PROPOSAL

METODELOGI PENELITIAN

ALAT PENAKAR HUJAN BERBASIS MIKROKONTROLER

AT89S52

OLEH :

1. INDRA RUMMANZAH E11.2006.00165

2. ACHMQD NADHIRI E11.2006.00177

3. ARIS KURNIAWAN E11.2006.00179

4. ARI SUSANTO E11.2006.00182

5. HANDARU PUDY A E11.2008.00280

TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS DIAN NUSWANTORO

2009

ABSTRAK

Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dapat dimanfaatkan untuk menyelesaikan permasalahan ini. Untuk mengetahui besar intensitas hujan dalam durasi dan periode tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan alat penakar curah hujan. Oleh karena itu, kami mempunyai gagasan untuk membuat alat penakar curah hujan berbasis mikrokontroler AT89S52 yang hasil/outputannya dapat diperoleh melalui data di lapangan/LCD alat serta sekaligus dikirimkan ke komputer server. Diharapkan pemanfaatan alat penakar hujan ini setidaknya dapat menjadi solusi yang tepat untuk menyelesaikan masalah banjir di daerah-daerah dataran rendah yang rawan banjir, khususnya di Kota Semarang.

Mikrokontroler AT89S52 adalah adalah produk dari Atmel dengan 4K byte flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory) dan 128 Byte RAM internal. Perbedaan mendasar antara mikrokontroler dan mikroprosesor adalah mikrokontroler selain memiliki CPU juga dilengkapi dengan memori dan input-output yang merupakan kelengkapan sebagai sistem minimum mikrokomputer sehingga sebuah mikrokontroler dapat dikatakan sebagai mikrokomputer dalam keping tunggal (Single Chip Microcomputer) yang dapat berdiri sendiri.

Sebuah penakar dengan luasan sampling tertentu digunakan untuk menangkap air hujan. Jumlah air yang tertangkap ditera melalui sistem bejana berjungkit dengan volume takar yang disesuaikan dengan luas penampang penakar. Pada setiap unit takaran (mm Hujan) kejadian direkam pada kertas printer mini dengan resolusi detik. Informasi detik kejadian tiap takaran selanjutnya dimasukkan kedalam perangkat lunak berbasis Microsof Excel untuk selanjutnya mendapatkan grafik/ hidrograph rekaman hujan.

Sensor akan bekerja jika ada air hujan yang masuk kedalam sensor tipping bucket yaitu dengan cara air ditampung pada tampungan air yang berbentuk jungkat-jungkit jika penuh akan berayun sehingga sensor optocoupler akan membaca inputan kemudian dari inputan tersebut akan ditampilkan ke LCD oleh mikrokontroler dan datanya disimpan didalam memori (MMC) dan dapat juga langsung diinterfacekan ke PC (Personal Computer). Keypad difungsikan sebagai control untuk melihat data di LCD, sedangkan RTC digunakan sebagai timer atau pengatur waktu.

Kata Kunci : Mikrokontroler AT89S52, Optocoupler, Tipping Bucket

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

ABSTRAKSI

DAFTAR ISI

DAFTAR GAMBAR

A. JUDUL

B. LATAR BELAKANG

C. TUJUAN

D. LANDASAN TEORI

E. PEMBAHASAN DAN ANALISA PERANCANGAN

F. HASIL OUTPUT SISTEM YANG DIHARAPKAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Diagram Koneksi Pin Mikrokontroler AT89S52

Gambar 2 Blok Diagram Mikrokontroler AT89S52

Gambar 3 Organisasi RAM Internal

Gambar 4. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Gambar 5 Optocoupler

Gambar 6. Desain Alat

Gambar 7. Diagran Blok

Gambar 8. Diagram Alir Sistem dan Software

A. JUDUL : ALAT PENAKAR HUJAN BERBASIS MIKROKONTROLER

AT89S52

B. LATAR BELAKANG

Masalah banjir di kota-kota besar merupakan sebuah masalah yang belum

terselesaikan hingga saat ini. Bencana banjir ini sudah menjadi langganan

pada saat musim penghujan selama puluhan tahun di Jawa Tengah pada

umumnya dan di Kota Semarang pada khususnya.

Banjir adalah aliran/genangan air yang dapat menimbulkan kerugian

ekonomi bahkan menyebabkan kehilangan jiwa (Asdak,C. 1995).

Aliran/genangan air ini dapat terjadi karena adanya luapan-luapan pada Daerah

Aliran Sungai (DAS) atau di saluran-saluran akibat sungai tidak memiliki

kapasitas yang cukup bagi debit air yang lewat.

Sangat banyak faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya banjir.

Bencana banjir selain akibat kerusakan ekosistem dan aspek lingkungan yang

tidak terjaga, juga disebabkan oleh alam itu sendiri, seperti faktor cuaca yang

buruk sehingga mengakibatkan curah hujan yang tinggi secara terus-menerus

yang kemudian mempengaruhi daya tampung sungai untuk menyalurkan air

hujan ke laut menjadi overload. Berbagai cara telah ditempuh untuk menangani

masalah ini, antara lain pembuatan saluran drainase dan pembuatan daerah

tampungan air, pembuatan daerah hijau untuk resapan air, dan sebagainya.

Dalam perencanaan bangunan pengendali banjir (saluran drainase, tanggul,

dll) data masukan curah hujan sangat diperlukan.

Perkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi dapat dimanfaatkan

untuk menyelesaikan permasalahan ini. Untuk mengetahui besar intensitas

hujan dalam durasi dan periode tertentu dapat diperoleh dengan menggunakan

alat penakar curah hujan. Oleh karena itu, kami mempunyai gagasan untuk

membuat alat penakar curah hujan berbasis mikrokontroler AT89S52 yang

hasil/outputannya dapat diperoleh melalui data di lapangan/LCD alat serta

sekaligus dikirimkan ke komputer server. Diharapkan pemanfaatan alat penakar

hujan ini setidaknya dapat menjadi solusi yang tepat untuk menyelesaikan

masalah banjir di daerah-daerah dataran rendah yang rawan banjir, khususnya

di Kota Semarang.

C. TUJUAN

Pembuatan alat penakar hujan berbasis mikrokontroler AT89S52 ini

mempunyai tujuan sebagai berikut:

1. Menghasilkan suatu alat untuk mengetahui intensitas curah hujan

sehingga membantu menyelesaikan masalah banjir di kota-kota besar

khususnya di Kota Semarang.

2. Menghasilkan suatu alat penakar hujan berbasis mikrokontroler AT89S52

yang hasil/outputannya dapat diperoleh melalui data di lapangan/LCD alat

serta sekaligus dikirimkan ke komputer server.

D. LANDASAN TEORI

1. Mikrokontroler ATMEL AT89S52

Mikrokontroler AT89S52 adalah adalah produk dari Atmel dengan

4K byte flash PEROM (Programmable and Erasable Read Only Memory)

dan 128 Byte RAM internal. Perbedaan mendasar antara mikrokontroler

dan mikroprosesor adalah mikrokontroler selain memiliki CPU juga

dilengkapi dengan memori dan input-output yang merupakan kelengkapan

sebagai sistem minimum mikrokomputer sehingga sebuah mikrokontroler

dapat dikatakan sebagai mikrokomputer dalam keping tunggal (Single

Chip Microcomputer) yang dapat berdiri sendiri.

Memori dalam AT89S52 dapat diprogram ulang ataupun dihapus

berkali-kali. Memori ini biasa digunakan untuk menyimpan instruksi

(perintah) berstandar MCS-51 code sehingga memungkinkan

mikrokontroler ini untuk bekerja dalam mode operasi keping tunggal

(single chip operation). Mikrokontroler AT89S52 adalah mikrokontroler

ATMEL yang kompatibel penuh dengan mikrokontroler keluarga MCS-51,

membutuhkan daya yang rendah, memiliki kemampuan yang tinggi, dan

merupakan mikrokomputer 8 bit yang dilengkapi 4 Kbyte. Dalam sistem

mikrokontroler terdapat dua hal yang mendasar, yaitu perangkat keras dan

perangkat lunak yang keduanya saling terkait dan mendukung.

a. Perangkat Keras Mikrokontroler AT89S52

Arsitektur mikrokontroler AT89S52 adalah sebagai berikut :

CPU 8 bit dengan register A (accumulator) dan B.

16 bit program counter (PC) dan data pointer (DTPR).

8 bit program status word (PSW).

8 bit stack pointer (SP).

4 Kbyte internal EPROM.

128 Byte internal RAM :

4 bank register, masing-masing berisi 8 register

16 Byte yang dapat dialami pada bit level

80 byte general purpose memory data

32 pin input-output tersusun atas P0-P3, masing-masing 8 bit.

2 buah 16 bit Timer/Counter.

Receive/Transmitter data serial Full duplex : SBUF.

Control Register, yaitu: TCON, TMOD, SCON, PCON, IP dan IE.

5 buah sumber interrupt (2 buah sumber interrupt external dan 3

buah sumber interrupt internal).

Osilator dan Clock Internal.

Diagram koneksi pin dan diagram blok dari mikrokontroler AT89S52

ditunjukkan pada gambar 1 dan 2

Gambar 1

Diagram Koneksi Pin Mikrokontroler AT89S52

Gambar 2 Blok Diagram Mikrokontroler AT89S52

Fungsi dari tiap-tiap pin adalah sebagai berikut:

a. Port 1 ( pin no. 1 – 8 )

Port 1 berfungsi sebagai I/O (Input/Output) biasa atau menerima

low address order bytes selama pada saat Flash Programming.

Port ini mempunyai internal pull up dan berfungsi sebagai input

dengan memberikan logika 1, serta sebagai output yang

memberikan output sink ke empat buah input TTL.

b. RST ( pin no. 9 )

Berfungsi untuk reset siklus kerja dari mikrokontroler yang akan

aktif dengan memberikan input high selama 2 cycle( siklus kerja

mesin ).

c. Port 3 ( pin no. 10 – 17 ).

Port 3 merupakan port I / O 8 data bit yang memiliki fungsi

sebagai berikut :

Pin 10. RDX ( Port 3.0 ) : sebagai Port Serial Input.

Pin 11. TXD ( Port 3.1 ) : sebagai Port Serial Output.

Pin 12. INT0 ( Port 3.2 ) : sebagai Port External Interrupt 0 (aktif

rendah)

Pin 13. INT1 ( Port 3.3 ) : sebagai Port External Interrupt 1 (aktif

tinggi)

Pin 14. T 0 ( Port 3.4 ) : sebagai Port External Timer 0 Input.

Pin 15. T 1 ( Port 3.5 ) : sebagai Port External Timer 1 Input.

Pin 16. WR ( Port 3.6 ) : sebagai External Data Memory Write

Strobe.

Pin 17. RD ( Port 3.7 ) : sebagai External Data Memory Read

Srobe.

d. XTAL2 ( pin no.18)

Merupakan Output inverting Oscilator Amplifier.

e. XTAL1 ( pin no. 19 )

Merupakan Input inverting Oscilator Amplifier.

f. GND ( pin no. 20 )

Merupakan titik hubung pentanahan ( ground ) terhadap catu

daya.

g. Port 2 ( pin no. 21 – 28 )

Port 2 berfungsi sebagai I/O (Input/Output) biasa atau high order

address pada saat mengakses memori secara 16 bit sedangkan

pada saat mengakses memori 8 bit port ini akan mengeluarkan isi

dari P2 Special Funtion Register. Port ini mempunyai internal pull

up dan berfungsi sebagai input dengan memberikan logika 1, serta

sebagai output yang memberikan output sink ke empat buah input

TTL.

h. PSEN ( pin no. 29 )

Pin ini berfungsi pada saat mengeksekusi program yang terletak

pada memori eksternal dan akan aktif 2 kali setiap cycle (siklus

kerja mesin).

i. ALE ( pin no 30 )

Pin ini dapat berfungsi sebagai Address latch Enable ( ALE ) yang

me latch byte address pada saat mengakses memori eksternal.

Sedangkan pada saat Flash Programming ( PROG ) berfungsi

sebagai pulse input. Pada operasi normal ALE akan mengeluarkan

sinyal clock sebesar 1/16 frekuensi oscilator kecuali pada saat

mengakses memori eksternal sinyal clock. ALE hanya aktif pada

saat mengakses memori eksternal.

j. EA ( pin no. 31 )

Pada kondisi low, pin ini akan berfungsi sebagai EA yaitu

menjalankan program yang ada pada memori eksternal setelah

sistem di reset. Pada kondisi high, pin ini berfungsi menjalankan

program pada memori internal.

k. Port 0 ( pin no. 32 – 39 )

Port 0 dapat berfungsi sebagai Input / Output biasa, low order

multiplex address / data ataupun menerima kode byte pada saat

Flash Programming. Pada fungsi sebagai Input / Output biasa port

ini dapat memberikan output sink ke delapan buah TTL input atau

dapat diubah sebagai input dengan memberikan logika 1 pada port

tersebut. Pada fungsi sebagai low order multiplex adrress / data port

ini akan mempunyai internal pull up. Pada saat Flash Programming

diperlukan eksternal pull up terutama pada saat ferifikasi program.

l. VCC ( pin no. 40 )

Pin ini sebagai masukan catu daya ( power supply ) yang

mempunyai tegangan kerja positif sebesar 5 volt.

b. Organisasi Memori

Program Memori Internal.

AT89S52 memiliki program memori internal sebesar 8 Kbyte dengan

ruang alamat 0000H-0FFFH. Jika alamat-alamat program lebih tinggi

dari pada 0FFFH, yang melebihi kapasitas ROM internal menyebabkan

AT89S52 secara otomatis mengambil Code byte juga dapat diambil

hanya dari eksternal memori dengan alamat 0000H-FFFFH dengan cara

menghubungkan pin EA ke ground.

Data Memori (RAM) Internal.

Ruang alamat bawah memori data (RAM) internal dengan kapasitas 128

byte yaitu 00H-7FH yang terbagi atas 3 daerah, yaitu:

a. Empat bank register

Setiap bank terdiri dari 8 register (R0-R7) sehingga jumlah register

untuk keempat bank register (bank 0 – bank 3) menjadi 32 buah

register yang menempati ruang alamat 00H-1FH. Mengaktifkan salah

satu bank register dapat dilakukan dengan mengatur RS0-RS1 pada

PSW (Program Status Word) seperti yang ditunjukan pada tabel 2.1.

b. Bit Addressable

Terdiri dari 16 byte yang berada pada alamat 20H-2FH. Masing-

masing 128 bit lokasi ini dapat dialamati secara langsung. Sehingga

hanya dengan sebuah instruksi saja setiap bit dalam area ini dapat

diset, clear, AND dan OR. Dengan adanya sistem bit addressable

RAM, proses yang seharusnya dijalankan dengan tiga cycle seperti

pada listing dapat digantikan dengan sebuah instruksi yang hanya

membutuhkan satu cycle saja. Dalam aplikasinya, lokasi yang dapat

diakses dapat juga digunakan untuk menandai suatu lokasi bit

tertentu baik berupa Register Fungsi Khusus yang dapat dialamati

secara bit ataupun lokasi-lokasi tertentu yang dapat dialamati secara

bit.

Gambar 3 Organisasi RAM Internal

Terdiri atas 80 byte yang menempati alamat 30H-7FH. Yang dapat

dialamati secara langsung dan digunakan untuk keperluan umum

(general purpose) misalnya digunakan untuk lokasi stack.

c. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

Gambar 4. Sistem Minimum Mikrokontroler AT89S52

2. Optocoupler

Optocoupler merupakan salah satu jenis komponen yang memanfaatkan

sinar sebagai pemicu on/off-nya. Opto berarti optic dan coupler berarti

pemicu. Sehingga bisa diartikan bahwa optocoupler merupakan suatu

komponen yang bekerja berdasarkan picu cahaya optic opto-coupler

termasuk dalam sensor, dimana terdiri dari dua bagian yaitu transmitter dan

receiver. Dasar rangkaian dapat ditunjukkan seperti pada gambar dibawah

ini:

Gambar 5 Optocoupler

Bagian pemancar atau transmitter dibangun dari sebuah led infra merah

untuk mendapatkan ketahanan yang lebih baik daripada menggunakan led

biasa. Sensor ini bisa digunakan sebagai isolator dari rangkaian tegangan

rendah kerangkaian tegangan tinggi. Selain itu juga bisa dipakai sebagai

pendeteksi adanya penghalang antara transmitter dan receiver dengan

memberi ruang uji dibagian tengah antara led dengan photo transistor.

Pada umumnya semua jenis optocoupler pada lembar datanya mampu

dibebani tegangan sampai 7500 Volt tanpa terjadi kerusakan atau

kebocoran. Untuk type 4N25 ini mempunyai tegangan isolasi sebesar 2500

Volt dengan kemampuan maksimal led dialiri arus fordward sebesar 80 mA.

Namun besarnya arus led yang digunakan berkisar antara 15mA - 30 mA

dan untuk menghubungkan-nya dengan tegangan +5 Volt diperlukan

tahanan pembatas.

3. Perekam Curah Hujan (“ARR”)Curah hujan merupakan salah satu unsur cuaca yang pengaruhnya

terhadap lingkungan bias mengarah ke dalam hal yang positif maupun

negatif. Untuk dapat melihat sifat-sifat dari unsur ini bisanya unsur ini diukur

dengan alat penakar hujan yang pada dasarnya adalah pengukuran jumlah

air yang diterima pada sekuen waktu tertentu. Untuk lebih mengetahui sifat

hujan dengan lebih baik factor intensitas menjadi perhatian banyak pihak.

ARR didesain untuk memonitor kejadian hujan dengan waktu yang panjang

secara otomatis agar dapat mempelajari sifat hujan dengan lebih baik.

Prinsip kerja

Sebuah penakar dengan luasan sampling tertentu digunakan untuk

menangkap air hujan. Jumlah air yang tertangkap ditera melalui sistem

bejana berjungkit dengan volume takar yang disesuaikan dengan luas

penampang penakar. Pada setiap unit takaran (mm Hujan) kejadian

direkam pada kertas printer mini dengan resolusi detik. Informasi detik

kejadian tiap takaran selanjutnya dimasukkan kedalam perangkat lunak

berbasis Microsof Excel untuk selanjutnya mendapatkan grafik/ hidrograph

rekaman hujan.

E. Pembahasan dan Analisa Perancangan

1. Dokumen Desain Alat

Gambar 6. Desain Alat

2. Diagram Blok dan Cara Kerja Alat

Gambar 7. Diagran Blok

Cara Kerja Alat :

Sensor akan bekerja jika ada air hujan yang masuk kedalam sensor tipping

bucket yaitu dengan cara air ditampung pada tampungan air yang berbentuk

jungkat-jungkit jika penuh akan berayun sehingga sensor otocoupler akan

membaca inputan kemudian dari inputan tersebut akan ditampilkan ke LCD

oleh mikrokontroler dan datanya disimpan didalam memori (MMC) dan dapat

juga langsung diinterfacekan ke PC (Personal Computer). Keypad difungsikan

sebagai control untuk melihat data di LCD, sedangkan RTC digunakan

sebagai timer atau pengatur waktu.

3. Diagram Alir Sistem dan Software

Gambar 8. Diagram Alir Sistem dan Software

F. Hasil Output Sistem yang Diharapkan.

Luaran atau hasil yang diharapkan dari kegiatan ini adalah

menghasilkan suatu alat yang dapat menakar curah hujan di suatu daerah

tertentu.