PERANCANGAN SISTEM PENGUKUR SUHU MENGGUNAKAN

SENSOR LM35 BERBASIS MIKROKONTROLER AVR ATMEGA 8535

1.1 Blok Diagram Sistem

Gambar dibawah ini merupakan gambar blok diagram dari sistem pengukuran suhu

menggunakan LM35 berbasis mikrokontroler ATmega 8535.

Gambar 1.1 Blok diagram sistem pengukur suhu

Dari diagram blok diatas terdiri dari beberapa komponen diantarannya :

A. Power supply , merupakan perangkat yang memberikan sumber energi ke rangkaian

Minimum sistem dan komponen pendukung lainnya.

B. Sensor LM35 merupakan perangkat yang digunakan untuk mengukur suhu

C. Minimum sistem mikrokontroler ATmega 8535 merupakan perangkat yang

digunakan sebagai pusat pengelolaan informasi

D. LCD tipe 16 x 2 (16 kolom 2 baris) merupakan display yang digunakan untuk

menampilkan huruf,angka, atau simbol-simbol tertentu

Dari beberapa komponen diatas dapat dijelaskan prinsip kerja lebih lanjut sebagai berikut :

1.2 Rangkaian Power Supply

Supply yang digunakan pada perancangan sistem pengukur suhu menggunakan

sumber energi 220 V AC dengan menggunakan rectifier (adaptor) tegangan disearahkan

dan diturunkan menjadi 12 V DC

Pada rangkaian elektronik diperlukan bagian power supply untuk menurunkan

tegangan +12 V menjadi tegangan level rendah yaitu sebesar +5V. Tegangan level rendah

akan dibutuhkan untuk memenuhi supply tegangan mikrokontroller yaitu 200 mA 5V

ditambah LED indikator sekitar 15 mA sehingga total 215 mA. Skematik rangkaian yang di

rancang untuk menurunkan tegangan +12 V menjadi +5V adalah sebagai berikut:

U 1

L M 7 8 0 5 / TO

V I N1

V O U T2

1 o h m 1 wa t t

TI P 4 2 C6 A

+2 2 0 0 u F / 5 0 v

0

+2 2 0 0 u F / 5 0 v

0

2 2 0 o h m

D 2 2L E D

0

1 2 V d c

H E A D E R 2

12

0

Vcc

0

Gambar 1.2 Skematik Rangkaian power supply

Pada skematik rangkaian power supply di atas terdapat diode yang berfungsi

sebagai pengaman apabila terjadi humanerror yaitu berupa kesalahan pemasangan kutup

adaptor, kesalahan pemasangan adaptor dapat mengakibatkan rusaknya seluruh

komponen elektronika akibat terbaliknya polaritas tegangan. Perancangan sumber

tegangan +5V digunakan regulator LM 7805, LM 7805 Merupakan IC regulator tegangan

positif yang bekerja dengan keluaran tegangan tetap, masukan tegangan maksimal pada

25 V dan memiliki arus keluaran 1A, IC regulator ini memiliki fasilitas pembatas arus dan

thermal shutdown yang melindunginya dari kelebihan beban. Karena IC LM 7805 hanya

memiliki arus keluaran 1A sedangkan yang dibutuhkan oleh beban kemungkin lebih maka IC

ini dihubungkan dengan komponen transistor TIP42C yang berfungsi sebagai penguat arus.

Pada masa riset tidak jarang perancang menggunakan sumber tegangan AC yang tentu

saja dipakai setelah melewati rectifier sehingga dipasang kapasitor pada rangkaian power

supply sebagai filter sedangkan untuk indikator tegangan dipasang sebuah LED warna

merah.

1.3 Mikrokontroller ATMega 8535

Mikrokontroler AVR memiliki arsitektur RISC 8 bit, dimana semua instruksi dikemas

dalam kode 16-bit (16-bits word) dan sebagian besar instruksi dieksekusi dalam 1 (satu)

siklus clock , berbeda dengan instruksi MCS51 yang membutuhkan 12 Siklus clock. tentu

saja itu terjadi karena kedua jenis mikrokontroler tersebut memiliki arsitektur yang berbeda.

AVR Menggunakan RISC(reduced instruction set computing), sedangkan MCS51

berteknologi CISC(complex instruction set computing). Secara umum, AVR dapat

dikelompokkan dalam 7 kelas, yaitu keluarga ATTiny, keluarga AT90Sxx, keluarga ATMega,

keluarga ATXMega, keluarga ATUSBxx, keluarga ATPWMxx dan AT86RFxx. Pada

dasarnya yang membedakan masing-masing kelas adalah memori, peripheral dan

fungsinya. Salah satu mikrokontroler AVR yang sering dipakai adalah ATMega 8 dan

ATMega 8535.

1.4 Karakteristik ATmega 8535

Prosesor yang digunakan sebagai pengendali utama robot adalah 8 bit

mikrokontroler dari keluarga AVR, yaitu ATmega8535. Alasan penggunaan mikrokontroler

ini adalah karena harga yang relatif murah, mudah diperoleh, kemudahan dalam

pemrograman, dan fitur-fitur menarik yang dimilikinya. Beberapa karakteristik dan fitur yang

dimiliki mikrokontroler ATMega8535 antara lain:

1) Resolusi data 8 bit.

2) RISC arsitektur.

3) 8 K byte In System Programmable Flash.

4) 512 Bytes EEPROM.

5) 512 Bytes SRAM internal.

6) 8 channel, 10 bit resolusi ADC.

7) 4 channel PWM.

8) 2 timer/counter 8 bit.

9) 1 timer/counter 16 bit.

10) Osilator internal yang dikalibrasi.

11) Internal dan eksternal sumber interrupt.

12) 6 mode sleep.

1.5 ATmega 8535 memiliki bagian struktur bagian sebagai berikut :

1) Saluran I/O 32 buah, yaitu Port A, Port B, Port C, dan Port D.

2) Tiga buah Timer/Counter dengan kemampuan perbandingan.

3) CPU yang terdiri atas 32 buah register.

4) Memori Flash sebesar 8 kb dengan kemampuan Read While Write.

5) Unit interupsi internal dan eksternal.

6) Port antarmuka SPI

7) EEPROM sebesar 512 byte yang dapat diprogram saat operasi.

8) Antarmuka komparator analog.

9) Port Usart untuk komunikasi serial

Mikrokontroler ATMega 8535 mempunyai tugas mengendalikan seluruh sistem.

Untuk dapat berfungsi sesuai dengan yang diharapkan maka programmer harus

mempogram mikrokontroller dengan algoritma yang telah dirancang. Dalam proses

pemograman, mikrokontroller menerima program dalam format heksadesimal dari komputer

dan menyimpannya dimemori flash. Berikut merupakan rangkaian mikrokontroller ATMega

8535

Gambar 1.3 Skematik Rangkaian sistem minimum

Pada rangkaian di atas terdapat beberapa komponen yang dihubung dengan

mikrokontroller, komponen tersebut merupakan komponen minimal yang wajib dipasang

supaya mikrokontroller dapat bekerja. Oscillator yang dipasang berfungsi sebagai clock

speed untuk mode kerja mikrokontroller sedangkan Pin reset pada mikrokontroller

dihubungkan pada resistor dan kapasitor, bila push botton ditekan minimal selama 1,5 us

maka pin reset akan bekerja karena mendapatkan pulsa rendah (aktif low ).

1.6 Tata Letak Penempatan Komponen Mini Trainer ATmega 8535

Gambar 1.4 Mini Trainer ATmega 8535

Keterangan :

PORTA = Merupakan port I/O 8-bit dua arah dengan resistor pull-up internal,

selain sebagai Port I/O 8-bit Port A juga dapat berfungsi sebagai masukan 8

channel ADC,PORTA berisi 8 buah saklar yang berfungsi sebagai modul input.

LCD PORTC

Sakl

ar

PORT

A

Led

PO

RTB

PIN

A.0

Pow

er S

uppl

y

Serial USART

PORTB = Merupakan Port I/O 8-bit dua arah (bi-directional) dengan resistor

pull- up internal, selain sebagai Port I/O 8-bit PORTB berisi modul output 8 buah

LED.

PORTC = Merupakan port I/O 8-bit dua arah ( bi-directional ) dengan

resistor pull-up internal, selain sebagai Port I/O 8-bit Port C berisi modul output

LCD 16 karakter

PORTD = Merupakan port I/O 8-bit dua arah ( bi-directional )

dengan resistor pull-up internal, selain Sebagai Port I/O 8-bit

USART = Sistem komunikasi serial mikrokontroler dengan PC

Power Supply = Sebagai pencatu tengangan supply inputan 12 V dan 5V

Potensio meter = Merupakan PIN inputan untuk melakukan fungsi ADC

1.7 Sensor Suhu LM35

Sensor suhu LM35 merupakan komponen elektronika yang berfungsi untuk

mengubah besaran fisis yang berupa suhu menjadi besaran elektris tegangan. Sensor suhu

LM35 memiliki parameter bahwa setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar

10mV dengan batas maksimal keluaran sensor adalah 1,5 V pada suhu 150°C. Misalnya

pada perancangan menggunakan sensor suhu LM35 kita tentukan keluaran adc mencapai

full scale pada saat suhu 100°C, sehingga saat suhu 100°C tegangan keluaran transduser

(10mV/°C x 100°C) = 1V.

Gambar 1.5  

Bentuk Fisik LM 35

pin 1 berfungsi

sebagai sumber tegangan kerja dari LM35, pin 2 atau tengah digunakan sebagai tegangan

keluaran atau Vout dengan jangkauan kerja dari 0 Volt sampai dengan 1,5 Volt dengan

tegangan operasi sensor LM35 yang dapat digunakan antar 4 Volt sampai 30 Volt.

A. Prinsip Kerja

 Mula-mula vcc sebesar 5 V digunakan untuk menghidupkan sensor LM35 yang akan

mendeteksi suhu.  Keluaran sensor ini akan naik sebesar 10 mV setiap derajad celcius

sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut :

                                                VLM35   = Suhu*10Mv

Secara prinsip sensor akan melakukan penginderaan pada saat perubahan suhu

setiap suhu 1 ºC akan menunjukan tegangan sebesar 10 mV. Pada penempatannya LM35

dapat ditempelkan dengan perekat atau dapat pula disemen pada permukaan akan tetapi

suhunya akan sedikit berkurang sekitar 0,01 ºC karena terserap pada suhu permukaan

tersebut. Dengan cara seperti ini diharapkan selisih antara suhu udara dan suhu permukaan

dapat dideteksi oleh sensor LM35 sama dengan suhu disekitarnya, jika suhu udara

disekitarnya jauh lebih tinggi atau jauh lebih rendah dari suhu permukaan, maka LM35

berada pada suhu permukaan dan suhu udara disekitarnya .

Meskipun tegangan sensor suhu LM35 ini dapat mencapai 30 volt akan tetapi yang

diberikan kesensor adalah sebesar 5 volt, sehingga dapat digunakan dengan catu daya

tunggal dengan ketentuan bahwa LM35 hanya membutuhkan arus sebesar 60 µA hal ini

berarti LM35 mempunyai kemampuan menghasilkan panas (self-heating) dari sensor yang

dapat menyebabkan kesalahan pembacaan yang rendah yaitu kurang dari 0,5 ºC pada suhu

25 ºC .

B. Berikut ini adalah karakteristik dari sensor suhu LM35.

Memiliki sensitivitas suhu, dengan faktor skala linier antara tegangan dan suhu 10

mVolt/ºC, sehingga dapat dikalibrasi langsung dalam celcius.

Memiliki ketepatan atau akurasi kalibrasi yaitu 0,5ºC pada suhu 25 ºC seperti terlihat

pada gambar 2.2.

Memiliki jangkauan maksimal operasi suhu antara -55 ºC sampai +150 ºC.

Bekerja pada tegangan 4 sampai 30 volt.

Memiliki arus rendah yaitu kurang dari 60 µA.

Memiliki pemanasan sendiri yang rendah (low-heating) yaitu kurang dari 0,1 ºC pada

udara diam.

Memiliki impedansi keluaran yang rendah yaitu 0,1 W untuk beban 1 mA.

Memiliki ketidaklinieran hanya sekitar ± ¼ ºC.

1.8 Display LCD

Gambar 1.6 Display LCD

LCD berfungsi untuk menampilkan informasi yang diterima oleh sensor, data tersebut

di proses melalui mikrokontroler kemudian ditampilkan berupa data digital,text maupun

simbol lainnya.LCD ini terdiri dari dua baris karakter dimana dua baris karakter memiliki

panjang karakter sebanyak 16.

1.9 Deskripsi kerja

Prinsip kerja sistem pengukuran suhu menggunakan LM35 dapat di lihat dari diagram

box dibawah ini :

Gambar 1.7 diagram BOX Sistem pengukur suhu menggunakan Sensor LM35

Selama prosesnya, pengukuran suhu melakukan tiga operasi utama diantaranya :

1. Sensor suhu LM35 berfungsi untuk mengubah besaran fisis yang berupa suhu

menjadi besaran elektris tegangan. Sensor suhu LM35 memiliki parameter bahwa

setiap kenaikan 1ºC tegangan keluarannya naik sebesar 10mV.

2. Data sensor suhu berupa sinyal analog kemudian di konversi menjadi data digital

melalui PORT A pada mikrokontroler Analog to Digital Converter (ADC). Data digital

diolah oleh mikrokontroler Atmega 8535 sebagai pusat pengendali melalui

pemrograman menggunakan compiler codevision AVR .

3. Hasil pengelolaan informasi tersebut kemudian ditampilkan menggunakan display

LCD.

1.10 Pembuatan Algoritma

Algoritma merupakan suatu urutan langkah-langkah (steps) yang disusun

secara logis dan sistematis untuk menyelesaikan suatu masalah dan dapat dieksekusi.

Pembuatan algoritma berkaitan erat dengan proses pemograman, algoritma menjadi

panduan programer pada saat melakukan proses pemograman. Setelah melakukan

identifikasi hardware dan penetapan input output selanjutnya melakukan proses pembuatan

algoritma, dengan merujuk kepada langkah-langkah sebelumnya penulis membuat algoritma

dalam bentuk flowchart, berikut flowchart algoritma yang dibuat :

Gambar 1.8 Flowchart Algoritma Program Pengukuran Sensor Suhu

1.11 Pembuatan Program Pengukuran sensor suhu

Penulisan program menggunakan software CodeVision v.1.25.6. sebagai proses

editor program dan compiler. Dengan program ini penulis memanfatkan fasilitas dalam

programnya dengan bantuan code wizard yang dapat membuat settingan register-register

khusus (SFR) dalam mikrokontroler AVR secara otomatis.

Berikut ini penyettingan yang dilakukan penulis dalam menerjemahkan algoritma

yang telah dibuat seperti diatas kedalam bentuk pemrogramanan bahasa C untuk

embedded system.

(a) (b) (c)

Gambar 1.9 (a) Inisialisasi PORTA sebagai Input

(b) Inisialisasi PORTC sebagai Output LCD

(C) Pengaktifan Fungsi ADC

Gambar 1.10 Proses generate and save dalam melakukan prosess code wizard

otomatis

Short cort program Sensor Suhu

/*****************************************************This program was produced by theCodeWizardAVR V2.03.9 StandardAutomatic Program Generator© Copyright 1998-2008 Pavel Haiduc, HP InfoTech s.r.l.http://www.hpinfotech.com

Project :Version :Date : 10/12/2010Author : LPKIACompany : BandungComments:

Chip type : ATmega8535Program type : ApplicationAVR Core Clock frequency : 11.059200 MHzMemory model : SmallExternal RAM size : 0Data Stack size : 128*****************************************************/

#include <mega8535.h>unsigned char adc,bar1[16],bar2[16],bar3[16],bar4[16],bar5[16];float suhu1;unsigned char x=0;#define arah_motor_kanan PORTB.1// Timer 0 overflow interrupt service routineinterrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void){// Alphanumeric LCD Module functions#asm .equ __lcd_port=0x15 ;PORTC#endasm#include <lcd.h>

// Standard Input/Output functions#include <stdio.h>#include <delay.h>#define ADC_VREF_TYPE 0x60

// Read the 8 most significant bits// of the AD conversion resultunsigned char read_adc(unsigned char adc_input){ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff);// Delay needed for the stabilization of the ADC input voltagedelay_us(10);// Start the AD conversionADCSRA|=0x40;// Wait for the AD conversion to completewhile ((ADCSRA & 0x10)==0);ADCSRA|=0x10;return ADCH;}// Declare your global variables here

void main(void){// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization// Port A initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=TPORTA=0x00;DDRA=0x00;

// Port B initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=TPORTB=0x00;DDRB=0xFF;

// Port C initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

PORTC=0x00;DDRC=0x00;

// Port D initialization// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=TPORTD=0x00;DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 0 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC0 output: DisconnectedTCCR0=0x01;TCNT0=0x00;OCR0=0x00;

// Timer/Counter 1 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 1 Stopped// Mode: Normal top=FFFFh// OC1A output: Discon.// OC1B output: Discon.// Noise Canceler: Off// Input Capture on Falling Edge// Timer 1 Overflow Interrupt: Off// Input Capture Interrupt: Off// Compare A Match Interrupt: Off// Compare B Match Interrupt: OffTCCR1A=0x00;TCCR1B=0x00;TCNT1H=0x00;TCNT1L=0x00;ICR1H=0x00;ICR1L=0x00;OCR1AH=0x00;OCR1AL=0x00;OCR1BH=0x00;OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization// Clock source: System Clock// Clock value: Timer 2 Stopped// Mode: Normal top=FFh// OC2 output: DisconnectedASSR=0x00;TCCR2=0x00;TCNT2=0x00;OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization// INT0: Off// INT1: Off// INT2: Off

MCUCR=0x00;MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initializationTIMSK=0x00;

// USART initialization// Communication Parameters: 8 Data, 1 Stop, No Parity// USART Receiver: On// USART Transmitter: On// USART Mode: Asynchronous// USART Baud Rate: 9600UCSRA=0x00;UCSRB=0x18;UCSRC=0x86;UBRRH=0x00;UBRRL=0x47;

// Analog Comparator initialization// Analog Comparator: Off// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: OffACSR=0x80;SFIOR=0x00;

// ADC initialization// ADC Clock frequency: 345.600 kHz// ADC Voltage Reference: AVCC pin// ADC High Speed Mode: On// ADC Auto Trigger Source: None// Only the 8 most significant bits of// the AD conversion result are usedADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff;ADCSRA=0x85;SFIOR&=0xEF;SFIOR|=0x10;// Global enable interrupts// LCD module initializationlcd_init(16);lcd_gotoxy(1,0);lcd_putsf("-=LPKIA=-");lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Mempersembahkan");lcd_gotoxy(0,1);lcd_putsf("-=sensor suhu=-");delay_ms(2500);lcd_clear(); #asm("sei")while (1) { // Place your code here

lcd_clear(); adc=read_adc(0); suhu1=adc; suhu=1.92*suhu1; sprintf(bar1,"Data ADC:%d",adc);

if ((suhu>=30)&&(suhu<=40)) { lcd_clear();

lcd_gotoxy(0,0);lcd_putsf("Suhu haredang"); sprintf(bar2,"Suhu:%0.01f Der Cel",suhu); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(bar2); delay_ms(500); } if ((suhu>=40)&&(suhu<=60)) { lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0);lcd_putsf("Suhu Hangat"); sprintf(bar3,"Suhu:%0.01f Der Cel",suhu); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(bar3); delay_ms(500); } if ((suhu>=60)&&(suhu<=80)) { lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0);lcd_putsf("Suhu Panas"); sprintf(bar4,"Suhu:%0.01f Der Cel",suhu); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(bar4); delay_ms(500); } if ((suhu>=80)&&(suhu<=100)) { lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0);lcd_putsf("sangat Panas"); sprintf(bar5,"Suhu:%0.01f Der Cel",suhu); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(bar5); delay_ms(500); } if ((suhu>=0)&&(suhu<=30)) { lcd_clear(); lcd_gotoxy(3,0);lcd_putsf("Suhu kini"); sprintf(bar1,"Suhu:%0.01f Der Cel",suhu); lcd_gotoxy(0,1);lcd_puts(bar1); delay_ms(500); } } ;}

Setelah program telah ditulis, maka selanjutnya program siap untuk dimasukan ke

dalam mikrokotroler ATMEGA8535, berikut ini langkah-langkah yang dilakukan dalam

melakukan pen-download-an program:

1. Setting terlebih dahulu programmer yang akan dipakai. Programmer yang dipakai

oleh penulis adalah jenis kanda system STK200+/300.

Gambar 1.11 Setting programmer yang akan dipakai

2. Setting pada configure pilih tab after make dan centang untuk program the chip

Gambar 1.12 Settingan untuk konfigurasi sistem compile dan download

3. Pilih make the project, jika tidak ada kesalahan akan terlihat tampilan sebagai berikut

dan tekan enter untuk memasukan program ke dalam chip.

Gambar 1.13 Tampilan make the project yang siap untuk pen-download-an ke-chip

Gambar 1.14 Proses pemasukan program ke-chip mikrokontroler