MAKALAH

PERANCANGAN DAN PEMBUATAN THERMOMETR

DIGITAL BERBASIS MIKROKONTROLER

AT89S51

Di Susun OLeh

EKO PURWANTO 13101424

Jurusan Teknik Informatika

Akademi Manajemen Informatika dan Komputer Bina Sarana Informatika

(Jl. Dr. Bunyamin No. 106, Purwokerto)

2013

ABSTRAK

Pada umumnya alat ukur suhu badan yang banyak

dijumpai adalah thermometer dengan tampilan hasil ukur

suhunya berupa garis skala. Dalam perkembangannya, tersedia

juga thermometer badan digital yang hasil ukurnya berupa

angka,

Thermometer badan digital dengan tampilan hasil

pengukuran suhu tubuh berupa angka numerik dan suara sangat

sesuai digunakan untuk semua orang. Alat dirancang

menggunakan sensor suhu IC LM35, zero span, pengolah dan

pengontrol data AVR ATmega 8535, ISD 2590 sebagai perangkat

perekam audio, dan LCD 16x2 baris untuk tampilan visual.

Dari hasil pengujian alat pada range pengukuran 25°C

sampai dengan 50°C menunjukkan hasil yang stabil dengan lama

waktu pengukuran 2 menit, dan kesalahan rata –rata sistem

sebesar 2,34%. Perangkat audio dapat mengeluarkan suara yang

sesuai dengan suhu tubuh terukur pada tampilan LCD.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Umum

Kemajuan dunia elektronika dan teknologi saat ini sudah berkembang

dengan pesat. Hal ini ditandai dengan diciptakan peralatan elektronika yang

semakin canggih banyak keuntungan yang dapat diperoleh dari perkembangan

dibidang elektronika diantaranya adalah membantu manusia dalam menyelesaikan

beban tugas. Sehingga, waktu tenaga dan biaya yang digunakan dapat dapat

hemat. Aktifitas yang bersifat rutin sekarang ini banyak yang digantikan oleh

peralatan-peralatan yang dirancang sercara otomstis. Sehingga dapat digantikan

tenaga manusia.

Peralatan elektronika yang ada dipasaran ada yang analog, ada juga yang

digital. Pada peralatan analog, penunjukan yang digunkan merupakan persamaan

dari satuan nilai ukurnya langsung ditampilkan dalam bentuk angka atau atau digit

lebih mudah diamati dan tingkat ketelitian juga lebih baik. Sistem digital yang

digunakan dalam peralatan-peralatan elektronika salah satunya terdapat pada alat

pengukuran suhu tubuh.

Selama ini pengukur suhu tubuh kebanyakan masih silakukan dengan

menggunkan thermometer analog. Salah satunya adalah thermometer air raksa.

Thermometer air raksa. Thermometer jenis ini sering kita jumpai dirmh, rumah

sakit dan puskesmas karena pemakaiannya yang mudah. Walaupun begitu

termometer ini memiliki kelemahan yaitu pengukuran yang dilakukan kurang

akurat. Hal ini dikarenakan tampilan hasil pengukuran yang dapat ditampilkan

dalam bentuk skala-skala ukuran. Selain itu zat yangt berbahaya bagi manusia.

Walaupun pada saat ini telah dikembangkan termometer digital yang lebih akurat

pengukurannya, bahkan memperlihatkan hasil pengukuran sampe desimal. Akan

tetapi, thermometer ini juga mempunyai kelemahan, yaitu sangat rentang terhadap

udara lembab atau air, selain harganya mahal, hasil pengukurannya juga sering

meleset bila baterainya lemah atau pernah terjatuh.

Berangkat dari fenomena tersebut, maka dalam laporan makalah ini akan

dirancang suatu alat pengukuran suhu tubuh manusia sederhana dengan system

digital yang dituangkan dalah sebuah tungas akhir dengan judul” Rancang Bangun

Alat Pengukur Suhu Tubuh Berbasis Mikrokontroler dengan Tampilan LCD”.

1.2. Tujuan

Sebagai syarat menyelesaikan pendidikan Diploma III di Bina Sarana Informatika

purwokerto.

Merancang dan membuat sebuah alat pengukur suhu tubuh dengan tampilan

digital yang murah harganya.

BAB II

2.1. Umum

Saat ini termometer banyak digunakan oleh masyarakat untuk mengukur

suhu tubuh mereka. Pada umumnya termometer dirancang untuk orang yang

memiliki kondisi fisik normal terutama dalam kemampuan melihat. Pembuatan

termometer untuk orang buta, dirancang menggunakan sebuah alat yang

menghasilkan suara. Tugas akhir ini membuat termometer badan dengan keluaran

suara berbasis mikrokontroler AT89S51. Secara umum termometer badan ini

dirancang menggunakan sensor LM35, ADC0804, mikrokontroler AT89S51 dan

ISD4004. Sinyal yang diterima akan diproses oleh sensor dan sinyal akan diubah

oleh ADC0804 dari sinyal analog menjadi sinyal digital dan akan dikontrol oleh

mikrokontroler AT89S51.

Sinyal yang diterima oleh sensor LM35 akan ditampilkan oleh LCD dan

akan menghasilkan suara yang dikeluarkan melalui speaker yang menunjukkan

berapa derajad suhu tubuh yang diperoleh. Termometer ini dapat mengukur suhu

dan mengeluarkan suara antara 35,0ºC– 42,0ºC dengan perubahan 0,2ºC. Suara

yang akan dikeluarkan adalah suhu yang telah mengalami 6 kali pengukuran

dengan nilai tetap. Termometer ini dapat digunakan oleh orang yang memiliki

keterbatasan penglihatan. Kata kunci: Mikrokontroler, Sensor Suhu, ADC,

ISD4004, LCD, Termometer

BAB III

3.1. Metode penelitian

Rancangan penelitian berkaitan dengan hal-hal yang mengaraqh pada

proses pembuatan alat-alat yang akan dirancang. Adapun rancang penelitian

dalam pembuatan makalah ini terdiri dari 3 hal yaitu perancangan system,

perancangan haedware, dan perancangan software.

3.1.1 Perancangan system

Adapun perancangan system tugas makalah ini dengan gambar

diagram blok ini.

Plat yang ingin diketahui suhunya didekatkan kesensor, diode

kemudian IN4148 yang digunakan sebagai sensor suhu kemudian sensor

akan mendeteksi suhu plat tersebut, output sensor berupa tegangan. Output

sensor akan berbanding terbalik dengan dengan suhu plat, bila mana suhu

plat naik maka nilai output sensor akan turun, begitu pula sebaliknya, bila

suhu plat turun maka nilai output sensor akan naik, nilai output sensor yang

sangat kecil harus dikuatkan oleh pengkondisi singal, output dari

pengkondisi singal yang masih berupa data analog selanjutnyan kan

diterjemahkan menjadi data digital oleh ADC, kemudian output ADC yang

sudah berupa data digital akan diproses, oleh mikrokontroler yang

selanjutnya akan ditampilkan pada seven segment

.

3.1.2. Perencanaan hardware

Perencanaan hardware tugas akhir ini meliputi blok-blok sebagai berikut:

1. sensor suhu dan op-amp

gambar 3.3 menunjukan gambar rankaiyan sensor suhu dengan

pengkondisian sinyal. Dioda IN4148 digunaka sebagai sensor suhu, IC

yang digunakan untuk pengkondisi singal adalah LM35, dengan 4 gerbang

penguatan, yakni A1, A2, A3 dan A4 seperti gambar 3.3

Gambar 3.1 sensor suhu dan op-amp

pada rangkaian ini diinginkan tegangan yang masuk ke pin+A3

adalah 2,5 volt. Input IC LM35 adalah 5 volt, sehingga dibutuhkan

pembagi tegangan. Berlaku rumus:

didapatkan nilai R1 dan R2 adalah 10KΩ, agar kondisi tegangan 2,5volt

tersebut mendekati kondisi ideal maka tegangan tersebut akan melewati

op-amp 1 terlebih dahulu, seperti gambar 3.4. fungsi op-amp 1 adalah

sebagai buffer, dimana Vo ≈ Vin,, , namun arus input lebih kecil dari pada

arus output. Hal ini membuat tegangan output akan mendekati ideal.

Gambar 3.2 pembagi tegangan dan Bufer

Aouput A1 selanjutnya akan menjadi input (+) pada A2, Op-amp2

merupakan modifikasi dari rangkaiyan sumber arus konten, Op-amp4

berfungsi sebagai penguat tak pembalik sederhana (buffer) maka aouputnya

akan sama dengan nilai input dari op-amp3 yaitu 0.32 volt saat sensor

berada pada suhu ruangan nilai output terakhir dari op-amp masih berupa

besaran analog, sedangkan mikrokontroler hanya dapat memproses data

digital, sehingga diperlukan ADC (analog Digital Conveter).

2. ADC (analog digital converter)

ADC0804 dioprasikan pad mode hand shaking, thermometer

digital yang dibuat memiliki rentang suhu 0ºC sampai dengan 100 ºC. saat

suhu ruangan, output sensor berkisar antara 0,30volt-0,33volt. Sedangkan

saat suhu mencapai 100 ºC, output sensor akan bernilai 1volt. Agar

pembacaan ADC lebih teliti, maka nilai V rev haruslah setengah dari nilai

inputan tertinggi.

Ganbar 3.3 Rangkaiyan ADC 0804 mode hand Shaking

Output dari ADC selanjutnya akan diproses oleh mikrokontroler AT89S51

dan nilai suhu yang terukur akan tampil diseven segment.

3. Perancangan rangkaiyan penampilan suhu (sevent segment)

IC BCD to seven digunakan untuk menentukan angka yang tampil

pada sevent segment. IC ini berfungsi mengubah data biner menjadi tampil

pada sevent segment . gambar 3.9 menunjukan rangkaiyan sevent segment

dengan IC 7447.

Ganbar rangkaiyan 3.4 Rangkaiyan sevent segment dengan IC 7447

Dari gambar diatas 3.9 dapat dilihat dengan bahwa P1.1 sampai dengan

P1.3 digunakan untuk member cacahan pada IC 7447. Sedangkan P1.6 digunakan

untuk menscaning transistor, dimana transistor ini berfungsi sebagai saklar untuk

Vcc pada masing-masing segment. Adapun fungsi dari IC 7447 adalah sebagai

decoder input, dimana input yang berupa 4bit BCD didecoder menjadi seven

segment BCD.

4. Perancangan modul penanman mikrokontroler AT89S51

Gambar 3.5 Rankaiyan modul penanaman Mikrokontroler

Dowloder ini berfungsi untuk menanamkan program pada

mikrokontroler AT89S51, konektor digunakan untuk menanamkan

program adalah konektor yang DB25 Female (on Bord). Sedangkan untuk

software yang digunakan untuk software yang digunkan untuk

mengcompailer program adalah ASM51 dan untuk menanaman

programnya menggunakan software downloader 89sxx program.exe.

3.1.3 perancangan software

1 . program ADC hand shaking

Adapun alur pemograman ADC hand shaking dapat dilihat pada gambar

dibawah.

Gambar 3.6 Alur pemograman ADC hand shaking

Agar ADC dapat bekerja, CS harus berlogika ‘0’, register SAR

akan direset, sedangkan ketika sinyal WR kembali ‘1’, maka proses

konversi segera dimulai. Selama konversi sedang berlangsung, singal

INTR akan tidak aktif (berlogika ‘1’), saat konversi selesai ditandai

dengan aktifnya sengal INTR (logika ‘0’). Ketika singal RD dikirimkan

data berlogika ‘0’ maka data hasil konversi akan keluaran. Setelah proses

konversi selesai data hasil konversi disimpan pada accumulator, begitu

seterusnya, perancangan untuk tugas akhir ini menggunakan mode hand-

shaking. Mode ini dipilih karena aka nada tampilan suhu yang harus dapat

dilihat oleh pemakai alat, sehingga waktu konversi ADC dapat diatur.

2. Program Tampilan

Data hasil konversi yang tersimpan di accumulator akan dipanggil

kembali unruk selanjutnya diproses agar bisa ditampilkan pada sevent

segment.

Adapun alur programnya agar senent segment dapat menampilkan

nilai suhu yang terukur sepertigambar dibawah ini.

Gambar 3.7 alur pemograman ADC hand shaking

Proses pengolahan data ini menggunakan system scaning gambar 3.12

menunjukan Flowchart program tampil.

3.2. Subyek penelitian

Subyek penelitian dalam pembuatan tugas akhir adalah berupa alat

penampilan suhu (thermometer) digital berbasis mikrokontroler AT89S51

yang digunakan untuk mengukur suhu suatu objek.

3.3. Pengumpulan data

3.3.1. Langkah-langkah pengujian

Adapun beberapa langkah yang dilakukan untuk pengujian dan

pengambilan data alat adalah sebagai berikut.

1) .Pengujian rangkaiyan sensor

a. Mendekatkan sensaor ke beberapa obyek yang

mengeluarkan panas.

b. Mengukur tegangan yang dihasilkan op-amp dan mencatat

keluaran sensor.

2) Pengujian rangkaiyan ADC

a. Menghubungkan rangkaiayan ADC dengan mikrokontroler

dan menampilkan pada led, sehingga output biner dari

sensor dapat diketahui.

b. Mengamati dan mencatat nilai biner.

3) Pembuatan box untuk pengambilan data.

Untuk memudahkan pengambilan data, dibuat box dengan ukuran

40cmx30cmx25cm. dimana dalam box dipasang 3 buah lampu

60watt, kemudian tegangan lampu tersebut akan diatur dengan

outo trafo agar didapat panas tertentu.

4) Pengujian tanpilan

a. Meletakan sensor thermometer digital dan thermometer

analog pada suatu ruangan berisi lampu, kemudian

mengubah-ubah tegangan ke lampu dengan menggunakan

auto trafo.

b. Mengamati seven segment, membandingkan tampilan

seven segment dengan thermometer digital dan analog

kemudian mencatat dengan hasil pengamatan.

3.3.2. Instrument penelitian

Adapun beberapa instrument yang digunakan dalam pengumpulan

data antara lain:

3.3.2.1 Voltmeter digital

Voltmeter digital digunakan untuk mengukur output op-amp agar

memperoleh suatu nilai yang pasti. Voltmeter digital dapat dilihat gambar

dibawah ini.

Gambar 3.8 Voltmeter Digital

3.3.2.2 Thermometer digital

Thermometr digital digunakan untuk membandingkan data keluaran

sevent segment. Thermometer ini memiliki rentang suhu dari -10°C

sampai dengan 70°C dan memiliki delay penampil selama 8 detik

Gambar 3.9 thermometer digital

3.3.2.3 Thermometer analog

Agar data yang didapat lebih akurat, digunakan juga thermometer analog

sebagai pembanding, thermometer ini memiliki rentang suhu dari -10°C

sampai dengan 100°C

Gambar 3.10 thermometer analog

3.3.2.4 Watt meter

Watt meter digunakan untuk mengukur tegangan output auto trafo, dimana

outo trafo digunakan untuk member masukan variable pada lampu yang

digunakan untuk mengambil data.

Gambar 3.11 wattmeter

3.3.2.5 Data hasil pengamatan

Adapun beberapa data hasil pengamatan, antara lain:

1. Data tegangan sensor dan output biner ADC

Tabel 3.2 data Biner sensor

No Tegangan

Sensor (volt)

Biner

1 0,35 0 1 0 1 1 0 1 0

2 0,36 0 1 0 1 1 1 1 0

3 0,37 0 1 0 1 1 1 1 1

4 0,38 0 1 1 0 0 0 1 0

5 0,39 0 1 1 0 0 1 0 0

6 0,40 0 1 1 0 1 0 0 0

7 0,41 0 1 1 0 1 0 0 1

8 0,42 0 1 1 0 1 1 0 0

9 0,43 0 1 1 0 1 1 1 0

10 0,44 0 1 1 1 0 0 0 1

11 0,45 0 1 1 1 0 1 0 0

12 0,46 0 1 1 1 0 1 1 1

13 0,47 0 1 1 1 1 0 1 1

14 0,48 0 1 1 1 1 1 0 1

15 0,49 0 1 1 1 1 1 1 1

16 0,50 1 0 0 0 0 0 0 0

17 0,51 1 0 0 0 0 0 1 0

18 0,52 1 0 0 0 0 1 0 1

19 0,53 1 0 0 0 0 1 1 1

20 0,54 1 0 0 0 1 0 1 0

3.4. Analisa data

Dalam analisa data dibutuhkan data-data yang akurat untuk

mendukung kinerja alat yang dibuat dan membandingkan dengan data

instrument sebelumnya, sehingga bisa diketahui kesalahan-kesalahan

dan kekurangan yang ada pada alat.

BAB V

PENUTUP

4.1. Kesimpulan

1. Dari hasil pengukuran suhu yang telah dilakukan dengan menggunakan

sesor LM35 dan thermometer air raksa teryata sensor LM35 memiliki nilai

kepresisian yang lebih baik dibandingkan thermometer alkohol

2. Mikrokontroler AT89S51 bisa digunakan sebagai elemen pengontrol pada

alat pengukur suhu baik itu suhu tubuh maupun suhu ruangan karena

mikrokontroler ini sudah memiliki rangkaiyan ADC internal yang

memudahkan kita dalam mengkonversi singal digital sehingga suhu yang

terbaca oleh LM35 bisa langsung ditampilkan LCD.

3. Penggunaan bahasa pemograman pada Code Visior AVR pada

perancangan alat pengukur suhu tubuh karena Code VisiorAVR memiliki

fiktur-fiktur yang memudahkan kita dalam membuat program library

standar C.

4. Selain bisa digunakan sebagai alat pengukur suhu tubuh alat ini juga bisa

diaplikasikan sebagai pengontrol suhu pada ruangan.

4.2. Saran

1. Agar alat yang dinuat tidak terbatas hanya untuk orang yang memiliki fisik

normal, maka sebaiknya pada alat pengukur suhu tubuh ini dilengkapi juga

dengan output berupa suara sehingga orang yang memiliki keterbatasan

penglihatan bisa menggunkannya.

.

DAFTAR PUSTAKA

1) Abdullah. Muhammad., ADC PadaAVR8535,

2) www.AVRku.blogspot.com,Bandung, 2009.

3) Al Fataanif, Dasar Pemrograman C++”, Andi, Jakarta, 2008

4) Atmel Corporation, Atmel’s Reference Databook First Edition,Atmel. Caifornia 2007

5) Ir. Pramudijanto Jos, Teknik Akusisi Data, Institut TeknologiSepuluh Nopember, Surabaya, 2008

6) ISD 2560/75/90/120, databook.

7) Jacob Mike, “Zero and Span”, Purdue University, USA, 2008

8) Malvino Albert Paul, Prinsip–prinsip Elektronik, Edisi Kedua,Erlangga, Jakarta, 1986

9) Rigg Geroge, “Microcontroler Handbook”, Advance MicroDevice. California, 2007

10) Wardana Lingga, Belajar Sendiri Mikrokontroler AVR SeriATMEGA 8535, Andi, Jakarta,

a. 2008.