prototype wastafel otomatis berbasis …... · gambar 2.3 transformator ... bab iii : desain dan...

PROTOTYPE WASTAFEL OTOMATIS BERBASIS

MIKROKONTROLER AT89S51

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya

Program Diploma III Ilmu Komputer

Disusun oleh:

DENY SULISTIA NINGSIH

M3307038

PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

i



TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Mencapai Gelar Ahli Madya


Disusun oleh:


M3307038

PROGRAM DIPLOMA III ILMU KOMPUTER

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

ii

HALAMAN PERSETUJUAN



Disusun oleh


M3307038

Tugas Akhir ini disetujui untuk dipertahankan dihadapan dewan penguji

pada tanggal ____ ________ ____

Pembimbing Utama

Mohtar Yunianto, S.Si, M.Si

NIP. 19800630 200501 1 001

iii

HALAMAN PENGESAHAN



Disusun oleh:


NIM.M3307038

Dibimbing oleh

Pembimbing Utama


NIP. 19800630 200501 1 001

Tugas Akhir ini telah diterima dan disahkan oleh dewan penguji Tugas Akhir


pada hari ____________tanggal _______________

Dewan Penguji: Tanda Tangan

1.


NIP. 19800630 200501 1 001

(..........................................)

2.

Muhammad A. Safei, S.Si

NIDN.0603118103

(..........................................)

3.

Rudi Hartono, S.Si

NIDN.0626128402

(..........................................)

Surakarta, Juni 2010

Disahkan oleh :

a.n. Dekan FMIPA UNS

Pembantu Dekan I

Ketua Program DIII

Ir Ari Handono Ramelan, M.Sc, Ph.D

NIP 19610223 1986011001

Drs. Y. S. Palgunadi, M.Sc

NIP 19560407 1983031004

iv

ABSTARCT

Deny Sulistia Ningsih, 2010 PROTOTYPE AUTOMATIC SINK

BASED MICROCONTROLLER AT89S51, D3 Program Computer Science

Faculty of Mathematics and Natural Sciences University of Surakarta Eleven

March.

This final project designs and implements prototype automatic sink

based on microcontroller AT89S51. What is needed is to developed an electronic

equipment that can enable people to do something automatically. In general, the

basin is designed to save water and electricity consumption that often people

forget to turn it off after its use.

Prototype automated sink was designed using : two AMN12111 PIR

sensors, circuit relays, AT89S51 microcontroller, and LCD display. The basic

concept work of this system was the sensor as an invisible switch that serves to

define the human body temperature then relays as actuator and microkontroller

does the data processing from obtained both of the sensors.

Result of process from PIR data sensor presented at LCD displayed in

form of article “PROTOTYPE AUTOMATED SINK”. At the time water flows,

hence in screen LCD written down an instruction “WASH HANDS WITH” and at

the time of fan blaze hence in screen LCD written down an instruction “DRYING

HIS”.

Keywords: Microcontroller, AMN1211 PIR Sensor, Relay, LCD.

v

INTISARI

Deny Sulistia Ningsih, 2010 PROTOTYPE WASTAFEL OTOMATIS

BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51, Program D3 Ilmu Komputer

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Tugas Akhir ini merancang dan membuat prototype wastafel otomatis

berbasis mikrokontroler AT89S51. Saat ini dibutuhkan peralatan-peralatan

elektronik yang dapat memudahkan manusia untuk melakukan sesuatu yang yang

bersifat otomatis. Pada umumnya wastafel dirancang untuk menghemat

pemakaian air dan listrik yang sering orang lupa mematikannya setelah berhenti

menggunakannya.

Prototype wastafel otomatis ini dirancang dengan menggunakan dua

sensor PIR AMN12111, rangkaian relay, mikrokontroler AT89S51, dan display

LCD. Prinsip kerja sistem ini adalah sensor sebagai saklar tak terlihat yang

berfungsi untuk menentukan adanya suhu tubuh manusia yang selanjutnya relay

sebagai aktuator dan mikro melakukan pemprosesan data dari kedua sensor

tersebut.

Hasil pemprosesan dari data sensor PIR ditampilkan pada display LCD

dalam bentuk tulisan ” PROTOTYPE WASTAFEL OTOMATIS”. Pada saat air

mengalir maka dalam LCD tertulis instruksi ”CUCILAH TANGAN DENGAN

BERSIH” dan pada saat kipas menyala dalam LCD tertulis instruksi

”MENGERINGKAN TANGAN”.

Kata kunci: Mikrokontroler, Sensor PIR AMN1211, Relay, LCD.

vi

MOTTO

Semua yang dilakukan itu tergantung pada niat.

Jangan pernah mengantungkan dirimu pada umat, gantungkan lah dirimu pada

ALLAH SWT.

Bekerjalah untuk akhiratmu seakan-akan kamu akan mati besuk, dan Bekerjalah

untuk duniamu seakan-akan kamu akan hidup seribu tahun.

Lihatlah ke atas agar kau tetap semangat, Lihatlah ke bawah agar kau bersyukur,

Lihatlah ke dalam agar kau tau diri, Lihatlah keluar agar kau tau potensi, Lihatlah

ke depan agar kau tak ketinggalan, Lihatlah ke belakang agar kau belajar dari

masa lalu.

vii

PERSEMBAHAN

Aku persembahkan karya ini untuk:

Allah SWT,

Keluargaku tercinta atas doa, bantuan, dan dorongannya.

Teman-temanku semua baik dari Teknik Komputer angkatan 2007 atas

dukungan dan kekompakannya.

Orang-orang yang membimbing dan mendidikku di DIII Ilmu Komputer

viii

KATA PENGANTAR

Dengan penuh rasa syukur keharidat Allah SWT, yang telah

melimpahkan segala rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir dengan judul ” PROTOTYPE

WASTAFEL OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER AT89S51”.

Penyelesaian laporan tugas akhir ini tidak terlepas dari bimbingan, arahan,

dan bantuan dari berbagai pihak baik yang secara langsung maupun secara tidak

langsung. Atas terselesainya laporan ini penulis tidak lupa mengucapkan terima

kasih kepada :

1. Ibu serta Bapak yang telah memberikan dukungan dan dorongan baik

mental maupun materi

2. Bapak Drs. Y. S. Palgunadi, M. Sc, selaku Ketua Program Diploma III

Ilmu Komputer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Bapak Mohtar Yunianto, S.Si., M.,Si selaku dosen pembimbing.

4. Mas Purnomo, mas Firi, mbak Ria, Mbak diyah yang telah banyak

membantu.

5. Teman-teman semua baik dari Teknik Komputer 2007 maupun yang

bukan.

6. Serta dosen DIII Teknik Komputer yang mengajar angkatan 2007.

Semoga amal dan kebaikan semua pihak tersebut mendapatkan imbalan dari Allah

SWT. Amin.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan tugas akhir ini

masih banyak kekurangan, sehingga penulisan laporan tugas akhir ini masih jauh

dari sempurna, namun demikian penulis berharap semoga laporan ini dapat

bermanfaat bagi semua pihak.

Surakarta, Juni 2010

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL .......................................................................................................... i

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... iii

ABSTRACT .................................................................................................. iv

INTISARI ..................................................................................................... v

MOTTO ........................................................................................................ vi

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................. viii

DAFTAR ISI ................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xii

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang Masalah.............................................................. 1

1.2 Perumusan Masalah .................................................................... 1

1.3 Pembatasan Masalah ................................................................... 2

1.4 Tujuan ......................................................................................... 2

1.5 Manfaat ....................................................................................... 2

1.6 Metodologi Penelitian ................................................................. 2

1.7 Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI ....................................................................... 4

2.1 Kapasitor ..................................................................................... 4

2.2 Voltage-Regulator ....................................................................... 4

2.3 Transformator ............................................................................. 5

2.4 Transistor .................................................................................... 6

2.5 Relay ........................................................................................... 6

2.6 Sensor PIR .................................................................................. 8

2.7 LCD ............................................................................................. 10

2.8 Mikrokontroler AT89S51 ........................................................... 14

x

BAB III DESAIN DAN PERANCANGAN ................................................. 21

3.1 Perancangan Sistem .................................................................... 21

3.2 Perancangan PCB ........................................................................ 23

3.3 Perancangan Perangkat Keras ..................................................... 23

a. Rangkaian Catu Daya ......................................................... 23

b. Rangkaian Sensor PIR ........................................................ 24

c. Rangkaian Relay ................................................................. 25

d. Rangkaian Mikrokontroler ................................................. 26

e. Rangkaian LCD .................................................................. . 27

3.4 Perancangan Mekanika (Box) ..................................................... 28

3.5 Perancangan Program ................................................................. 29

BAB IV IMPLEMENTASI DAN ANALISA .............................................. 31

4.1 Pengujian Catu Daya ................................................................... 31

4.2 Pengujian Rangkaian Relay ........................................................ 31

4.3 Pengujian Rangkaian LCD ......................................................... 32

4.4 Pengujian Rangkaian Mikrokontroler ......................................... 33

4.5 Pengujian Rangkaian Sensor PIR ............................................... 35

4.6 Pemasukan Program Assembly ke Mikrokontroler AT89S51 .... 36

4.7 Pengujian Alat Keseluruhan ....................................................... 37

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 39

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 39

5.2 Saran ........................................................................................... 39

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 40

LAMPIRAN ............................................................................................ 41

xi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Simbol terminal Input – Output ...................................................... 11

Tabel 2.2 Fungsi terminal ............................................................................... 12

Tabel 2.3 Fungsi register ................................................................................. 13

Tabel 2.4 Fungsi alternative pengganti port 3 ................................................ 19

Tabel 4.1 Hasil pengujian rangkaian catu daya .............................................. 31

Tabel 4.2 Hasil pengujian rangkaian relay...................................................... 32

Tabel 4.3 Pengujian sensor PIR ...................................................................... 35

Tabel 4.4 Hasil Pengujian ............................................................................... 38

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kondensator ................................................................................. 4

Gambar 2.2 Voltage-Regulator ........................................................................ 5

Gambar 2.3 Transformator ............................................................................... 5

Gambar 2.4 Simbol skematik transistor ........................................................... 6

a.Simbol transistor NPN dan PNP ............................................. 6

b.Sambungan (junction) transistor NPN dan PNP .................... 6

Gambar 2.5 Blok diagram relay magnetik ....................................................... 7

Gambar 2.6 a. Diagram sensor PIR.................................................................. 8

Gambar 2.6 b. Sensor PIR AMN12111 ........................................................... 8

Gambar 2.7 Diagram blok LCD ....................................................................... 11

Gambar 2.8 Konfigurasi pin flash programming mode mikrokontroler

MCS-51 .................................................................................... 16

Gambar 2.9 Diagram bus mikrokontroler ........................................................ 17

Gambar 2.10 Pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 ...................................... 17

Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian keseluruhan........................................... 22

Gambar 3.2 Rangkaian power supply .............................................................. 24

Gambar 3.3 Rangkaian pengkondisi sensor PIR ............................................. 25

Gambar 3.4 Rangkaian relay ............................................................................ 25

Gambar 3.5 Rangkaian mikrokontroler ........................................................... 26

Gambar 3.6 Konfigurasi pin LCD ................................................................... 27

Gambar 3.7 Perancangan mekanika prototype wastafel otomatis ................... 28

a.Pengaring tangan .................................................................... 28

b. Pencuci tangan ....................................................................... 28

Gambar 3.8 Flowchart program ....................................................................... 30

Gambar 4.1 Konfigurasi pin LCD ................................................................... 33

Gambar 4.2 Uji coba rangkaian mikrokontroler AT89S51............................. 34

Gambar 4.3 Proses konversi dari .asm ke .hex ............................................... 36

xiii

Gambar 4.4 Rangkaian secara keseluruhan ..................................................... 38

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Dengan seiring berkembangnya teknologi mendorong manusia

melakukan segala sesuatu dengan lebih cepat dan praktis. Salah satunya teknologi

mikrokontroller yang bisa dimanfaatkan untuk mempermudah pekerjaan manusia dan

lebih efisiensi baik itu dalam hal waktu, tenaga, biaya dan lain-lain. Dengan teknologi

mikrokontroller membantu manusia dalam melakukan segala pekerjaan baik itu yang

bersifat ringan sampai yang berat. Seperti saat melakukan pencucian tangan dengan

wastafel. Wastafel yang digunakan direstourant, hotel, rumah sakit mungkin selama

ini masih bersifat manual. Sehingga terkadang ada orang yang lupa untuk mematikan

kran dan pengering setelah selesai dalam penggunaanya.

Untuk itu pada tugas akhir ini penulis membuat prototype wastafel otomatis,

dimana dalam pembuatanya menggunakan mikrokontroller AT89S51 dalam simulasi

prototype wastafel otomatis sebagai unit pemproses data, dengan output berupa relay

untuk menggerakkan pompa dan kipas, LCD sebagai tampilan. Simulasi prototype

wastafel otomatis menggunakan sensor PIR sebagai perespon suhu tubuh manusia

yang kemudian digunakan untuk menghidupkan pompa atau kipas. Dengan adanya

pembuatan prototype wastafel otomatis dapat memudahkan para penggunanya untuk

lebih efisien dan lebih praktis serta dapat menggutungkan banyak pihak. Dengan

pembuatan prototype wastafel ini mungkin bisa membantu memberi gambaran dalam

pembuatan wastafel yang sebenarnya.

1.2 Perumusan Masalah

Dalam penulisan laporan tugas akhir ini berdasarkan latar belakang di

atas. Perumusan masalah dalam laporan tugas akhir ini adalah Bagaimana membuat

2

prototype wastafel otomatis dengan inputnya yang berasal dari sensor PIR dan

outputnya berupa tampilan pada LCD, nyalanya pompa serta pengering.

1.3 Pembatasan Masalah

Penyusunan laporan tugas akhir ini hanya akan membahas tentang

pembuatan prototype wastafel otomatis dengan keluaran berupa tampilan pada LCD,

nyalanya pompa dan pengering, yang inputnya dari PIR dengan menggunakan

komponen: sensor PIR, rangkaian darlington, kipas, pompa, mikrokontroller

AT89S51 dan relay.

1.4 Tujuan

Tujuan dari penulisan laporan tugas akhir ini adalah membuat prototype

wastafel pencuci tangan, pengering tangan menggunakan mikrokontroller AT89S51

sebagai pengolah data, PIR sebagai sensor keberadaan tubuh manusia, relay sebagai

aktuator, dan LCD sebagai display.

1.5 Manfaat

Manfaat pembuataan tugas akhir dengan judul “prototype wastafel otomatis

dengan mikrokontroller AT89S51” ini terhadap beberapa pihak adalah sebagai

berikut :

1. Dapat menjadi referensi bacaan dan informasi khususnya bagi para

mahasiswa Teknik Komputer yang sedang menyusun Tugas Akhir dengan

pokok permasalahan yang sama.

2. Untuk menerapkan ilmu dan teori yang diperoleh selama perkuliahan.

3. Dapat digunakan untuk mengontrol air dan pengering dalam kehidupan

manusia sehingga lebih hemat dalam penggunaannya.

1.6 Metodologi Penelitian

Metode penelitian yang digunakan dalam pembuatan Tugas Akhir ini

adalah:

3

Studi literatur, meliputi:

1. Mempelajari karakteristik dari sensor PIR.

2. Mempelajari teori mengenai mikrokontroller AT89S51 sebagai

pengontrol bagi perangkat lainnya.

3. Mempelajari rangkaian darlington.

4. Mempelajari mengenai karakteristik sensor PIR.

5. Mempelajari mikrokontroller AT89S51.

1.7 Sistematika Penulisan

Susunan penulisan Tugas Akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Menguraikan latar belakang, perumusan masalah, batasan masalah, tujuan,

manfaat, metodologi penelitian, serta sistematika penulisan dari tugas akhir

ini.

BAB II : LANDASAN TEORI

Membahas tentang sensor PIR, mikrokontroller AT89S51 serta komponen

elektronika yang digunakan.

BAB III : DESAIN DAN PERANCANGAN

Berisi skema blok alat dan flowchart program.

BAB IV : IMPLEMENTASI DAN ANALISA

Membahas skema rangkaian dan pengujian alat.

BAB V : PENUTUP

Berisi kesimpulan dan saran.

21

21

BAB III

DESAIN DAN PERANCANGAN

3.1 Perancangan Sistem

Prototype wastafel otomatis ini merupakan sistem otomatisasi pencuci tangan

dan pengering tangan dengan menggunakan 2 buah sensor PIR, 2 buah relay, 1 buah

mikrokontroler, dan 1 buah LCD. Sensor PIR disini berfungsi sebagai pendeteksi

perubahan radiasi inframerah yang terjadi ketika ada pergerakan manusia yang

memiliki temperatur yang berbeda dengan lingkungan sekeliling tempat pencucian

dan pengeringan tangan. Relay berfungsi sebagai aktuator sedangkan mikrokontroler

berfungsi untuk memproses data. LCD berfungsi sebagai penampil instruksi saat

mencuci dan mengeringkan tangan.

Cara kerja dari alat ini adalah sensor akan mengetahui keberadaan manusia

jika terdeteksi oleh sensor PIR 1 maka secara otomatis akan memicu relay 1 untuk

menghidupkan pompa yang berfungsi untuk mencuci tangan dan pada tampilan

display akan menampilkan “ CUCILAH TANGAN DENGAN BERSIH”. Dalam

konsidi ini sensor PIR 1 akan OFF (logika low).

Jika sensor PIR 2 lebih kuat mendeteksi keberadaan manusia, maka akan

memicu relay 2 untuk menggerakan kipas. Dan pada display LCD akan muncul

intruksi “MENGERINGKAN TANGAN”. Dalam kondisi ini sensor PIR 2 akan

OFF(logika low). Apabila pencucian tangan dan pengeringan tangan sudah selesai

atau sensor PIR sudah tidak lagi mendeteksi keberadaan manusia lagi, maka tulisan

pada display LCD secara otomatis akan kembali ke keadaan awal, “PROTOTYPE

WASTAFEL OTOMATIS”. Ini berarti semua alat sudah tidak terpakai lagi atau

dalam keadaan normal.

22

Diagram blok keseluruhan dari prototype wastafel otomatis yang didesain

dapat dilihat pada gambar 3.1.

Sensor PIR 1

(pencuci tangan)

Sensor PIR 2

(pengering

tangan)

Mikrokontroler

AT89S51

LCD

Relay 1

Relay 2

POMPA

KIPAS

Gambar 3.1 Diagram blok rangkaian keseluruhan

Keterangan blok sistem prototype wastafel otomatis

1. Catu Daya

Arus yang digunakan adalah arus DC (searah), sedangkan tegangan yang

dipakai adalah +5 volt dan +12 volt

2. Sensor PIR

Sensor PIR disini berfungsi sebagai pendeteksi keberadaan manusia

melalui perbedaan temperatur yang ada disekitar.

3. Mikrokontroller

Dalam rangakaian ini mikrokontroller berfungsi sebagai pemproses.

4. LCD

LCD disini sebagai display output yang mengambarkan keadaan sistem.

5. Relay

Sebagai saklar otomatis untuk memutus arus pada kipas dan pompa

apabila tidak terdeteksi keberadaan manusia.

23

3.2 Perancangan PCB

Perancangan rangkaian dimulai dari menggambar skema rangkaian dengan

menggunakan software protel design system, eagle yang akan dipakai untuk membuat

rangkaian pada PCB. Skema rangkaian yang telah dibuat dengan menggunakan

software protel design system kemudian dicetak ke papan PCB dengan langkah-

langkah sebagai berikut:

b. Mencetak layout PCB pada kertas mika.

c. Menyetelika gambar layout PCB yang ada di kertas mika.

d. Melarutkan desain PCB pada larutan larutan feriklorid, dan air.

e. Kurang lebih selama 5 menit, PCB diangkat tunggu hingga kering dan

dilakukan pengeboran pada jalur – jalur yang telah dibuat.

3.3 Perancangan Perangkat Keras

Perancangan rangkaian menggunakan software protel dan visio. Blok

rangakaian terdiri dari :

a. Rangkaian Catu Daya.

b. Rangkaian Sensor PIR.

c. Rangkaian Relay.

d. Rangkaian Mikrokontroller.

e. Rangkaian LCD.

a. Rangkaian Catu Daya

Catu daya yang digunakan dalam proyek akhir ini mempunyai tegangan

keluaran +5 Volt, +12 Volt dan 0 Volt (Ground). Rangkaian catu daya ini

mendapatkan tegangan masukan tegangan bolak-balik sebesar 220 Volt dari jala-jala

PLN.

Tranformator yang digunakan adalah transformator step down yang

digunakan untuk mentransfer daya, sehingga setelah melewati transformator,

tegangan jala-jala akan diturunkan. Tegangan yang masih berupa tegangan bolak-

balik tersebut disearahkan oleh rangkaian penyearah yang menggunakan dua buah

dioda. Dari hasil penyearahan masih terdapat tegangan bolak-baliknya (tegangan

24

riak). Untuk mengurangi tegangan riak hasil dari penyearahan digunakan rangkaian

penapis yaitu kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor, semakin kecil tegangan

riaknya.

Untuk mendapatkan output yang diinginkan, digunakan IC regulator

tegangan LM 7805 untuk tegangan +5 Volt dan LM 7812 untuk tegangan +12 Volt.

Pada keluaran dari IC tersebut dipasang transistor penguat arus TIP 3055 yang

digunakan untuk memperkuat arus keluaran. Dioda pada kaki-kaki IC nomor 2

dihubungkan dengan ground untuk memberikan kompensasi sebesar 0,7 Volt sebagai

akibat pemasangan transistor TIP 3055 yang akan mengurangi tegangan keluaran

sebesar 0,7 Volt. Gambar 3.2 adalah rangkaian catu daya yang digunakan dalam

pembuatan tugas akhir ini.

Gambar 3.2 Rangkaian power supply

b. Rangkaian Sensor PIR

Pada sensor PIR AMN12111 diberi rangkaian pengkondisi sinyal agar sinyal

yang dikeluarkan sensor semakin kuat. Sensor PIR bertipe AMN12111 ini

rangkaian pengkondisinya sangat sederhana.

25

Gambar 3.3 Rangkaian Pengkondisi Sensor PIR

c. Rangkaian Relay

Pada sistem ini relay digunakan untuk on/off pompa untuk mengalirkan air

dan on/off untuk menyalakan kipas. Untuk menyalakan relay perlu digunakan

driver. Driver relay adalah seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.4 berikut ini.

Gambar 3.4 Rangkaian Relay

Driver Relay DC, digunakan untuk pensaklaran tegangan AC oleh relay

yang digunakan untuk on/off dari mikrokontroler ke Pompa dan Kipas. Pada

Driver Relay DC ini menggunakan tegangan Vcc +12Volt DC yang inputan dari

rangkaian relay ini berasal dari keluaran mikrokontroler (P1.2 dan P1.3) berupa

logika high atau low. Bila rangkaian driver relay DC ini mendapat masukan high

26

maka relay dalam keadaan NC yang akan menghubungkan arus AC ke pompa

dan kipas sehingga pompa dan kipas menyala. Sedangkan bila rangkaian driver

relay DC ini mendapat masukan low maka relay dalam keadaan NO yang akan

memutus arus AC ke pompa dan kipas sehingga pompa dan kipas mati. Pada

prototype wastafel otomatis ini dibutuhkan rangkaian driver relay DC sebanyak 2

buah yang digunakan untuk menyalakan 1 buah pompa dan 1 buah kipas.

d. Rangkaian Mikrokontroller

Sistem minimum mikrokontroler MCS 51 terdiri dari kristal 11,0592 Mhz

yang terhubung dengan pin 18 dan 19, serta kondensator bernilai 33 pf yang

masing – masing kapasitor salah satu kakinya terhubung dengan ground . Fungsi

dari rangkaian kristal ini sebagai pendukung rangkaian osilator internal. Sistem

minimum ini juga dilengkapi rangkaian power on reset supaya terjadi reset sistem

pada saat mikrokontroller dihidupkan. Rangkaian power on reset terdiri atas satu

buah resistor 10 kΩ dan sebuah kondensator elektrolit 10 uF/16 V. Gambar 3.5

merupakan gambar sistem minimum Mikrokontroler MCS 51 dan port-port yang

dipakai.

Gambar 3.5 Rangkaian Mikrokontroler

Dari Gambar Sistem Minimum Mikrokontroler MCS 51 beserta

konfigurasinya diatas bahwa terdapat 4 port yaitu P0, P1, P2, dan P3. Port-port

27

tersebut terdiri dari beberapa bit. Pada sistem minimum mikrokontroler ini P0 (bit

P0.0 – P0.7) berfungsi untuk menghubungkan mikrokontroler dengan rangkaian

LCD (sebagai masukan sinyal LCD). Sedangakan P3.6 dan P3.7 digunakan

sebagai masukan sinyal ke pin RS dan E pada rangkaian LCD. Pada P1.2 dan

P1.3 digunakan untuk menghubungkan keluaran dari rangkaian sensor 1, dan

sensor 2 (rangkaian sensor PIR) ke mikrokontroler. Kemudian P1.0, dan P1.1

sebagai inputan sinyal ke relay yang akan menghidupkan atau mematikan pompa

dan kipas.

e. Rangkaian LCD (Liquid Crystal Display)

Rangkaian tampilan kristal cair (LCD) berfungsi untuk menampilkan hasil

dalam bentuk teks. Dalam perancangan ini LCD yang digunakan adalah LCD

jenis M1632 yang merupakan LCD 2 Baris dan terdiri dari 16 karakter.

Pengoperasian untuk modul M1632 memerlukan 8 bit data dan 3 bit sinyal

kontrol. Sedangkan pengendalian dot matrik dilakukan secara internal oleh

kontrol yang sudah terpasang dalam modul. Bit saluran masukan data dari DB0 –

DB7dihubungkan ke port 0 (P0.0 –P0.7) mikrokontroler AT89S51, masukan

tegangan catu positif (VDD), masukan tegangan catu tanah (VSS) dan tegangan

Vcc sebesar 5 Volt DC. Untuk konfigurasi mikrokontroler dan LCD ditunjukkan

pada Gambar 3.6

Gambar 3.6 konfigurasi pin LCD

28

Cara kerja gambar 3.6 adalah sebagai berikut : Data perintah atau

karakter ditempatkan pada saluran data, kemudian P3.6 memberikan masukan

sinyal ke pin RS ( RS = 0, untuk register perintah dan RS = 1, untuk memilih

data dalam ). Selanjutnya sinyal E (P3.7) diberi masukan tinggi dan kemudian

diubah menjadi logika rendah, hal ini agar Modul beroperasi sesuai dengan

data yang dimasukkan dan register dalam yang dipilih.

3.4 Perancangan Mekanik (Box)

Protoype wastafel otomatis dengan menggunakan sensor PIR dan

mikrokontroler AT89S51, terdiri dari 2 buah rangkaian sensor PIR sebagai

pendeteksi adanya keberadaan manusia. Sensor PIR 1 diletakan diatas pada

alat pencuci tangan, untuk menentukan posisi keberadaan manusia supaya air

dapat mengalir, dan sensor PIR 2 dipasang di atas pada alat pengering tangan,

untuk menentukan posisi keberadaan manusia supaya kipas dapat menyala.

LCD letaknya ditengah-tengah antara alat pencuci tangan dan alat pengering

tangan, yang fungsinya untuk menampilkan instruksi saat mencuci atau

mengeringkan tangan. Bahan yang digunakan untuk membuat prototye

wastafel otomatis ini terbuat dari tripek. Dan kerangkanya terbuat dari kayu.

(a).Pengering Tangan (b).Pencuci Tangan

Gambar 3.7 Perancangan Mekanika Prototype Wastafel Otomatis

29

3.4 Perancangan Program

Dalam melakukan perancangan software atau program, di awali dengan

pembuatan flowchart terlebih dahulu. Flowchart program seperti pada gambar 3.8.

Setelah flowchart program dibuat, tahapan selanjutnya adalah menuliskan

program. Tahapnya adalah sebagai berikut :

1. Menuliskan listing program di dalam software Reads51. Dalam penulisan ini

digunakan bahasa assembler yang nantinya disimpan dengan ekstensi *.asm.

2. Setelah program disimpan dalam ekstensi *.asm, langkah selanjutnya adalah

mengklompier program jika sukses secara otomatis akan berbentuk *.hex.

3. Untuk tahapan terakhir, program akan didownload ke dalam IC AT89S51

dengan menggunakan AEC_ISP.

30

Gambar 3.8 Flowchart program

MULAI

Inisialisasi LCD

S1=0

(PIR1

mendeteksi)

Pompa ON

Tampilkan “CUCILAH TANGAN

DENGAN BERSIH”

pada LCD

S1=1

(PIR 1 tidak

mendeteksi)

Pompa off

Tampilan awal “PROTOTYPE WASTAFEL

OTOMATIS”

pada LCD

SELESAI

MULAI

Inisialisasi LCD

S2=0

(PIR 2

mendeteksi)

Kipas ON

Tampilkan “MENGERINGKAN

TANGAN”

pada LCD

S2=1

(PIR 2 tidak

mendeteksi)

Kipas off

Tampilan awal “PROTOTYPE WASTAFEL

OTOMATIS”

pada LCD

SELESAI

ya

tidak tidak

ya ya

tidak tidak

ya

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Kapasitor

Kapasitor atau kondensator adalah komponen elektrolit yang mempunyai

kemampuan menyimpan elektron selama waktu yang tidak tentu. Kegunaan kapasitor

adalah sebagai penyaring arus serta tegangan, penyaring frekuensi.

Macam – macam kondensator :

a. Kondensator elektrolit atau Electrolytic Condenser (Elco)

Kondensator yang berbentuk tabung , mempunyai dua kutub kaki berpolaritas

positif dan negatif.

Gambar 2.1 Kondensator (Jayadin, 2007)

b. Kondensator tetap

Kondensator yang nilainya tidak dapat diubah-ubah.

2.2 Voltage-Regulator

Sirkuit terpadu seri 78xx adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator

tegangan linier monolitik bernilai tetap. Keluarga 78xx adalah pilihan utama bagi

banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah

digunakan dan harganya relatif murah. Untuk spesifikasi IC individual, xx diganti

dengan angka dua digit yang mengindikasikan tegangan keluaran yang didesain,

contohnya 7805 mempunyai keluaran 5 volt dan 7812 memberikan 12 volt. Keluarga

78xx adalah regulator tegangan positif yaitu regulator yang didesain untuk

memberikan tegangan keluaran yang relatif positif terhadap ground bersama.

Keluarga 79xx adalah peranti komplementer yang didesain untuk catu daya negatif.

5

IC 78xx dan 79xx dapat digunakan bersamaan untuk memberikan regulasi tegangan

terhadap pencatu daya split.

Gambar 2.2 Voltage-Regulator (www.id.wikipedia.org/wiki/78xx, 2010)

2.3 Transfomator

Alat 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.

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan

skunder transformator ada dua jenis yaitu :

a. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns>Np).

b. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan

kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np>Ns).

Gambar 2.3 Transformator (www.e-dukasi.net, 2010)

6

2.4 Transistor

Pada prinsipnya transistor merupakan sambungan dari dua buah dioda dimana

dioda yang satu disebut dioda kolektor, sedang dioda satunya lagi disebut dengan

dioda emitor. Berdasarkan sambungan dari dua buah dioda tersebut, maka transistor

dapat dibedakan menjadi dua macam yaitu jenis NPN dan jenis PNP.

Transistor PNP dan NPN mempunyai sifat yang saling berkebalikan walaupun

sebenarnya prinsip kerja kedua jenis transistor tersebut adalah sama. Untuk transistor

PNP diperlukan arus dan tegangan yang berlawanan dengan transistor NPN. Jika

pada transistor NPN kolektornya lebih positif daripada emitor, maka transistor PNP

emitornya lebih positif daripada kaki kolektor (Malvino, 1992).

E

B

C

E

B

C

(a)

EN NP

C

B

EP PN

C

B

(b)

Gambar 2.4 Simbol skematik transistor (Malvino, 1992).

(a) Simbol transistor NPN dan PNP

(b) Sambungan (junction) transistor NPN dan PNP

2.5 Relay

Relay merupakan suatu saklar magnet yang menggunakan sifat listrik

magnet untuk mengubah kontak (koneksi). Relay banyak digunakan pada

pengendalian yang membutuhkan tegangan yang tinggi dan arus yang kuat. Suatu

relay biasanya hanya mempunyai satu koil tetapi mempunyai banyak kontak.

7

Fixed contact

Movable contanc

Armature

Spring

Koil

Gambar 2.5 Blok diagram relay magnetik (Petruzella, 1996)

Pada Gambar 2.5 ketika tidak ada arus yang melewati koil, tegangan pegas

akan mengakibatkan lengan menjauhi inti koil. Sedangkan ketika arus mengenai koil

akan dihasilkan medan magnet dan mengakibatkan lengan mendekati inti koil.

Pergerakan lengan tersebut diakibatkan karena adanya medan magnet yang dihasilkan

koil ketika dialiri arus. Pergerakan lengan mengakibatkan titik-titik kontak dari relay

akan membuka dan menutup.

Dari segi elektrisnya, relay mempunyai sifat-sifat yaitu hambatan dari

kumparan relay tergantung dari banyaknya lilitan dan penampang lilitan. Hambatan

relay berkisar antara 1KΩ sampai 50K. Arus dari relay merupakan arus yang

mengalir ke kumparan. Besarnya arus tersebut ditentukan oleh resistansi lilitan relay.

Tegangan yang diperlukan untuk mengaktifkan relay, didapatkan dari hasil kali nilai

resistansi dan arus yang mengalir pada lilitan relay. Sedangkan daya dari relay

merupakan hasil kali arus dan tegangan lilitan dari relay.

Dipandang dari kontaknya relay terdapat berbagai jenis dan jumlah kontak

relay. Berdasarkan jenis kontaknya relay ada 2 macam yaitu NO (Normally Open)

dan NC (Normally Close). Sedangkan berdasarkan jumlah kontaknya ada beberapa

macam relay yaitu SPST (Single Pole Single Trough), SPDT (Single Pole Double

Trough), DPST (Double Pole Single Trough), DPDT (Double Pole Double Trough)

dan lain-lain.

8

NO/Normally Open dan NC/Normally Close merupakan kondisi kontak-

kontak pada relay, yang mengacu pada kondisi kontak ketika kumparan belum teraliri

arus. Kontak NO akan menutup ketika relay disuplai arus dan kontak saklar NC akan

membuka ketika relay disuplai arus (Petruzella, 1996).

2.6 Sensor PIR ( Passive Infrared Receiver )

PIR (Passive Infrared Receiver) merupakan sebuah sensor berbasiskan

infrared. Akan tetapi, tidak seperti sensor infrared kebanyakan yang terdiri dari IR

LED dan fototransistor. PIR tidak memancarkan apapun seperti IR LED. Sesuai

dengan namanya ‘Passive’, sensor ini hanya merespon energi dari pancaran sinar

infra merah pasif yang dimiliki oleh setiap benda yang terdeteksi olehnya. Benda

yang bisa dideteksi oleh sensor ini biasanya adalah tubuh manusia. Sensor PIR

bekerja dengan mendeteksi perubahan radiasi infra merah yang terjadi ketika ada

pergerakan manusia yang memiliki temperatur yang berbeda dengan lingkungan

sekelilingnya.

(a) (b)

Gambar 2.6 (a) Diagram sensor PIR (b) Sensor PIR AMN12111

(www.innovativeElectronics.com, 2010)

Di dalam sensor PIR ini terdapat bagian-bagian yang mempunyai perannya

masing-masing, yaitu Fresnel Lens, IR Filter, Pyroelectric sensor, amplifier, dan

comparator. Sensor PIR ini bekerja dengan menangkap energi panas yang dihasilkan

dari pancaran sinar infra merah pasif yang dimiliki setiap benda dengan suhu benda

9

diatas nol mutlak. Seperti tubuh manusia yang memiliki suhu tubuh kira-kira 32

derajat celcius, yang merupakan suhu panas yang khas yang terdapat pada

lingkungan. Pancaran sinar infra merah inilah yang kemudian ditangkap oleh

Pyroelectric sensor yang merupakan inti dari sensor PIR ini sehingga menyebabkan

Pyroelectic sensor yang terdiri dari galium nitrida, caesium nitrat dan litium tantalate

menghasilkan arus listrik. Arus listrik ini ada karena pancaran sinar infra merah pasif

ini membawa energi panas. Prosesnya hampir sama seperti arus listrik yang terbentuk

ketika sinar matahari mengenai solar cell.

IR Filter dimodul sensor PIR ini mampu menyaring panjang gelombang sinar

infra merah pasif antara 8 sampai 14 mikrometer, sehingga panjang gelombang yang

dihasilkan dari tubuh manusia yang berkisar antara 9 sampai 10 mikrometer ini saja

yang dapat dideteksi oleh sensor. Jadi, ketika seseorang berjalan melewati sensor,

sensor akan menangkap pancaran sinar infra merah pasif yang dipancarkan oleh

tubuh manusia yang memiliki suhu yang berbeda dari lingkungan sehingga

menyebabkan material pyroelectric bereaksi menghasilkan arus listrik karena adanya

energi panas yang dibawa oleh sinar infra merah pasif tersebut. Kemudian sebuah

sirkuit amplifier yang ada menguatkan arus tersebut yang kemudian dibandingkan

oleh comparator sehingga menghasilkan output.

Ketika manusia berada di depan sensor PIR dengan kondisi diam, maka

sensor PIR akan menghitung panjang gelombang yang dihasilkan oleh tubuh manusia

tersebut. Panjang gelombang yang konstan ini menyebabkan energi panas yang

dihasilkan dapat digambarkan hampir sama pada kondisi lingkungan disekitarnya.

Ketika manusia itu melakukan gerakan, maka tubuh manusia itu akan menghasilkam

pancaran sinar infra merah pasif dengan panjang gelombang yang bervariasi sehingga

menghasilkan panas berbeda yang menyebabkan sensor merespon dengan cara

menghasilkan arus pada material Pyroelectricnya dengan besaran yang berbeda-beda.

Karena besaran yang berbeda inilah comparator menghasilkan output.

Jadi sensor PIR tidak akan menghasilkan output apabila sensor ini

dihadapkan dengan panas yang tidak memiliki panjang gelombang infra merah antara

10

8 sampai 14 mikrometer dan benda yang diam seperti sinar lampu yang sangat terang

yang mampu menghasilkan panas, pantulan objek benda dari cermin dan suhu panas

ketika musim panas.

Karakteristik sensor PIR AMN12111 ini diantaranya jangkauan outputnya

bias mencapai 2 meter, dilengkapi dengan lens Fresnel serta mempunyai output

digital.(www.innovativeelectronics.com, 2010)

2.7 Liquid Crystal Display (LCD)

LCD display module M1632 terdiri dari dua bagian, yang pertama merupakan

panel LCD sebagai media penampil informasi dalam bentuk huruf/angka dua baris,

masing–masing baris bisa menampung 16 huruf/angka. Bagian kedua merupakan

sebuah sistem yang dibentuk dengan mikrokontroler yang ditempel dibalik pada

panel LCD, berfungsi mengatur tampilan LCD. Dengan demikian pemakaian LCD

M1632 menjadi sederhana, sistem lain cukup mengirimkan kode – kode ASCII dari

informasi yang ditampilkan.

Dari LCD MI632 terdapat spesifikasinya antara lain sebagai berikut :

a. Tampilan 16 karakter 2 baris dengan matrik 5 x 7 + kursor.

b. ROM pembangkit karakter 192 jenis.

c. RAM pembangkit karakter 8 jenis ( diprogram pemakai).

d. RAM data tampilan 80 x 8 bit ( 8 karakter).

e. Duty ratio 1/16.

f. RAM data tampilan dan RAM pembangkit karakter dapat dibaca dari unit

mikroprosesor

g. Beberapa fungsi perintah antara lain: penghapusan tampilan (display

clear), posisi krusor awal (crusor home), tampilan karakter kedip (display

character blink), pengeseran krusor (cursor shift), penggeseran tampilan

(display shift).

h. Rangkaian pembangkit detak.

11

i. Rangkaian otomatis reset saat daya dinyalakan.

j. Catu daya tunggal + 5 volt. Diagram blok modul tampilan kristal cair

(LCD) dapat dilihat pada gambar 2.7

Gambar 2.7 Diagram blok LCD (Seiko Instrument, 1987)

Adapun simbol terminal input-output dapat dilihat pada tabel 2.1:

Tabel 2.1 Simbol terminal Input – Output

No Simbol Level Deskripsi

1 VCC - +5V

2 GND - 0V

3 VEE - Tegangan Kontras LCD

4 RS H/L

Register Select, 0 = Register Perintah, 1 =

Register Data

5 R/W H/L 1 = Read, 0 = Write

6 E H/L

Enable Clock LCD, logika 1 setiap kali

pengiriman atau pembacaan data

DB0 – DB7

Controller

LCD

Segmen

t driver

RS

R/

W

E

VD0

VSS

VLC

Common

signal

Segment

signal

Serial

data

Timing signal

12

Tabel 2.1 Simbol terminal Input – Output ( lanjutan )

No Simbol Level Deskripsi

7 D0 H/L Data Bus 0

8 D1 H/L Data Bus 1

9 D2 H/L Data Bus 2

10 D3 H/L Data Bus 3





15 V+BL - Tegangan positif backlight

16 V-BL - Tegangan negatif backlight

Fungsi dari masing–masing terminal dapat dilihat pada tabel 2.2 :

Tabel 2.2 Fungsi Terminal.

Nama

sinyal

No

Terminal I/O Tujuan Fungsi

DB0-DB3 4 I/O MPU

Data dibaca dari modul ke MPU

atau ditulis ke modul dari MPU

melalui bus ini. Jika antar muka 4

bit, sinyal – sinyalnya tidak

digunakan.

DB4-DB7 4 I/O MPU

4 bus dua arah tri state. Data

dibaca dari modul ke MPU atau

ditulis ke modul dari MPU melalui

bus ini.Jika antar mukanya 8 bit,

DB 7 digunakan sebagai busy flag.

13

Tabel 2.2 Fungsi Terminal ( lanjutan ).

Nama

Sinyal

No

Terminal

I / O Tujuan Fungsi

E 1 Input MPU Sinyal awal operasi. Sinyal ini mengaktifkan

penulisan atau pembacaan data.

R/W 1 Input MPU

Sinyal pemilih baca (R) atau tulis (W), 0: tulis,

1 : baca

RS 1 Input MPU 0 : Register instruksi (tulis)

1 : Register data (tulis dan baca)

VLC 1 - PS Terminal catu daya untuk mengatur kecerahan

tampilan kristal cair.

VDD 1 - PS + 5V

VSS 1 - PS Terminal Ground : 0V

Register adalah blok diagram yang sering digunakan untuk menyimpan

(sementara) informasi biner yang muncul. LCD mempunyai 2 macam register 8 bit :

Instruksi register (IR) dan Data Register (DR) yang masing – masing dapat dipilih

menggunakan sinyal pemilih (Pin RS).

Tabel 2.3 Fungsi register

RS RW Operasi

0 0 Pemilihan IR, penulisan IR.

Operasi dalam: penghapusan layar.

0 1 Baca busy flag (DB7) dan penghitung alamat (DB0-DB6)

1 0 Pemilihan register data, pemilihan register data.

Operasi dalam: DR ke DDRAM atau CGRAM.

1 1 Pemilihan register data, pembacaan register data.

Operasi dalam: DDRAM atau CGRAM ke register data.

14

Dari tabel 2.3 terdapat register intruksi dan register data. Register instruksi

digunakan untuk menyimpan kode perintah misalnya hapus tampilan, geser kursor,

dan sebagainya. Juga digunakan untuk menyimpan perintah yang berhubungan

dengan alamat RAM data tampilan (DDRAM) atau alamat RAM pembangkit

karakter (CGRAM).

Register Data (DR) digunakan untuk menyimpan data yang akan dikirim ke

atau di baca dari DDRAM atau CGRAM. Apabila data diisikan ke DDRAM maka

secara otomatis data isi register akan dipindahkan ke DDRAM/CGRAM. Apabila

data dibaca dari DDRAM maka alamat dari DDRAM akan diisikan ke dalam IR.

(Seiko Instrument, 1987)

2.8 Mikrokontroler AT89S51

Mikrokontroler adalah satu sistem komputer yang dirancang untuk keperluan

pengontrolan sistem. Mikrokontroler dilengkapi dengan CPU (Unit Pemrosesan

Pusat), memori dan perangkat perantara lainnya sehingga sering disebut

mikrokomputer serpih tunggal. Tidak seperti sistem komputer, yang mampu

menangani berbagai macam program aplikasi (misalnya pengolahan kata, pengolahan

angka, dan lain sebagainya), mikrokontroler hanya bisa digunakan untuk suatu

aplikasi tertentu saja (hanya satu program saja yang bisa disimpan).

Perbedaan lainnya terletak pada perbandingan RAM dan ROM. Pada sistem

komputer perbandingan RAM dan ROM-nya besar, artinya program-program

pengguna disimpan dalam ruang RAM yang relatif besar, sedangkan rutin-rutin

antarmuka perangkat keras disimpan dalam ruang ROM yang kecil. Sedangkan pada

mikrokontroler, perbandingan ROM dan RAM-nya yang besar, artinya program

kontrol disimpan dalam ROM (bisa masked ROM atau flash PEROM) yang

ukurannya relatif lebih besar, sedangkan RAM digunakan sebagai tempat menyimpan

sementara, termasuk register-register yang digunakan pada mikrokontroler yang

bersangkutan.

15

IC AT89S51 adalah mikrokontroler dengan daya rendah, CMOS 8-bit daya

kerja tinggi dengan 4K byte In System Programmable Flash Memory. AT89S51

dibuat menggunakan nonvolatile teknologi memori kepadatan tinggi milik Atmel dan

dapat digabungkan dengan set instruksi dan pin out standar pabrik 80C51. Flash di

dalam chip melewatkan program memori untuk dapat diprogram ulang di dalam

sistem atau oleh suatu pemrograman memori nonvolatile konvensional.

Salah satu keluarga MCS51 yaitu flash mikrokontroler AT89S51 dengan

keunggulan tertentu dibandingkan 8031 dari Intel terutama segi memori. AT89S51

adalah mikrokomtroler CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) 8 bit

berunjuk kerja tingggi dengan 4 Kbyte Rom yang dapat diprogram dan dihapus

dengan cepat. Memori ini dibuat dengan teknologi tidak mudah menguap, kapasitas

tinggi, dan kompatibel dengan standar industri MCS51 untuk pin dan perintah. Serpih

memori flash membolehkan memori diprogram ulang dalam sistem atau dengan

memori programmer konvensional. Kombinasi CPU 8 bit dan memori flash membuat

AT89S51 adalah sebagai mikrokomputer yang bertenaga dengan kelenturan tinggi

dan solusi harga efektif pada perancangan aplikasi mikrokontroler.

Pada AT89S51 tersedia beberapa kelengkapan standar yaitu : flash 4 Kbyte,

RAM 128 byte, 32 jalur I/O, 2 pewaktu/penghitung 16 bit, 5 penyelaan (baris

arsitektur interupsi) 2 tingkat, pintu serial 2 arah, oscillator satu serpih, dan rangkaian

detak. AT89S51 juga didesain dengan logika statik untuk operasi turun ke frekuensi

nol dan mendukung dua software dengan model daya yang dapat dipilih. Model Idle

(daya kerja rendah), menghentikan CPU saat melewatkan RAM, pewaktu/counter,

serial port, dan sistem interupsi kepada pemfungsian kendali. Berikut ini adalah

gambar dari konfigurasi pin flash programming mode atau ISP mode (Atmel, 2004).

16

Gambar 2.8 Konfigurasi pin flash programming mode mikrokontroler MCS-51

(Atmel, 2004).

Mikrokontroler MCS-51 merupakan sebuah chip semikonduktor yang

terintegrasi dan merupakan jenis mikrokontroler yang didalamnya dilengkapi

dengan :

a. Sebuah CPU (Central Processing Unit) 8 bit.

b. Osilator internal dan rangkaian pewaktu.

c. RAM internal 128 byte (on chip)

d. Empat buah programmable port I/O, masing-masing terdiri atas 8 buah

jalur I/O

e. Dua buah timer/counter 16 bit

f. Lima buah jalur interupsi (dua buah interupsi eksternal dan tiga buah

interupsi internal)

g. Satu buah port serial dengan kontrol serial full duplex UART.

h. Kemampuan melakukan operasi perkalian, pembagian dan operasi boolean.

Dari keterangan lebih jelas tampak pada Gambar 2.9 tentang diagram bus

mikrokontroler MCS 51.

17

Gambar 2.9 Diagram bus mikrokontroler (Agfianto, 2004)

Bentuk kemasan dari mikrokontroler AT89S51 dirancang dalam bentuk DIP

40 pin standar dengan pertimbangan kemudahan untuk pemrograman.

Konfigurasi kaki dari mikrokontroler dapat dilihat pada gambar 2.10 berikut

ini.

Gambar 2.10 Pin-pin pada mikrokontroler AT89S51 (Agfianto, 2004)

Fungsi masing-masing pin secara rinci adalah sebagai berikut :

a. VCC

18

Tegangan yang dibutuhkan dari catu daya positif untuk mikrokontroler adalah

sebesar +5V.

b. GND

GND adalah panghubung ke catu daya 0 atau ground.

c. Port 0

Port 0 adalah pintu masukan atau keluaran dua arah open drain. Bila logic 1

dikirimkan ke port 0, maka port dapat digunakan sebagai alamat (data bus) byte

rendah selama berhubungan dengan memori program (data eksternal).

d. Port 1

Port 1 adalah pintu masukan atau keluaran dua arah dengan tahanan pull-up

dalam. Penyangga port 1 dapat menampung sumber 4 masukan TTL. Saat

pertama ditulis ke pin port 1, mereka dibuat tinggi oleh tahanan pull-up dalam

dan dapat dipakai sebagai masukan. Port 1 juga menerima alamat byte rendah

selama pemroraman dan pembuktian.

e. Port 2

Port 2 adalah pintu masukan atau keluaran dua arah dengan tahanan pull-up

dalam. Penyangga keluarannya dapat menampung atau memberikan 4 buah

masukan TTL. Port 2 mengeluarkan byte alamat tinggi selama berhubungan

dengan memori luar. Pada saat pemrograman atau pembuktian, port 2 menerima

masukan byte alamat berlogika tinggi dan beberapa sinyal kendali.

f. Port 3

Port 3 adalah pintu masukan atau keluaran 8 bit dua arah yang dapat menyerap

atau memberikan 4 masukan TTL. Sebagai masukan, port 3 harus dikirim logika

tinggi. Port 3 juga menerima beberapa sinyal kendali untuk pemrograman dan

pembuktian. Port 3 juga sebagai fungsi alternatif AT89S51 seperti tabel 2.4.

19

Tabel 2.4 Tabel fungsi alternatif pengganti port 3

Pin port Fungsi alternatif

P3.0 RXD (pintu masukan deret)

P3.1 TXD (pintu masukan deret)

P3.2 INT0 (penyelaan luar no.0)

P3.3 INT1 (penyelaan luar no.1)

P3.4 T0 (masukan luar pewaktu 0)

P3.5 T1 (masukan luar pewaktu 1)

P3.6 WR (tulis memori data luar)

P3.7 RD (baca memori data luar)

g. RST

RST adalah port hapus untuk menghapus penghitung program (program counter)

sehingga program diawali pada alamat 0000H.

h. ALE/PROG (Address Latch Enable)

ALE/PROG adalah pulsa keluaran untuk mengunci alamat byte rendah selama

mengakses memori luar. Port ALE juga dipakai untuk pulsa program selama

proses pemrograman flash. Pemakaian normal ALE mengeluarkan pulsa sebesar

1/6 dari frekuensi osilator dan dapat dipakai sebagai sinyal detak atau pewaktu

perangkat luar.

i. PSEN (Program penyimpan dijalankan)

PSEN adalah port keluaran pulsa strobe untuk memori program luar. Saat

AT89S51 menjalankan perintah dari memori program luar, PSEN akan aktif dua

kali setiap periode mesin kecuali untuk berhubungan dengan memori data luar

maka akan dilewati.

j. EA/Vpp (Akses luar dijalankan)

EA/Vpp harus dihubungkan ke ground untuk menjalankan program luar yang

dimulai pada 0000H hingga FFFFH. Sebaliknya untuk menjalankan program

20

bagian dalam, maka EA harus dihubungkan dengan Vpp. Untuk fungsi

pemrograman, EA harus dihubungkan Vpp umumnya sebesar +12V.

k. XTAL1

XTAL1 adalah port masukan ke penguat pembalik osilator dan masukan

rangkaian detak dalam.

l. XTAL2

XTAL2 adalah keluaran dari penguat pembalik osilator. (Agfianto, 2004)

31

BAB IV

IMPLEMENTASI DAN ANALISA

4.1 Pengujian Rangkaian Catu Daya

Pengujian rangkaian catu daya yang memiliki 2 output tegangan. Pengujian

ini dilakukan untuk mengetahui keluaran catu daya tersebut 5 volt dan 12 volt.

Sehingga dimungkinkan agar tidak terjadi penurunan atau kenaikkan tegangan dalam

hal ini tegangan konstan. Pengujian dilakukan dengan cara mengukur tegangan

keluaran dari catu daya dengan multitester.

Tabel 4.1 Hasil pengujian Rangkaian Catu daya

4.2 Pengujian Rangkaian Relay

Tujuan pengujian adalah untuk mengukur arus dan tegangan relay pada saat

on maupun off. Pada sistem ini rangkaian relay yang digunakan adalah rangkaian

relay bukan pull-up. Dari hasil pengujian yang tecantum dalam Tabel 4.2 dapat

diketahui bahwa pada saat rangkaian relay belum diberi masukan atau masih dalam

status low maka relay belum terenergis sedangkan ketika pada rangkaian relay diberi

masukan tegangan 12V atau dalam status high maka relay akan terenergis.

Tegangan (V) Tegangan (V)

5,02 12,11

32

Tabel 4.2 Hasil Pengujian Rangkaian Relay

Pada rangkaian driver relay (penggerak relay) terdiri dari dua buah transistor,

transistor-transistor difungsikan sebagai switch yang bekerja untuk mengatifkan

relay. Alasan penggunaan dua transistor pada rangkaian penggerak relay yaitu untuk

mengatasi ketidakmampuan mikrokontroler membuat transistor saturasi karena

mikrokontroler tergolong aktif low. Ketika logika high diberikan pada salah satu pin

mikrokontroler maka impendasinya akan tinggi sehingga arus yang dihasilkan oleh

pin mikrokontroler tidak mampu membuat transistor saturasi disebabkan jika

rangkaian penggerak menggunakan satu transistor oleh karena itu dirangkai

rangkaian switching.

4.3 Pengujian Rangkaian LCD

Bagian ini hanya terdiri dari sebuah LCD dot matriks 2 x 16 karakter yang

berfungsi sebagai tampilan hasil pengukuran dan tampilan dari beberapa keterangan.

LCD dihubungkan langsung ke Port 3 dari mikrokontroler yang berfungsi

mengirimkan data hasil pengolahan untuk ditampilkan dalam bentuk alfabet dan

numerik pada LCD.

No. Relay Inputan tegangan Kondisi Output

1.

2.

Relay 1

Relay 2

0 Volt

12Volt

0Volt

12 Volt

Tdk Terenergis

Terenergis

Tdk Terenergis

Terenergis

arus DC putus

arus DC terhubung

arus DC putus

arus DC terhubung

33

Gambar 4.1 konfigurasi pin LCD

Terminal 1 dengan +5V, terminal 2 dengan GND, dan terminal 3 dengan pin

tengah pada sebuah resistor variable 10Kohm yang dihubungkan sebagai pembagi

tegangan (pin-pin yang masing-masing dihubungkan dengan GND dan VCC).

Selanjutnya resistor variable ini akan berfungsi sebagai pengatur kontras LCD.

Terminal 4 (RS) digunakan untuk memberitahukan LCD bahwa data yang akan

dikirim berupa data atau berupa kode pengaturan. Terminal 5 (RW) berfungsi untuk

menentukan arah data, yaitu mikrokontroler mengirim data atau meminta data.

Terminal 6 adalah terminal enable. Jika arah data adalah menuju LCD, maka LCD

akan mengambil data pada saat terminal enable berada pada transisi turun.

Sebaliknya jika data berasal dari LCD, maka mikrokontroler harus sudah mengambil

data sebelum sinyal enable low. Terminal 7 hingga terminal 14 adalah jalur data,

sedangkan terminal 15 dan 16 adalah terminal untuk menyalakan lampu LCD.

Penyambungan LCD pada gambar 4.1 yaitu menghubungkan terminal 7 ke P0.0

berturut-turut hingga terminal 14 dengan P0.7. Kemudian terminal 4 (RS) dengan

P3.6 dan terminal 6 dengan P3.7. Terminal 5 (RW) boleh langsung disambungkan ke

GND jika kita tidak akan melakukan pembacaan data pada LCD.

4.4 Pengujian Rngkaian Mikrokontroler

Pengujian rangkaian mikrokontroer AT89S51 ini dilakukan dengan membuat

rangkaian seperti berikut :

34

Gambar 4.2 Rangkaian uji coba rangkaian mikrokontroler AT89S51

Pengecekan mikrokontroller AT89S51 dilakukan dengan port 0.0 sampai port

0.7 dihubungkan dengan delapan buah LED pada kaki katoda. Kaki Kanoda LED

dihubungkan dengan resistor 330 ohm. Sedangkan kaki anoda dihubungkan dengan

VCC. Dengan program pengujian sebagai berikut:

ORG 0H

MULAI:

MOV P0,#00000001B

JMP MULAI

END

35

4.5 Pengujian Rangkaian Sensor PIR

Pengujian sensor PIR bertujuan untuk mengetahui jarak maksimal yang dapat

dideteksi oleh sensor PIR dari sumber panas serta luas area yang dapat dijangkau.

Panas tubuh manusia yang digunakan dalam pengujian ini mempunyai suhu normal

sebesar 27-32OC. Jarak sumber panas terhadap sensor diubah sampai multimeter tidak

menunjukkan respon tegangan yang dihasilkan oleh sensor. Ketika tidak ada objek

yang dideteksi, maka keluaraan tegangan menujukkan angka 0,1mV. Ini

menunjukkan bahwa keluaran PIR adalah logika 0 (rendah) ketika tidak mendeteksi

objek.

Ketika ada objek berupa sumber panas dideteksi sensor PIR, maka tegangan

keluaran sensor menunjukkan 4,95mV. Ini menunjukkan sensor akan berlogika 1

(tinggi) ketika mendeteksi panas tubuh. Pengujian juga dilakukan dengan melihat

respon PIR terhadap sumber panas tubuh manusia pada jarak tertentu.

Tabel 4.3 Pengujian sensor PIR

Jarak (cm) Tegangan (mVolt) Keterangan

25 4,95 Akurat

50 4,95 Akurat

75 4,94 Akurat

100 4,94 Akurat

125 4,94 Akurat

150 4,94 Akurat

175 4,94 Akurat

200 4,94 Akurat

225 4,94 Akurat

250 4,94 Akurat

275 4,94 Akurat

300 4,94 Akurat

325 4,94 Akurat

36

Tabel 4.3 Pengujian sensor PIR (lanjutan)

Jarak (cm) Tegangan (mVolt) Keterangan

350 4 Tidak akurat

400 4 Tidak akurat

475 4 Tidak akurat

500 0 Tidak akurat

600 0 Tidak ada respon

4.6 Pemasukan Program Assemby ke Mikrokontroler AT89S51

Proses ini, dilakukan oleh downloader IC AT89xx. Adapun langkah-

langkahnya adalah sebagai berikut :

1. Tancapkan IC AT89S51 ke soket ic pada downloader.

2. Hubungkan soket female DB-25 pada downloader ke soket male DB-25 di

PC dan hubungkan power supply dengan tegangan 12 V ke downloader.

3. Buka program READ51.

4. Buat program yang anda inginkan lalu simpan. Jika tidak terdapat error

maka simulasi program bisa dijalankan. File yang tersimpan secara

otomatis akan beraktensi *.hex.

Gambar 4.3 Proses konversi dari .asm ke .hex

37

5. Apabila program assembly sudah benar serta tidak ditemukannya

kesalahan, langkah selanjutnya adalah menjalankan program AEC_ISP.

6. Kemudian arahkan pada pilihan E, lalu tekan enter atau tekan tombol “E”.

Ini berfungsi untuk memasukkan program yang berekstensi hex ke dalam

IC AT89S51.

7. Jika sudah 100%, tekan sembarang tombol untuk melanjutkan.

8. Langkah selanjutnya adalah memilih pilihan I, lalu tekan enter. Disitu

tampak bahwa kondisi masih tinggi (high). Dengan menekan tombol

enter, maka akan berubah menjadi rendah (low).

9. Setelah proses download selesai, langkah selanjutnya yaitu memasang IC

AT89S51 yang berisi program cob.hex tadi ke rangkaian.

4.7 Pengujian Alat Keseluruhan

Pengujian rangkaian dilakukan secara keseluruhan setelah perakitan seluruh

pendukung sistem meliputi rangkaian catu daya 5V dan 12V, rangkaian

mikrokontroler, rangkaian LCD, rangkaian relay, serta sensor PIR.

Gambar 4.4 Rangkaian secara keseluruhan

38

Tabel 4.4 Hasil pengujian

Tampilan LCD Keterangan

Prototype Wastafel Otomatis

Tampilan LCD pada saat alat dalam kondisi

ON (sensor 1 dan sensor 2 tidak terhalangi

atau normal)

Cucilah Tangan Dengan Bersih Tampilan saat sensor 1 terhalangi dan air

akan mengalir dengan delay 1 detik.

Mengeringkan Tangan Tampilan saat sensor 2 terhalangi dan kipas

akan hidup dengan delay 1 detik.

39

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil perancangan, pembuatan alat dan pengujian, maka didapat suatu

kesimpulan adalah :

1. Prototype wastafel otomatis telah selesai dibuat dan sudah dapat berjalan

sesuai dengan yang direncanakan dengan menggunakan 2 sensor PIR

AMN12111, 2 relay, pompa, kipas, LCD serta mikrokontroler AT89S51.

2. Prototype wastafel otomatis menggunakan sensor PIR yang bekerja dengan

mendeteksi perubahan radiasi infra merah yang terjadi ketika ada pergerakan

manusia yang memiliki temperatur yang berdeda dengan lingkungan

sekelilingnya.

5.2 Saran

Alat yang dibuat dalam tugas akhir ini sesungguhnya masih terdapat banyak

kelemahan, baik secara fisik maupun system kerjanya. Oleh karena itu masih perlu

kajian-kajian dan uji coba agar diperoleh alat yang lebih sempurna. Saran yang bisa

penulis sampaikan adalah :

1. Menambahnya otomatisasi berupa air sabun dalam alat ini.

2. Menambahkan keluaran berupa suara.

40

DAFTAR PUSTAKA

Agfianto, E., P., 2004, ”Belajar Mikrokontroler AT89C51/52/55”, Yogyakarta:

Gava Media.

Atmel, 2004, www.atmel.com. Diakses pada 10 Juni 2010

E-dukasi, 2010, www.e-dukasi.net.diakses pada 10 Juni 2010

InnovativeElektronics, 2010, www.innovativeEletronics.com.diakses 5 Juni 2010.

Jayadin, 2007, ” Ilmu Elektronika ”, diakses pada 10 Juni 2010.

Malvino, 1992, ”Prinsip-Prinsip Elektronika”, Jakarta: Erlangga.

Petruzella, F., D., 1996, “Elektonika Industri”. Yogyakarta : ANDI.

Seiko Instrument, 1987, “Liquid Crystal Display Module M1632 User Manual”,

Japan: Seiko Instrument Inc.

Wikipedia, 2010, www.id.wikipedia.org/wiki/78xx. diakses pada 10 Juni 2010.

prototype wastafel otomatis berbasis …... · gambar 2.3 transformator ... bab iii : desain dan...

Documents