirimkan pesan

tersebut (forward) ke nomor telepon tujuan. Keuntungan mekanisme

store and forward pada SMS adalah penerima tidak perlu dalam status online

ketika pengiriman pesan dilakukan.Keterbatasan SMS adalah pada ukuran

pesan yang dapat dikirim yaitu maksimal 160 byte.

SMS dikirimkan menggunakan signalling framepada kanal frekuensi

atau time slot frame GSM yang biasanya digunakan untuk kontrol dan sinyal

Speaker

LCD display

Keypad

Port Serial

Baterai



setuppanggilan telepon, seperti pesan singkat tentang kesibukan

jaringan atau pesan CLI (Caller Line indentification)(8).

a. Sistem Kerja SMS

1). AT Command

AT Command 2x berperan di balik tampilan menu messages

sebuah ponsel yang bertugas mengirim/menerima data ke/dari

SMS-Centre. Salah satu software yang dapat digunakan untuk

menguji AT Command ini adalah Windows HyperTerminal. Salah

satu hal yang perlu diperhatikan dalam pengujian ini adalah nilai

properties yang harus diisi yang bergantung pada jenis alat

komunikasi yang digunakan, misalnya ukuran bit per second

atau baud rate dari SMS device yang dipergunakan (Khang,

2002). AT Command untuk SMS biasanya diikuti oleh data I/O

yang diwakili oleh unit-unit PDU.

2). PDU sebagai Bahasa SMS

Padaprinsipnya terdapat dua mode untuk mengirim dan

menerima SMS, yaitu mode text dan mode PDU (Protocol Data

Unit). Sistem mode text tidak didukung oleh semua operator

GSM maupun terminal yang ada. Pada mode text, pesan yang

dikirim tidak dikonversi. Teks yang dikirim tetap dalam bentuk

aslinya dengan panjang mencapai 160 (7 bit default alphabet) atau



140 (8 bit) karakter. Sesungguhnya mode text adalah hasil enkode

yang direpresentasikan dalam format PDU.

PDU mode adalah format message dalam heksadesimal octet

dan semi-decimal octet dengan panjang mencapai 160 (7 bit

default alphabet) atau 140 (8 bit) karakter. Data yang mengalir

ke/dari SMSCentre harus berbentuk PDU (Protocol Data Unit).

PDU berisi bilangan-bilangan heksadesimal yang mencerminkan

bahasa I/O. PDU terdiri atas beberapa header. Header yang dikirim

SMS ke SMS Centreberbeda dengan header SMS yang diterima

dari SMSCentre.

3). Kode PDU

a). PDU untuk mengirim SMS dari SMS Centre

Kode PDU untuk mengirim SMS terdiri atas delapan header,

yaitu (8):

1. Nomor SMS-Center

Header pertama ini terbagi atas tiga subheader, yaitu :

a. Jumlah pasangan heksadesimal SMS Centre dalam

bilangan heksa.

b. National / International code.

c. No SMS Centre dalam pasangan yang dibalik.Jika

tertinggal satu angka heksa yang tidakmemiliki

pasangan maka angka tersebutdipasangkan dengan



huruf F di depannya. Misalkan No SMS Centre untuk

Pro XL adalah 0818445009 atau 62818445009 bisa

diubah menjadi kode PDU 06818018445009 atau

07912618485400F9.

2. TipeSMS

Untuk mengirim SMS (SEND) maka tipe SMSnya adalah,

jadi bilangan heksanya adalah 01.

3. Nomor Referensi SMS

Nomor referensi ini diberikan nilai default 0 (heksadesimal

= 00).

4. Nomor Ponsel Penerima

Aturan penulisan header PDU untuk nomor ponsel

penerima sama halnya dengan aturan penulisan header

PDU SMS-Centre. Header ini juga terbagi atas tiga bagian

yaitu jmlah bilangan desimal nomor ponsel yang dituju

(heksa), Kode Nasional / Internasional, dan Nomor ponsel

yang dituju.

5. Bentuk SMS

Bentuk-bentuk SMS biasanya dibedakan menjadi tiga

tipe yaitu :

1. 0 → 00 = dikirim sebagai SMS



2. 1 → 01 = dikirim sebagai telex

3. 2 → 02 = dikirim sebagai fax

Jadi untuk mengirimkan data dalam bentuk SMS harus

digunakan kode PDU 00.

6. Skema Encoding Data I/O

Skema encoding SMS yang ada sekarang ini menggunakan 2

bentuk skema encoding yaitu :

a. Skema 7 bit -) ditandai dengan angka 0 -) 00 (bilangan

heksadesimal)

b. Skema 8 bit -) ditandai dengan angkayang lebih besar

dari 0 kemudian diubahmenjadi angka heksadesimal yang

sesuai. Kebanyakan ponsel / SMS Gateway yang ada

menggunakan skema 7 bit sehingga harus digunakan

kode 00.

7. IsiSMS

Header ini terdiri dari 2 subheader, yaitu panjang (jumlah

huruf) dan isi yang berupa pasangan bilangan

HeksadesimalJika menggunakan ponsel/SMS

gatewayberskema encoding 7 bit maka ketika mengetikkan

suatu huruf dari keypad-nya berarti telah dibuat 7 angka 1/0

secara berurutan.



B. PERANGKAT LUNAK

Proses perancangan perangkat lunak meliputi tahap penulisan list program,

kompilasi list program, downloading program, dan implementasi program. Berikut

ini flowchart dari tahap perancangan perangkat lunak dari tugas akhir ini:

Gambar 2.22Flowchart Perancangan Perangkat Lunak

Mulai

Penulisan list program

Kompilasi list program

Proses download program

Implementasi program

Selesai

Memperbaiki

Program

Ada

Kesalahan?

Ya

Tidak



1. Program Objek

Program objek adalah hasil utama sebuah proses assembly berupa kode-

kode yang hanya dikenali oleh mikroprosesor/mikrokontroler. Program objek

dapat berupa heksa (*.HEX) ataupun biner (*.BIN).

2. Program Assembler

Program assembler merupakan perangkat lunak yang dibutuhkan untuk

melakukan proses assembly yang mengubah program sumber assembly menjadi

program objek maupun assembly listing. Program assembler dari Intel untuk

mikrokontroler MCS-51 menggunakan program ASM51. Program assembler

ASM51 dapat dijalankan pada computer dengan sistem operasi DOS atau

windows.

a. Metode Pengalamatan

Metode pengalamatan merujuk pada bagaimana pemrogram memberi

alamat pada suatu lokasi memori. Metode pengalamatan ini meliputi:

1) Pengalamatan Langsung (Direct Addressing)

Pengalamatan langsung dilakukan dengan memberikan nilai atau

data ke suatu register secara langsung. Untuk melaksanakan

pengalamatan langsung digunakan tanda # dalam instruksi.

Contoh:

Mov A, #20H ; isi akumulator dengan bilangan 20H

Instruksi tersebut akan dibaca dari RAM internal dengan alamat



#20H dan kemudian disimpan dalam sebuah akumulator.

2) Pengalamatan Tidak Langsung (Indirect Addressing)

Pada pengalamatan tidak langsung, instruksi menunjuk pada

sebuah register yang berisi alamat memori yang akan dituju. Untuk

melaksanakan pengalamatan tidak langsung digunakan symbol @,

contoh MOV A, @R0, dalam instruksi tersebut program akan

mengambil data yang berada pada alamat memori yang ditunjukan oleh

isi dari R0 dan kemudian mengisikannya ke akumulator. Pengalamatan

ini biasanya digunakan untuk melakukan penulisan, pemindahan, atau

pembacaan beberapa data dalam lokasi memori.

Contoh:

Add, A, R1 ; Tambahkan isi RAM yang lokasinya ditunjukan oleh

R1 ke akumulator.

Dec @R1 ; Kurangi satu isi RAM yang alamatnya ditunjukan oleh

register R1.

3) Pengalamatan Bit

Pengalamatan bit pada sebuah operasi digunakan untuk

mengalamati suatu alamat secara bit.

Contoh:

Setb P1.7 ; Set bit Port 1.7 aktif (high).

Instruksi ini member data bit pada alamat P1.7 dari akumulator

dengan nilai 1.



4) Pengalamatan Kode

Proses pengalamatan ditunjukan langsung pada kode atau sering

disebut sebagai rutin. Pengalamatan kode terjadi ketika operand

merupakan alamat dari instruksi jump dan call.

Contoh:

Call delay

Instruksi ini melakukan proses pemanggilan subrutin delay.

5) Pengalamatan Data

Pengalamatan data terjadi pada sebuah instruksi ketika nilai

operasi merupakan alamat dari data yang akan diisi atau yang akan

dipindahkan.

Contoh:

Mov P1.A ; isi P1 dari akumulator.

b. Instruksi Bahasa Assembly Keluarga MCS-51

Berikut ini adalah beberapa set instruksi yang sering dipergunakan

dalam pemrograman dengan bahasa assembly untuk keluarga MCS-51:

1) Add

Instruksi ini melakukan operasi penjumlahan pada dua buah data

yang terdapat pada alamat register yang ditunjuk oleh instruksi.

Contoh:

Add A, R2

Data pada akumulator dijumlahkan dengan data pada alamat



register R2 dan hasilnya disimpan di akumulator.

2) Call

Instruksi ini melakukan panggilan terhadap instruksi yang

terdapat di dalam sub rutin yang ditunjuk. Setelah menjalankan

instruksi tersebut, program akan melanjutkan kembali instruksi yang

terdapat pada program utama.

a) Acall (Absolute Call)

Instruksi ini digunakan untuk memanggil subrutin yang

ditunjuk dengan jangkauan maksimal 2 kbyte.

b) Lcall

Instruksi ini melakukan panggilan datapada subrutin yang

ditunujuk dengan jangkauan maksimal 64 Kbyte.

Contoh:

Mulai:

Acall Ganti

Add A, 00H

Sjmp mulai

Ganti:

Mov R2, A

Dari set instruksi di atas dijelaskan bahwa instruksi yang akan

memanggil dan menjalankan perintah pada subrutin ganti. Setelah

itu instruksi kembali ke program utama untuk menjalankan Add A,



00H dan instruksi di bawahnya.

c) CJNE (Compare and Jump if Not Equal)

Instruksi ini akan membandingkan data langsung dengan

lokasi memori yang dialamati oleh register R atau akumulator A.

Jika datanya tidak sama maka program akan melompat ke alamat

yang dituju, bila datanya sama maka program menjalankan perintah

di bawahnya. Format : CJNE data tujuan, data sumber, alamat

lompat.

Contoh:

CJNE A,#00H,beda

Bila data akumulator tidak sama dengan data 00H maka

program akan melompat ke subrutin beda, tetapi jika datanya sama

maka program akan menjalankan perintah di bawahnya.

d) CLR (Clear)

Instruksi ini memberikan data 0 pada alamat register yang

ditunjuk.

Contoh:

CLR A

Instruksi ini akan me-reset data akumulator menjadi 00H.

e) CPL (Complement)

Instruksi ini melakukan operasi komplemen pada alamat

register yang ditunjuk.



Contoh:

CPL A

Instruksi ini melakukan komplemen pada akumulator setiap

bitnya. Jika data A= 11110000b, setelah instruksi CPL A

dijalankan maka data A=00001111b.

f) DEC (Decrement)

Instruksi ini melakukan operasi pengurangan dengan nilai 1

pada data yang terdapat pada alamat registeryang ditunjuk oleh

instruksi dan menyimpannya pada register tersebut.

Contoh:

DEC A

Data pada akumulator dikurangi dengan 1 dan hasilnya

disimpan di akumulator.

g) DJNZ (Decrement and Jump if Not Zero)

Instruksi ini melakukan operasi pengurangan dengan nilai 1

pada data yang terdapat pada alamat register yang ditunjuk dan

akan melompat bila hasil pengurangan tidak sama dengan nol.

Contoh:

DJNZ Rr,Alamat kode

Instruksi ini akan mengurangi nilai register dengan nilai 1 dan

jika hasilnya sudah 0, maka program menjalankan instruksi

selanjutnya. Jika belum o, maka akan melompat ke alamat kode.



h) INC (Increment)

Instruksi ini akan menambahkan isi memori dengan nilai 1 dn

menyimpannya pada alamat tersebut.

Contoh:

INC R2

Instruksi untuk menjumlahkan data dari register R2 dengan 1

dan hasilnya disimpan di register R2.

i) SJMP (Short Jump)

Instruksi ini akan memerintahkan lompat ke suau alamat kode

tertentu/subrutin yang ditunjuk sejauh maksimum 128 byte dari

alamat yang ditentukan. Format : SJMP alamat kode.

Contoh:

Loop:

RL A : Geser data akumulator ke kiri

Acall Long Delay : Panggil penundaan waktu

SJMP : melompat ke subrutin loop

j) JB (Jump if Bit is Set)

Instruksi ini akan melakukan pengujian bit pada alamat bit

yang ditunjuk. Jika data tersebut = 1, maka program akan menuju

ke subrutin. Tetapi bila data=O, maka program akan menjalankan

instruksi selanjutnya.



Contoh:

JB P1.0,pindah

Add A, # 20H

Pindah : dec A

Bila databit pada alamat P1.0 = 1, aka setelah instruksi JB

P1.0, pindah dijalankan, program akan melompat ke subrutin

pindah. Tetapi bila data bit = 0, maka program akan melakukan

perintah pada instruksi Add A,#20H.

k) MOV

Instruksi ini akan melakukan operasi pemindahan data dari

alamat register satu ke alamat register lainnya.

Contoh:

MOV R1,#30H : Data 30H dipindahkan ke dalam register 1

MOV A,@R2 : Data pada alamat yang ditunjuk oleh

register R2 dipindahkan ke akumulator

l) RET (Return)

Instruksi untuk kembali dari suatu subrutin program ke alamat

terakhir subrutin tersebut dipanggil.



3. Program Downloader

Program downloader merupakan perangkat lunak yang dibutuhkan untuk

men-download program objek ke dalam target memori. Program ini biasanya

digunakan pada sistem mikrokontroler berupa development system. Program

downloader harus berkomunikasi dengan program monitor yang ada pada

sistem untuk melakukan proses download ke dalam memori eksternal berupa

RAM maupun EEPROM(7).Program downloader yang dipakai dalam tugas

akhir ini yaitu PROGISP 1.68.

Tahap-tahap proses download program ke mikrokontroler adalah sebagai

berikut:

a. Mengetik list program di program notepad

kemudian menyimpannya dengan nama sembarang dengan berekstensi

.ASM

Gambar 2.23List Program pada Notepad



b. Melakukan proses compile dengan software

M-IDE51 menjadi file .HEX agar dapat terbaca oleh mikrokontroler

Gambar 2.24 Tampilan saat program di compile untuk menghasilkan file .HEX

c. Melakukan proses download program ke

mikrokontroler dengan software PROGISP 1.68 dari file .HEX yang

dihasilkan oleh proses compile tadi



Gambar 2.25 Tampilan Software PROGISP VER 1.68

4. Implementasi Program

Tahap implementasi program ini merupakan proses implementasi hasil dari

proses pen-download-an program yang berasal dari program downloader di

mana mikrokontroler akan membaca list program yang dibuat dan

menjalankannya sesuai dengan perintah yang terdapat pada program tersebut.

Jika mikrokontroler tidak bisa menjalankan program tersebut, maka hal ini

disebabkan oleh kesalahan (error)padalist program. Untuk memperbaiki error

tersebut, langkah-langkahnya adalah:

a.) Memeriksa list program yang dibuat dengan

membuka file list programnya dengan notepad dan melakukan pengeditan

penulisan list program sampai list program tersebut benar.

b.) Melakukan proses kompilasi kembali dengan

program compiler seperti langkah kompilasi program yang dijelaskan pada

pembahasan sebelumnya.

c.) Melakukan proses download program

kembali ke mikrokontroler

bab ii dasar teori a. perangkat keras

Documents